李 毅，仲海蛟

（1.北京市軌道交通建設(shè)管理有限公司，北京100032；2.中國地質(zhì)大學(xué)（北京），北京100083）

北京世園小鎮(zhèn)接待中心工程為2019年中國北京世界園藝博覽會世園村建設(shè)項目之一，地處北京市延慶區(qū)谷家營村原址。用地北側(cè)為環(huán)湖南路，南側(cè)正對世園路北延，與園區(qū)6號門（對接旅游巴士客流）直接相接。地形基本平坦，地貌屬于延慶盆地一級階地。場地周邊基坑影響范圍內(nèi)基本無地下建筑物（構(gòu)筑物）及地下管線等。本文通過分析不同支護結(jié)構(gòu)對基坑變形的影響，從而總結(jié)出相應(yīng)的規(guī)律，為今后的設(shè)計提供依據(jù)。

1 工程地質(zhì)條件

本工程用地勘探范圍內(nèi)土層可劃分為人工堆積層、新近沉積層、一般第四系沖洪積層3大類，從地層巖性及其物理力學(xué)性質(zhì)方面細分為5個大層：

人工堆積層：砂質(zhì)粉土、粘質(zhì)粉土、素填土①層；雜填土①1層；

新近沉積層：粉質(zhì)粘土、重粉質(zhì)粘土②層；砂質(zhì)粉土、粘質(zhì)粉土②1層；粉細砂②2層；

一般第四系沖洪積層：粉細砂③層；粘質(zhì)粉土砂質(zhì)粉土③1層；粉質(zhì)粘土重粉質(zhì)粘土③2層；粉質(zhì)粘土重粉質(zhì)粘土④層；粘質(zhì)粉土砂質(zhì)粉土④1層；粉細砂④2層；粘質(zhì)粉土砂質(zhì)粉土⑤1層；粘質(zhì)粉土⑤2層。

典型的地質(zhì)剖面如圖1所示。

圖1 典型地質(zhì)剖面Fig.1 Typical geological profile

本次勘察深度范圍內(nèi)觀測到一層地下水是潛水。水位埋深為5.60～19.30 m，水位標高為476.51～478.26 m，含水層為粉細砂③層，粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土③1層薄層，粉質(zhì)粘土、重粉質(zhì)粘土③2層夾層，水量較小。本工程基地絕對標高為475.20～483.00 m，基底位于含水層之下。

2 基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)有關(guān)規(guī)范［1］以及工程基坑深度、場地周圍環(huán)境、工程重要性等級等條件確定工程基坑側(cè)壁安全等級分別為一級、二級和三級，重要性系數(shù)γ分別為1.1、1.0、0.9。考慮本工程開挖深度范圍內(nèi)地層垂向分布的復(fù)雜性、周圍環(huán)境以及基坑的側(cè)壁安全等級，確定了多種支護方式的綜合應(yīng)用?；又ёo方式見表1，監(jiān)測點布置見圖2，各典型支護剖面見圖3～6。

3 基坑監(jiān)測內(nèi)容及其測點的布置

3.1 監(jiān)測內(nèi)容

圖2 基坑監(jiān)測點平面布置Fig.2 Layout plan of the foundation pit monitoring points

表1 基坑支護方式Table 1 Foundation pit support types

圖3 基坑懸臂樁支護剖面Fig.3 Cantilever pile support section of the foundation pit

圖4 基坑樁錨支護剖面Fig.4 Pile anchor support section of the foundation pit

本工程安全等級為一級、二級和三級，施工復(fù)雜且工期緊張，因此，降低和限制施工期間對周邊環(huán)境帶來不利影響對確保施工順利進行有著至關(guān)重要的作用。通過加強對建筑施工和周圍環(huán)境的監(jiān)測可以指導(dǎo)信息化施工，從而及時采取措施、防患于未然。施工監(jiān)測工作本質(zhì)上是對工程的建筑設(shè)計、施工方案以及過程的監(jiān)督和成果檢驗，有利于及早發(fā)現(xiàn)問題，及時解決處理設(shè)計或施工過程中的問題與各種突發(fā)情況，本工程結(jié)合有關(guān)規(guī)范［1-4］及工程基坑深度、場地周圍環(huán)境、工程重要性等級等條件進行了如下的施工監(jiān)測：支護結(jié)構(gòu)頂部水平位移和豎向位移、基坑周邊建（構(gòu)）筑物、地下管線、道路沉降、基坑周邊地面沉降、支護結(jié)構(gòu)深部水平位移、錨桿拉力的觀測。具體監(jiān)測項目及其控制標準見表2。

圖5 基坑放坡支護剖面Fig.5 Grading support section of the foundation pit

圖6 基坑樁錨加土釘墻支護剖面Fig.6 Pile anchor and soil nailing wall support section of the foundation pit

3.2 測點的布置

監(jiān)測點平面布置參見圖2。監(jiān)測點1～11采用的是支護樁加錨索的支護體系，監(jiān)測點12～18采用的是支護樁加錨索以及上部土釘墻支護下部雙排樁加錨索支護的復(fù)合支護結(jié)構(gòu)，監(jiān)測點19～27采用的是懸臂樁支護體系。同時考慮到建筑陰角與陽角處水平位移的區(qū)別，所以將點位均設(shè)立在了陽角處。

基坑西南角處為工人生活區(qū)，同時也是材料進場的必經(jīng)之路，同時基坑?xùn)|側(cè)為正在施工的人工堆積山天田山。

表2 基坑監(jiān)測內(nèi)容及控制標準Table 2 Monitoring parameters and control standards of the foundation pit

