瞿少尉

(上海申元巖土工程有限公司，上海 200011)

1 引言

在樁基施工及基坑開挖過程中，由于受地質(zhì)條件、荷載條件、材料性質(zhì)、施工條件和外界其他因素的復(fù)雜影響，很難單純的從理論上預(yù)測(cè)工程中可能出現(xiàn)的問題，而且，從理論預(yù)測(cè)值還不能全面、準(zhǔn)確的反應(yīng)工程的各種變化。因此，需在理論指導(dǎo)下制定周密的監(jiān)測(cè)計(jì)劃，明確監(jiān)測(cè)目的，并嚴(yán)格實(shí)施計(jì)劃，使參建各方能夠完全客觀真實(shí)地把握工程質(zhì)量，同時(shí)對(duì)可能發(fā)生危及基坑結(jié)構(gòu)及周圍環(huán)境安全的隱患進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，確保工程及周邊環(huán)境的安全。本次監(jiān)測(cè)的目的是：及時(shí)發(fā)現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工過程中的周邊環(huán)境變化發(fā)展趨勢(shì)，及時(shí)反饋信息，達(dá)到有效控制基坑施工對(duì)周邊環(huán)境的影響；及時(shí)反映基坑施工過程中由于基坑開挖產(chǎn)生的坑外土體的動(dòng)態(tài)變化，明確各施工階段對(duì)坑外土層的影響，及時(shí)分析可能出現(xiàn)的事故隱患；通過監(jiān)測(cè)及時(shí)調(diào)整支護(hù)系統(tǒng)的受力均衡問題，使整個(gè)基坑在開挖過程中始終處于安全、可控的范圍內(nèi)；及時(shí)掌握立柱樁的差異沉降狀況，保障基坑施工過程中支撐體系受力穩(wěn)定；客觀、準(zhǔn)確反映基坑支撐軸力的受力變化情況。使施工單位及時(shí)掌握基坑的穩(wěn)定情況等；了解降水過程中，坑內(nèi)外水位的變化情況。通過監(jiān)測(cè)及早發(fā)現(xiàn)已存在或可能存在的基坑止水帷幕滲漏問題，分析可能出現(xiàn)滲漏的原因，并提請(qǐng)施工單位進(jìn)行及時(shí)、有效的補(bǔ)救措施，防止施工過程中發(fā)生大面積涌砂現(xiàn)象；通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)值作比較，判斷上一施工工藝和施工參數(shù)是否符合或達(dá)到預(yù)期要求，及時(shí)調(diào)整工藝及參數(shù)，確保順利實(shí)現(xiàn)下一施工進(jìn)度控制，從而切實(shí)實(shí)現(xiàn)信息化施工；及時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果反饋給設(shè)計(jì)單位，使設(shè)計(jì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況發(fā)展，進(jìn)一步優(yōu)化方案，達(dá)到優(yōu)質(zhì)安全、經(jīng)濟(jì)合理、施工快捷的目的。

2 地質(zhì)概況

根據(jù)勘察中間資料，本工程場(chǎng)地地質(zhì)條件如下。

2.1 場(chǎng)地土分布與特性

擬建工程場(chǎng)地位于上海市虹口區(qū)北外灘地區(qū)，地貌類型屬濱海平原。場(chǎng)區(qū)地基土屬軟弱場(chǎng)地土。

第①1層雜填土以砼塊、磚塊、石子等建筑垃圾為主，砼塊直徑5～30cm左右，混少量粘性土。

第②層褐黃-灰黃色粉質(zhì)粘土，為中等壓縮性，可塑狀態(tài)。

第③層灰色淤泥質(zhì)粘土夾砂質(zhì)粉土和第④層灰色淤泥質(zhì)粘土，為流塑狀的高壓縮性土層，為天然地基的主要壓縮層。

第⑤層粘性土，可分為3個(gè)亞層，第⑤1層灰色粘土，軟塑、高等壓縮性；第⑤3層灰色粉質(zhì)粘土，可塑、中等壓縮性；第⑤4層灰綠色粉質(zhì)粘土，硬塑、中等壓縮性。

