譚永華,張桂龍
(天津市勘察設(shè)計院集團有限公司,天津 300110)
基坑是目前工程建設(shè)過程中較為常見的重大危險源工程。隨著城市建設(shè)發(fā)展,地下空間開發(fā)、利用程度越來越高。為了保證施工人員的安全和周邊建筑的穩(wěn)定,在基坑工程實施進行支護是十分必要的。由于巖土工程問題較為復(fù)雜,采取了基坑支護措施后,仍有較多的工程出現(xiàn)了基坑垮塌、周邊沉降等問題,帶來了較為嚴(yán)重的經(jīng)濟損失甚至人員傷亡。因此,加強基坑工程的監(jiān)測、預(yù)警工作是十分重要的[1-4]。基坑工程實施后,加強周邊監(jiān)測預(yù)警,減少基坑垮塌風(fēng)險[5-7]。海上花苑項目位于城區(qū),基坑周邊環(huán)境復(fù)雜,既有建筑、管線較多,基坑開挖深度大,為了降低基坑變形破壞風(fēng)險,在基坑實施后進行了變形觀測預(yù)警。
海上花苑項目位于南運河南路與新三條石大街交口,項目設(shè)置2層地下室,基坑開挖深度約為9.4 m,周長約為360 m。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查,基坑?xùn)|側(cè)為南運河、西側(cè)為海上花苑西地塊(已經(jīng)建成的小區(qū))、北側(cè)為小伙巷、南側(cè)為天津惠靈頓國際學(xué)校;根據(jù)基坑支護方案,基坑采用排樁+內(nèi)支撐支護。樁徑800 mm、樁間距1 000 mm、樁長16 000 mm;內(nèi)支撐采用砼支撐。基坑周邊環(huán)境較復(fù)雜,重要建筑物眾多,基坑破壞后將造成嚴(yán)重的損失。因此,為了保證周邊建筑物以及基坑自身的安全,在工程實施后采取了相關(guān)監(jiān)測工作。
圖1 基坑水平位移監(jiān)測點位示意圖
水位位移監(jiān)測點主要布置在圍護結(jié)構(gòu)頂部上,間隔8~15 m布設(shè)一個觀測點,基坑水平位移監(jiān)測點位示意圖見圖1。
在基坑周圍30 m以外的穩(wěn)定區(qū)域布設(shè)3個沉降基準(zhǔn)點。豎向(維護結(jié)構(gòu)頂部)位移監(jiān)測點與其水平位移監(jiān)測點共用。位置參見沉降觀測點位布設(shè)示意圖見圖2。
圖2 沉降觀測點位布設(shè)示意圖
基坑周邊分布有較多的管線,因此周邊管線與地表點共用地表變形監(jiān)測點,結(jié)合基坑方案和周邊管線分布情況,共布設(shè)61個監(jiān)測點,地表變形監(jiān)測點位見圖3。
圖3 周邊地表變形監(jiān)測點位置示意圖
基坑圍護結(jié)構(gòu)共布設(shè)40個點(點號為1-40)。向基坑內(nèi)部方向的最大位移變形量為54.5 mm(5號點),最小位移量為26.7 mm(16號點);各個監(jiān)測點的平均位移量為42.1 mm(向基坑內(nèi)方向)。為了分析基坑的變形機制,繪制5號點(最大變化量)、16號點(最小變化量)時間-水平位移曲線,見圖4。從圖4,可以看出,5號點水平位移大致可分為A、B兩個階段:
A階段為2017年05月03日到2017年10月27日,累計水平位移量凈增34.7 mm,平均每天的水平位移量為0.196 mm。
B階段為2017年10月27日到2018年08月16日,累計水平位移量凈增19.8 mm,平均每天的水平位移量為0.068 mm。
由此可知, 5號點水平位移速率最大的為A階段,水平位移速率最小的為B階段。到2018年08月16日基礎(chǔ)施工完成為止,水平位移趨于穩(wěn)定。
圖4 最大、最小變形點時間-水平位移曲線
3.2.1 沉降量情況
海上花苑1-8號樓工程基坑豎向(圍護結(jié)構(gòu)頂)位移布設(shè)了40個觀測點,從各次沉降觀測記錄及其曲線圖5來看,各點平均累計沉降量為14.1 mm;37號點沉降量最大,為19.2 mm,16號點沉降量最小,為8.6 mm。
3.2.2 沉降速率
從本建筑物(圍護結(jié)構(gòu)頂)各觀測點,沉降量最大為37號點(位置參見沉降觀測點位布設(shè)示意圖),現(xiàn)以37號點(最大沉降點號)為代表對沉降過程及其沉降速率進行分析:
海上花苑1-8號樓工程基坑豎向(圍護結(jié)構(gòu)頂)沉降速率大致可分為A、B兩個階段。
