馬新華（江蘇省經(jīng)緯建設監(jiān)理有限公司， 江蘇 南京 210024）

0 引 言

隨著城市建設的快速發(fā)展和人口的日益增加，城市地上空間利用率越來越小，從而加快了地下空間發(fā)展的腳步，且地下空間的比例在不斷增加，各種深基坑工程隨處可見，地下工程向著更深、更大的方向發(fā)展，但由于各種原因，基坑安全事故時有發(fā)生，其安全問題成為了社會關注的焦點。在導致事故發(fā)生的諸多原因中，基坑監(jiān)測不到位是最重要的影響因素之一，如何行之有效地對基坑進行監(jiān)測，從而掌握基坑自身圍護體系以及基坑周邊環(huán)境變形規(guī)律，已然成為一種必要的工作。林澤耿[1]、趙曉飛等[2]、黃躍等[3]分別通過監(jiān)測手段對基坑自身圍護結構水平位移、周邊地表沉降、支撐軸力和深層水平位移等項目不同施工階段的變形規(guī)律進行了研究；葛紀坤等[4]利用三維激光掃描技術對基坑開挖進行變形分析并與傳統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比，從而為提高三維激光掃描技術的監(jiān)測精度提供相應解決措施；王海超等[5]、曲成平等[6]、戴志峰等[7]通過建立有限元模型，模擬基坑開挖的施工過程，同時將圍護結構和周邊變形的計算結果與實測數(shù)據(jù)進行對比，發(fā)現(xiàn)計算結果與實測數(shù)據(jù)變化趨勢大致相同，表明數(shù)值模擬結果是合理的。本文結合南京某深大基坑工程（以下簡稱“本工程”），分析了基坑開挖過程中各監(jiān)測項目的數(shù)據(jù)變形規(guī)律，為類似基坑工程監(jiān)測提供借鑒。

1 工程簡介

1.1 工程概況

本工程位于南京市No.2016G81地塊，東至熱河南路，南至南惠路，西至鄭和中路，北至復興街；占地面積約16 998.34 m2，總建筑面積約156 080.5 m2，包括A、B兩棟辦公樓，分別為22層、24層，設通體地下室1座，共4層?；用娣e約12 200 m2，周長約470 m，基坑最大開挖深度23 m。圍護結構采用φ1 300 mm@1 500和φ1 200 mm@1 400鉆孔灌注樁＋四層鋼筋混凝土支撐支護形式，采用φ850 mm@1 200三軸深層深攪樁止水，樁間采用φ600 mm雙管高壓旋噴樁處理；坑內布設23口疏干管井進行疏干；粉質黏土及填土層中的水，采用8口減壓管井降低承壓水。

1.2 工程地質概況

巖土層的工程地質特征按自上而下的順序分述如下。①1層雜填土：雜色，濕，松軟不均，成分較為復雜，以建筑垃圾、碎磚及碎石為主，混有少量粉質黏土。①2層素填土：灰～灰黃色，松散，以軟可塑粉質黏土為主，夾少量碎石、碎磚及少量的植物根莖，土質疏松多孔，非均質。②1層粉質黏土：灰～黃灰色，軟塑，局部流塑，含腐殖物，具水平層理，局部含淤泥質粉質黏土。③層粉細砂：青灰色，飽和，密實，主要礦物成分為石英、長石，云母次之；局部含薄層狀砂質粉土；場地內普遍分布。④層含礫中粗砂：灰～青灰色，密實，以中粗砂為主，局部夾有粉細砂；礦物成分為長石、云母，礫石含量8%～15%，粒徑2 cm～3 cm，個別大于5 cm，磨圓度差，呈次棱角狀，成分為石英質；場地內普遍分布。⑤1層強風化泥質粉砂巖：紫紅色，巖芯經(jīng)強烈風化，呈砂土狀，手捏易碎，遇水易崩解。⑤2A層中風化泥質粉砂巖（破碎狀）：紫紅色，巖芯風化呈碎塊狀～碎石狀，偶見短柱狀；遇水易軟化。⑤2層中風化泥質粉砂巖：紫紅色，巖芯風化呈柱狀和短柱狀，局部碎塊狀。

1.3 水文地質概況

地下水類型主要為孔隙潛水和承壓水。孔隙潛水賦存于②2層以淺的土層孔隙中。補給來源主要是大氣降水和河流側向徑流補給，排泄方式主要是自然蒸發(fā)和河流側向徑流排泄。承壓水賦存于③層和④層土體中，接受上部孔隙潛水的越流補給及側向補給。