場(chǎng)地埋深在30.0～69.0m以下分布有第⑦層粉砂性土，密實(shí)，中等壓縮性，夾薄層粉土，土質(zhì)均勻，層面平緩，層面埋深在43.0m左右。

場(chǎng)地埋深47.4m以下分布有第⑧1層粘土，密實(shí)，中等壓縮性，土性極好。

2.2 場(chǎng)地地下水情況

擬建場(chǎng)地地下水類型有淺部土層中的潛水、中部土層(第⑦層)和深部土層(第⑨層)中的承壓水。本工程地下室五層，基坑開挖深度約為25～27m，淺部的潛水和第⑦層承壓水均與本工程建設(shè)密切相關(guān)。

3 施工概況

本項(xiàng)目位于上海市虹口區(qū)提籃橋街道HK324-01號(hào)地塊，東至公平路、西至丹徙路、南至東大名路、北至東長(zhǎng)冶路。建設(shè)規(guī)劃用地面積：23037.2m2；總建筑面積：約243258.4m2。本工程分為四個(gè)區(qū)塊進(jìn)行實(shí)施：A區(qū)：開挖面積約7257m2，開挖深度25.1-27m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻和六道鋼筋混凝土支撐體系；B區(qū)：開挖面積約10072m2，開挖深度25.1m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻和五道鋼筋混凝土支撐體系；C1，C2區(qū)：開挖面積約1778m2，開挖深度13.9m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻和四道支撐(第1道為鋼筋混凝土支撐、第2～4道鋼筋混凝土支撐+鋼管支撐)體系。基坑分區(qū)詳見圖1。

圖1 基坑分區(qū)布置圖

本項(xiàng)目基坑自開挖至底板澆筑的時(shí)間歷程為，A區(qū)：2018-9-28～2019-1-27，歷時(shí)約4個(gè)月；B區(qū)：2019-7-18～2019-12-7，歷時(shí)約5個(gè)月；C1區(qū)：2019-10-14～2019-12-6，歷時(shí)約2個(gè)月；C2區(qū)：2019-11-22～2019-12-6，歷時(shí)約1個(gè)月。

4 監(jiān)測(cè)實(shí)踐

4.1 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

圍護(hù)體系監(jiān)測(cè)：圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部沉降及水平位移；圍護(hù)結(jié)構(gòu)測(cè)斜；立柱豎向位移；支撐軸力；坑外潛水水位及坑內(nèi)外承壓水水位；坑外土體測(cè)斜。周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)：坑外地表沉降；地下管線的垂直及水平位移；鄰近建(構(gòu))筑物沉降及傾斜監(jiān)測(cè)。

4.2 監(jiān)測(cè)重點(diǎn)及難點(diǎn)

本工程鄰近多幢優(yōu)秀歷史保護(hù)建筑，同時(shí)周邊有多少市政道路、管線等敏感保護(hù)對(duì)象；并且有正在運(yùn)營(yíng)的地鐵12號(hào)線，在基坑實(shí)施期間需嚴(yán)格控制變形確保各項(xiàng)設(shè)施的安全及正常運(yùn)營(yíng)。因此基坑周邊環(huán)境保護(hù)要求極高

場(chǎng)地內(nèi)部存在較多老建筑拆除之后遺留的基礎(chǔ)及樁基等地下障礙物，障礙物的分布范圍已經(jīng)影響到了圍護(hù)結(jié)構(gòu)、樁基礎(chǔ)等的施工，因此需要先行清除后方可進(jìn)行施工，清障過程中要對(duì)周邊環(huán)境的保護(hù)也是本工程的重點(diǎn)之一。