A階段為2017年05月03日到2017年10月27日,累計沉降量凈增13.5 mm,沉降速率為0.076 mm。
B階段為2017年10月27日到2018年08月16日,累計沉降量凈增5.7 mm,沉降速率為0.019 mm。
圖5 最大、最小變形點時間-沉降量曲線
3.3.1 柱結(jié)構(gòu)水平位移(同支撐水平位移)變形分析
基坑圍護結(jié)構(gòu)共布設(shè)10個點(點號為1-10)。向基坑方向最大位移量為22.4 mm(2號點),最小位移量為8.3 mm(8號點);平均位移量為16.1 mm(向基坑內(nèi)方向)。水平位移速率及累計值均在正常范圍以內(nèi)(見圖6)。
圖6 柱結(jié)構(gòu)水平位移曲線
3.3.2 立柱結(jié)構(gòu)沉降變形分析
海上花苑1-8號樓工程基坑豎向(立柱結(jié)構(gòu)頂)位移布設(shè)了10個觀測點,從各次沉降觀測記錄及其曲線圖來看,各點平均累計沉降量為11.6 mm;最大沉降量17.7 mm(7號點),最小沉降量5.8 mm(1號點)。豎向位移速率及累計值均在正常范圍以內(nèi)(見圖7)。
圖7 柱結(jié)構(gòu)沉降變形曲線
3.4.1 周邊地表及管線分析
1)沉降量情況
周邊地表及管線沉降觀測布設(shè)了61個觀測點,從各次沉降觀測記錄及其曲線圖來看,各點平均累計沉降量為12.6 mm;最大沉降量19.8 mm(14號點),最小沉降量4.8 mm(61號點)。
2)沉降速率
從本基坑周邊地表及管線各觀測點,沉降量最大為14號點(位置參見沉降觀測點位布設(shè)示意圖),現(xiàn)以14號點(最大沉降點)為代表對沉降過程及其沉降速率進行分析:
周邊地表及管線沉降速率大致可分為A、B兩個階段。
A階段為2017年05月03日到2017年10月27日,累計沉降量凈增15.1 mm,沉降速率為0.085 mm。
B階段為2017年10月27日到2018年08月16日,累計沉降量凈增4.7 mm,沉降速率為0.016 mm。
3.4.2 周邊建筑物分析
從2017年05月03日到2018年08月16日對海上花苑東地塊工程基坑的周邊建筑物共測量72次,共布設(shè)了41個沉降觀測點,最大沉降量為6 mm(S-9號點),最小沉降量0 mm(10-8號點),沉降速率均在正常范圍以內(nèi)(見圖8)。
3.4.3 基坑外水位監(jiān)測
水是誘發(fā)巖土體失穩(wěn)破壞的一個重要因素,因此,在基坑工程實施后,對基坑周邊的地下水位進行觀測。自2017年08月28日到2018年08月16日的監(jiān)測周期,對海上花苑深基坑共22口觀測井(21號觀測井被覆蓋
無法觀測)基坑外水位監(jiān)測觀測了54次,各觀測井水位累計變化最大為-840 mm(SW9號井),水位變化較為穩(wěn)定。
圖8 周邊建筑變形曲線
圖9 支撐軸力變化過程
3.4.4 支撐軸力監(jiān)測
支撐結(jié)構(gòu)的軸力是反應(yīng)基坑變形的另一個因素,自2017年7月24日到2018年3月5日的監(jiān)測周期,對10組剖面軸力監(jiān)測共監(jiān)測59次,根據(jù)軸力監(jiān)測數(shù)據(jù)可知,各剖面鋼筋計所受應(yīng)力均在正常范圍內(nèi)變化,最大、最小軸力變化量與時間關(guān)系見圖9。
(1)根據(jù)獲取的基坑支護結(jié)構(gòu)水平位移變形觀測數(shù)據(jù),在基坑開挖初期,支護結(jié)構(gòu)水平位移變形量較小,之后隨基坑開挖深度的增大,水平變形不斷增大,在基礎(chǔ)底板施工完成后,變形趨于穩(wěn)定。
(2)根據(jù)基坑設(shè)計及監(jiān)測方案布設(shè)22口觀測井(21號觀測井被覆蓋無法觀測),施工過程水位變化速率及水位變化累計值均表現(xiàn)正常。
(3)海上花苑1-8號樓工程基坑結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測、周邊環(huán)境監(jiān)測,一共觀測了72次。通過對其監(jiān)測數(shù)據(jù)分析,基坑結(jié)構(gòu)累計變形值、基坑施工過程變形速率個別點位超過警戒值,大部分點位累計變形值及速率均在正常范圍以內(nèi)?;诱w變形及沉降不大,基坑結(jié)構(gòu)基本安全穩(wěn)定;基坑周邊臨近建筑物、構(gòu)筑物安全穩(wěn)定。