2 監(jiān)測項目

深基坑開挖是個動態(tài)過程，與之相關的影響因素也屬動態(tài)，因此，加強基坑開挖過程中的監(jiān)測，有助于快速反饋基坑信息，綜合考慮該基坑的自然條件、設計及施工方法等因素，及時發(fā)現(xiàn)問題并采用最優(yōu)的工程對策。本工程監(jiān)測項目，如表1所示。

表1 基坑主要監(jiān)測點布置

3 監(jiān)測結果分析

3.1 圍護樁深層水平位移

圍護樁體深層水平位移是基坑監(jiān)測項目中最重要的測項之一，通過對有代表性的測斜CX1和CX6進行分析可得：最大位移的監(jiān)測點為CX6，其位移值為96.67 mm，已超出累計報警值（60 mm）的1.6倍；約為基坑開挖深度的0.42%，已超出相對基坑設計深度H的控制值（0.3%～0.4%）。

經(jīng)分析，造成深層水平位移的超報警值的主要原因如下：

（1）基坑內土體的挖除破壞了原有平衡狀態(tài)，基坑外土體應力釋放，導致土體側向基坑內側位移；

（2）基坑土方開挖過程中由于場內空間受限，基坑邊緣有較多堆載，從而造成圍護結構位移進一步加劇；

（3）基坑土方開挖過程中，基坑南側梅家塘地段增加了多座凈水站大型機械裝備，從而再次增加了基坑周邊的荷載，多因素疊加最終造成了深層水平位移超累計報警值。

監(jiān)測出現(xiàn)異常后，監(jiān)測單位加大了監(jiān)測頻率，并及時以聯(lián)系單的方式通知各相關參建單位。施工單位采用禁止坑邊堆載和加快底板施工速度等措施后，深層水平位移變化量有所收斂，當基坑底板施工完成后，變化量趨于穩(wěn)定，說明底板的澆筑對抑制基坑圍護結構的深層位移起到了重要的作用。

3.2 樁頂水平位移

基坑開挖后，受到坑內卸荷的影響，坑外水土壓力直接作用于基坑支護結構，同時混凝土支撐的架設也會對支護結構的變形產(chǎn)生重要的影響，所以無論是柔性支護結構還是剛性支護結構都會因此而產(chǎn)生或多或少的變形。在整個監(jiān)測期內，隨著基坑開挖深度的增加，樁頂水平位移變化量逐漸增大；樁頂累計位移最大點累計位移達22.70 mm，沒有超過報警值（32 mm）。這主要是由于第一道混凝土支撐的作用減少了上部開挖基坑的無支撐暴露時間，隨著基坑開挖至坑底，樁頂水平位移總體變化量逐漸趨于收斂，無明顯突變情況。基坑底板封閉之后的28 d，樁頂最大水平位移的變化量為0.95 mm，僅為累計變化量的4.2%，說明樁頂水平位移主要變化量發(fā)生在基坑前期土方開挖階段，因此在土方開挖過程中，應嚴禁超挖現(xiàn)象的發(fā)生。

3.3 周邊道路沉降

依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)可知：道路沉降數(shù)值較大，均已超出道路累計報警值（40 mm）；DL15監(jiān)測點最終沉降達148.06 mm，超過累計報警值的3.7倍。造成如此大變化量沉降的主要原因如下：

（1）基坑內土體卸荷造成坑外主動土壓力區(qū)的土體向坑內移動，使墻后水平應力減小，剪應力增大，出現(xiàn)塑性區(qū)，從而造成周邊道路沉降；

（2）基坑土方開挖過程中部分圍護樁間有漏水現(xiàn)象，造成坑外地下水位下降，坑外土體產(chǎn)生較大固結沉降，周邊道路沉降變化速率急劇增大；

（3）基坑及臨近周邊區(qū)域場地中分布著深厚的軟土，高壓縮性，高靈敏度，低強度，透水性差，易流變，是場地中的主要不良工程地質層，且周邊長期被重載車行駛碾壓，施工動荷載較大，隨著基坑開挖產(chǎn)生側向變形，引起地層損失，多因素疊加作用造成了沉降數(shù)據(jù)遠超報警值的情況。

周邊道路沉降數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常后，監(jiān)測單位加大了監(jiān)測頻率及巡視力度，及時通知各參建單位。施工單位對滲漏樁體進行堵漏，并且在施工至設計標高時，加快底板施工封閉，同時在每日施工結束后，移除基坑周邊重型機載。減少基坑周邊荷載效應等措施實施后，周邊道路沉降變化速率顯著減緩。