因此本項(xiàng)目監(jiān)測(cè)工作的難點(diǎn)是地處鬧市區(qū)，且緊鄰運(yùn)營(yíng)的地鐵12號(hào)線，周邊環(huán)境復(fù)雜；監(jiān)測(cè)點(diǎn)類型多、數(shù)量多，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的安裝埋設(shè)工序復(fù)雜；監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布在整個(gè)施工區(qū)內(nèi)，測(cè)點(diǎn)保護(hù)難度較大。

4.3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與分析

本項(xiàng)目監(jiān)測(cè)內(nèi)容及測(cè)點(diǎn)數(shù)量眾多，本文選取重要及典型數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)分析，因圍護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)向變形至關(guān)重要，作為重點(diǎn)分析對(duì)象。

圍護(hù)結(jié)構(gòu)測(cè)斜數(shù)據(jù)：因土方開挖打破坑內(nèi)外荷載平衡而引起圍護(hù)體系向坑內(nèi)側(cè)發(fā)生位移，隨著土方開挖深度的加深，位移曲線弧度逐漸增大，位移最大點(diǎn)也逐漸下移，最大變形出現(xiàn)在開挖面以下3～5m。說明基坑開挖過程中隨著深度的不斷加深，墻后主動(dòng)土壓力在縱深方向也在增大，導(dǎo)致墻體日變形及累計(jì)變形相對(duì)增大。各測(cè)孔的變形原因及變形時(shí)間，主要與土方開挖順序、位置、深度及支撐形成的速度有關(guān)。地下結(jié)構(gòu)施工，圍護(hù)體的變形主要產(chǎn)生在各道支撐拆除期間，支撐力度的釋放，外側(cè)土壓的位移，產(chǎn)生相對(duì)量的變形趨勢(shì)，變形規(guī)律與實(shí)際工況相吻合。C區(qū)基坑靠地鐵側(cè)開挖至大底板完成的最大變形量約23mm,詳見圖2，3；C區(qū)與A區(qū)中隔墻在基坑開挖期間的最大變形量約90mm,詳見圖4；A區(qū)與B區(qū)中隔墻在基坑開挖期間的最大變形量約104mm，詳見圖5；B區(qū)南側(cè)在基坑開挖期間的最大變形量約150mm，詳見圖6。

圖2 C1區(qū)地鐵側(cè)測(cè)斜變形曲線

圖3 C2區(qū)地鐵側(cè)測(cè)斜變形曲線

圖4 C區(qū)與A區(qū)中隔墻測(cè)斜變形曲線

圖5 A區(qū)與B區(qū)中隔墻測(cè)斜變形曲線

圖6 B區(qū)南側(cè)測(cè)斜變形曲線

圍護(hù)頂、立柱及水位數(shù)據(jù)：垂直位移的變形規(guī)律主要因土方開挖過程中，坑內(nèi)土體大量卸載，土體力度釋放，墻頂、立柱產(chǎn)生較大的上升趨勢(shì)，從變形趨勢(shì)得出，在每層土方開挖過程中，變形趨勢(shì)較為明顯，待下道支撐體系形成，各測(cè)點(diǎn)趨于穩(wěn)定。坑外潛水水位與承壓水水位在基坑施工過程中，大部分測(cè)點(diǎn)變化相對(duì)穩(wěn)定；個(gè)別測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)波動(dòng)較大，主要有兩方面原因：1.坑外雨水回灌；2.坑內(nèi)進(jìn)行承壓水降水施工的影響。最大變形量見表1。

支撐軸力數(shù)據(jù)：在進(jìn)行每層土方開挖過程中，隨著土方面積的擴(kuò)大，支撐軸力的受力值也相繼增大，并且隨著深度的加深，軸力值達(dá)到一個(gè)相對(duì)較大的峰值，整體處于受壓狀態(tài)，局部點(diǎn)位達(dá)到設(shè)計(jì)累計(jì)報(bào)警值，在監(jiān)測(cè)工作中立即加強(qiáng)巡視，查看支撐體系是否產(chǎn)生裂縫，周邊環(huán)境是否產(chǎn)生較大的影響。待下層土方開挖完成，支撐體系形成后，各道支撐軸力相對(duì)穩(wěn)定。綜上所述，在基坑開挖過程中，隨著深度的不斷