4 監(jiān)測結(jié)果分析

基坑各工序施工時間如表3所示。

表3 各工序施工時間Table 3 Time of each construction step

4.1 樁頂水平位移

樁頂水平位移隨著時間的增加在不斷地增大，如圖7所示，ZQS2、ZQS5、ZQS8、ZQS23、ZQS26均產(chǎn)生向基坑的水平位移，ZQS15、ZQS18、ZQS27則產(chǎn)生向坑外的水平位移。圖2中顯示了基坑坑頂水平位移分布全景。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果我們可以看到，支護方式與周邊建筑物荷載以及施工荷載等都會對基坑的水平位移產(chǎn)生影響［5-6］。

建筑物南側(cè)的ZQS5的累計最終水平位移量為11.5 mm，其次是ZQS2和ZQS8，分別為9.9 mm和9.8 mm。建筑物東側(cè)的ZQS15的累計最終水平位移量為-10.8 mm，其次是ZQS18為-10.4 mm。這體現(xiàn)了圍護結(jié)構(gòu)水平位移的空間效應(yīng)，邊角處的水平位移小于跨中的水平位移［7-8］。

圖7 樁頂水平位移隨時間變化曲線Fig.7 Curve of horizontal displacement of the pile top vs time

4.2 樁頂豎向位移

選取典型的幾 個 樁ZQC24、ZQC25、ZQC26、ZQC27處的樁頂沉降為分析對象，如圖8所示。從圖中可以看出開始樁頂均產(chǎn)生向上的位移，隨后支護樁的樁頂變形逐漸下降，呈現(xiàn)增大減小的波動趨勢，結(jié)合現(xiàn)場的施工情況我們分析，開始產(chǎn)生的樁頂上移是基坑開挖所引起的坑底土體回彈以及一側(cè)土體側(cè)限釋放所導(dǎo)致的，而之后樁頂位移的下降則是由于施工的不斷進行，基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)荷載的作用。

4.3 基坑周邊地面沉降

隨著基坑的開挖周邊地面沉降也在不斷加大［9］，如圖9所示，地表沉降累計變化量最大測點為DBC26，其 次 是DBC20、DBC5、DBC15、DBC18、DBC27等點，主要原因可能是基坑西南角存在大量材料運輸?shù)耐鶑?fù)作用，而東側(cè)人工堆積山也在施工從而導(dǎo)致路面沉降變大。同時，分別在東南西北各個方位（不同的支護方式）上選取一個具有代表性的點，來研究基坑周邊的地表沉降問題，我們選取點DBC5、DBC15、DBC19、DBC23，發(fā)現(xiàn)支護方式同樣會對地表沉降和沉降范圍產(chǎn)生不同程度的影響。

圖8 樁頂豎向位移隨時間變化曲線Fig.8 Curve of vertical displacement of the pile top vs time

圖9 基坑周邊地面沉降隨時間變化曲線Fig.9 Curve of ground settlement around the foundation vs time

4.4 支護結(jié)構(gòu)深部水平位移

坑壁在基坑開挖的過程中逐漸向坑內(nèi)產(chǎn)生水平位移，并且開挖得越深，產(chǎn)生的位移也就越大［10-13］。樁體深層水平位移累計變化量最大測點為ZQT23（1.5 m深），其變化量為11.8 mm，懸臂樁支護體系是以ZQT23為代表的西側(cè)所采用的支護方式，相較于其他支護方式而言對土體的約束性較差，這也反映了支護方式對深層水平位移的影響。

由圖10發(fā)現(xiàn)，冠梁位移累計變化量只有達到一定程度后才會產(chǎn)生明顯的協(xié)同作用。同時，與土層地質(zhì)情況比較，可以看出測斜數(shù)據(jù)可以從側(cè)面體現(xiàn)出局部土質(zhì)的基本情況。

4.5 錨桿拉力

圖10 基坑支護結(jié)構(gòu)深部水平位移隨時間變化曲線Fig.10 Curve of horizontal displacement of the bottom foundation pit support structure vs time

如圖11所示，ZCL3、ZCL4測點趨勢基本相同，隨著基坑的開挖，樁錨力在不斷增加［14］，其中ZCL4的增大量最大從55.9 kN增加到186.2 kN，之后隨著混凝土底板的澆筑以及錨桿自身的應(yīng)力松弛減小至99.4 kN，并逐漸穩(wěn)定。ZCL8、ZCL9基本無變化，ZCL10、ZCL11出現(xiàn)了不同程度的應(yīng)力松弛，ZCL12、ZCL13的錨索力一直在增加。但都沒有超過錨桿應(yīng)力設(shè)計值。

圖11 錨桿拉力隨時間變化曲線Fig.11 Curve of deep anchor cable tension vs time

5 結(jié)論

（1）基坑支護方式與周邊建筑物荷載以及施工荷載等都會對基坑的水平位移產(chǎn)生影響，圍護結(jié)構(gòu)水平位移具有空間效應(yīng)，邊角處的水平位移小于跨中的水平位移。

（2）隨著基坑的開挖，周邊的地面沉降也會不斷加大，周邊建筑物荷載以及施工荷載會對沉降產(chǎn)生影響，而支護方式也會對地表沉降以及沉降的范圍產(chǎn)生不同程度的影響。

（3）坑壁在基坑開挖的過程中逐漸向坑內(nèi)產(chǎn)生水平位移，并且開挖得越深，產(chǎn)生的位移也就越大。支護方式對深層水平位移也會產(chǎn)生影響。測斜數(shù)據(jù)可以從側(cè)面體現(xiàn)出局部土質(zhì)的基本情況。

（4）冠梁的協(xié)同作用在其產(chǎn)生了一定的位移后才更加明顯。