3.4 立柱沉降

坑底土體隆起是坑底土體原有狀態(tài)因垂直卸荷而產(chǎn)生的結果，通過監(jiān)測立柱沉降可以反映坑底隆沉情況。從監(jiān)測獲得的立柱時程數(shù)據(jù)可知：基坑土方開挖過程中，立柱總體呈上升趨勢，引起立柱上升的主要原因是基坑土體卸載，地基土回彈隆起?；佣油练介_挖及三層土方開挖期間，立柱點上升較為明顯。底板施工完成后，立柱點變化較小，未出現(xiàn)明顯隆起情況。最后一次監(jiān)測結果顯示，立柱點累計最大上升量為27.59 mm，小于設計報警值（32 mm）。

3.5 坑外水位

在監(jiān)測過程中，場地內空間受限，現(xiàn)場大型機械工作繁忙，加之各種堆載等多方因素，導致多個水位孔無法正常連續(xù)觀測，現(xiàn)以SW3、SW4和SW5為例進行分析。

依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，SW3監(jiān)測點水位波動起伏較大。在整個基坑底板施工完成前，水位變化較小，坑外水位整體呈下降趨勢，最后一次監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，坑外水位最大累計量為（SW3）－3 537 mm，超過累計報警值（1 000 mm）。經(jīng)分析，基坑開挖期間坑內降水造成了坑外水位下降，水位波動較大的主要原因為大氣降水導致坑外水位變化起伏較大，基坑開挖至坑底底板澆筑后，降水工作逐漸停止，此時水位呈現(xiàn)出緩慢回升的現(xiàn)象，從整個施工過程中可以看出，坑外地下水位始終隨著降水力度的變動而進行大幅度的上下波動。

3.6 支撐軸力

圍護結構支撐軸力與基坑開挖深度有著緊密關系，混凝土支撐軸力隨著基坑開挖深度的增加而逐漸增大，隨著首道支撐的混凝土澆筑達到設計強度，基坑開始開挖，支撐軸力值顯著增加，此時主要是第一道支撐受力。2019年9月6日起，隨著第二道混凝土架設以及二層土方開挖，一層支撐軸力增長明顯減緩，而第二道混凝土支撐軸力值增長顯著，此時第二道支撐有效分擔了第一道支撐承受的來自基坑外側的土壓力，基坑二層土方開挖結束時支撐軸力最大值為10 745.8 kN。基坑開挖至13 m時，開始澆筑第三道混凝土支撐，隨著基坑繼續(xù)向下開挖，第一道和第二道支撐軸力逐漸趨于穩(wěn)定狀態(tài)，支撐軸力增長較為平緩，第三道支撐軸力值迅速增加，最大值為12 992.4 kN。隨著第四層支撐澆筑完畢且達到設計強度，并開始第四層土方的開挖，前三道支撐軸力趨于穩(wěn)定，增加緩慢，第四層土方開挖至設計標高時，四層支撐軸力最大值為14 483.7 kN，超過報警值（14 730 kN）。造成第四道支撐軸力超報警值的主要原因為基坑長時間未澆筑底板，基坑未能及時封閉。底板澆筑完成后至支撐拆除前，一層、二層、三層支撐軸力變化較為穩(wěn)定，變化趨勢平穩(wěn)。支撐拆除期間，拆除區(qū)域對應上一層支撐軸力有所增大，尤其在二層支撐拆除期間，部分相對應的首層支撐軸力稍有增加，總體支撐軸力數(shù)據(jù)可控。

4 結 語

本文對南京某深大基坑進行了現(xiàn)場監(jiān)測，并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了分析和變形特性研究，得出了以下結論。

（1）施工過程中多個監(jiān)測項目超累計報警值主要是因為基坑土方開挖過程中部分圍護樁間漏水，造成坑外地下水位下降，坑外土體產(chǎn)生較大固結沉降，同時周邊長期被重載車行駛碾壓，施工動荷載較大，多因素疊加作用造成了深層水平、沉降和水位數(shù)據(jù)遠超報警值的情況。

（2）鋼筋混凝土支撐由于本身的復雜性，受施工、自然環(huán)境以及自身混凝土徐變影響，數(shù)據(jù)變化幅度較大，軸力隨著基坑開挖呈現(xiàn)先增后緩的變化現(xiàn)象。

（3）施工過程中應加強對監(jiān)測點的保護，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)性。做好排水工作，防止基坑降水排水倒灌水位觀測孔，影響觀測數(shù)據(jù)。