表1 墻頂、立柱、水位最大變形數(shù)據(jù)匯總(單位:mm)

加深，支撐受力逐道加大，下層支撐承擔(dān)的荷載逐漸超過上層支撐，表明圍護(hù)體變形最大點(diǎn)逐漸下移，與測(cè)斜數(shù)據(jù)相符。自適應(yīng)支撐系統(tǒng)在土方開挖過程中，因施工速度快，能達(dá)到快挖快撐的效果，及時(shí)將坑外所產(chǎn)生的土壓力在很短的時(shí)間內(nèi)固結(jié)，并且隨著深度的不段加深，外側(cè)土壓力的增大，及時(shí)調(diào)節(jié)自適應(yīng)支護(hù)系統(tǒng)，將支撐體系和圍護(hù)所產(chǎn)生的變形趨于平衡；從C1和C2兩個(gè)區(qū)塊施工過程中，各測(cè)點(diǎn)均變化不大，在可控的變形范圍內(nèi)，并達(dá)到設(shè)計(jì)所預(yù)期的變形值，從而最大程度的減小對(duì)地鐵線路的影響。最大變形量見表2。

周邊環(huán)境數(shù)據(jù)：周邊管線及鄰房變形主要發(fā)生在土方開挖階段，管線最大沉降量達(dá)到-262mm，鄰房最大沉降量達(dá)到-114mm。土方開挖引起圍護(hù)體系向基坑內(nèi)側(cè)發(fā)生位移，致使外側(cè)土體產(chǎn)生位移，各測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生下降趨勢(shì)，并且隨著施工推進(jìn)，時(shí)間周期的延長(zhǎng)，多個(gè)測(cè)點(diǎn)達(dá)到日變形及累計(jì)報(bào)警值，作為監(jiān)測(cè)單位及時(shí)提醒項(xiàng)目各方重視，組織各管線單位進(jìn)行技術(shù)交底，在后續(xù)施工過程中應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)，加強(qiáng)巡視，并由管線單位組織專員進(jìn)行聽漏巡檢，確保在項(xiàng)目實(shí)施過程中的安全。

5 結(jié) 論

通過該工程實(shí)例，尤其是作為臨近地鐵項(xiàng)目開挖的變形監(jiān)測(cè)，重要性不言而喻，地下工程施工對(duì)原有土體的擾動(dòng)，勢(shì)必會(huì)造成各種關(guān)聯(lián)變化。不同施工階段和不同施工工藝所造成的變形也不盡相同。就本工程而言，在各施工周期對(duì)基坑本體、周邊環(huán)境所產(chǎn)生的影響和變形也不盡相同，但總體上本項(xiàng)目變形數(shù)據(jù)相對(duì)較大，各方對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也引起了高度重視，積極采取措施，確保項(xiàng)目安全。

基坑工程監(jiān)測(cè)是一個(gè)系統(tǒng)性的工作，各個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有著內(nèi)在的相互關(guān)聯(lián)，相互印證，為防止基坑變形過大，在設(shè)計(jì)上增強(qiáng)支護(hù)體系強(qiáng)度及各項(xiàng)參數(shù)，在坑底進(jìn)行地基加固，制定合理的基坑降水方案，在施工上優(yōu)化施工方案，采取分層、分塊，對(duì)稱、平衡、限時(shí)的原則，注意減少時(shí)空效應(yīng)并加快施工進(jìn)度，確保工程質(zhì)量，綜合各種措施才能控制基坑本體及周邊環(huán)境的變形，從而確保工程安全。