夏雪蓮

（中山市水利水電勘測設計咨詢有限公司,廣東 中山 528403）

1 引言

在珠三角沿海地區(qū),軟土分布較廣,淤泥層厚度一般為10 m～50 m,由于淤泥質(zhì)土本身含水率較高（一般為40%～85%）,呈現(xiàn)出低抗剪強度、高壓縮性、低滲透性、低承載力、未完成自重固結的特點,對基坑開挖工程帶來嚴峻的挑戰(zhàn)。

鑒于此,目前已有學者對軟土地區(qū)深基坑開挖的施工技術及監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了基于實際工程的可靠分析,得出了相應的結論。郭博瀚[1]以珠江三角洲水資源配置工程為背景,研究基坑變形的時空效應,證明該工程基坑支護結構設計合理,為相關工程提供參考。孟小偉[2]以某車站深基坑為研究背景,結合工程實際對影響地面沉降的因素進行分析,從時間和空間效應上解釋了沉降變化原因,提出了相應控制沉降措施。江杰[3]等對南寧市某基坑支護樁深層水平位移、地表沉降、環(huán)梁支撐軸力、建筑物沉降等監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析。葉任寒[4]等結合溫州東海廣場深基坑開挖工程,分析了基坑開挖對周邊建筑物沉降、道路裂縫、土體深層水平位移、內(nèi)支撐軸力及地下水位的影響。

本文以珠三角地區(qū)某水利工程為背景,對該基坑施工過程中現(xiàn)場實測的數(shù)據(jù)進行分析,針對圍護結構測斜、維護結構豎向位移、基坑周圍地面沉降、結構內(nèi)支撐軸力監(jiān)測數(shù)據(jù)開展研究,對本工程開挖期間結構數(shù)據(jù)變化提出相應解釋。

2 背景概況

本基坑工程開挖主體軸線長為450.00 m,整體由西往東分為了三段,開挖寬度25.00 m,凈寬23.55 m,開挖深度25.00 m?；咏Y構支撐采用鋼筋砼支撐和鋼支撐進行混合支撐,沿開挖方向第一層設置砼支撐,其余四道采用鋼支撐。

根據(jù)基坑位置的鉆孔揭露,施工現(xiàn)場自上而下第1 層為填土,第2 層為淤泥質(zhì)土,均為第四系沉積層?；娱_挖深度為25.00 m,坑底處于粉質(zhì)黏土層,圍護結構墻趾端處于灰色質(zhì)黏土層。

基坑所在位置地下水主要有淺層潛水及處于深層的承壓水,潛水受自然降雨及溫度影響,5 m 深以下地下水受溫度影響較小,水溫穩(wěn)定在15℃～17℃。

3 監(jiān)測布設及結果分析

3.1 監(jiān)測點設置

本基坑工程主要監(jiān)測內(nèi)容有圍護結構測斜（CX）監(jiān)測；圍護結構豎向位移（D）監(jiān)測；開挖基坑周圍地面沉降（DC）監(jiān)測；結構內(nèi)支撐軸力變化（ZL）監(jiān)測?；邮┕がF(xiàn)場監(jiān)測點布設見圖1。

圖1 基坑施工現(xiàn)場監(jiān)測點布設圖

3.2 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

3.2.1 測斜數(shù)據(jù)分析

選取CX4 和CX9 測斜實測數(shù)據(jù)結合基坑開挖施工進度展開分析。基坑施工測斜監(jiān)測結果見圖2,測斜位移為正,則朝向基坑內(nèi)部；測斜位移為負,則朝向基坑外側(cè)。

圖2 基坑施工測斜監(jiān)測數(shù)據(jù)圖

測斜點安置部位貼近墻面,實測數(shù)據(jù)反應地下連續(xù)墻在開挖過程的實時位移情況。從圖2 可以看出,隨著開挖深度加深,地下連續(xù)墻水平位移變化呈現(xiàn)出了先大后小的規(guī)律。從初始開挖階段至最終底板施工完成,水平位移量隨著開挖深度的加深不斷再變大,測點CX4 最大水平位移為55.40 mm,處于深度18.10 m 處；測點CX9 最大水平位移為19.10 mm,處于深度13.00 m 處。

由圖2 a 可知,開挖至14.0 m 之前最大水平位移所在深度較開挖至14.0 m 后最大水平位移所在深度淺。測點CX4在不同開挖過程,基坑水平位移達到最大值后逐漸減小,然而當開挖至14.0 m 之后,基坑測斜數(shù)據(jù)達到最大值后并未減小至0 位移附近,這與圖2 b 中CX9 測點的數(shù)據(jù)相吻合。測點CX9 最大水平位移量所在深度均在15.0 m～20.0 m 之間,這可能是由于施工開挖對不同測點分布位置影響不同造成的。

3.2.2 豎向位移數(shù)據(jù)分析

圍護結構豎向位移隨開挖進程變化數(shù)據(jù)見圖3。隨開挖施工進展,圍護結構豎向位移最終達到23 mm,且在開挖施工前期即第三道支撐完成前,維護結構位移發(fā)展呈現(xiàn)不穩(wěn)定下降的趨勢,表現(xiàn)出隨著時間的發(fā)展波動較大,可能是由于開挖深度較淺,基坑主體受施工影響較大。從圖中還可以看出,第三道支撐完成后,圍護結構整體下沉較大,經(jīng)過對比土層分布得知對應底層為淤泥質(zhì)土層,因此在開挖中需針對沉降較大的問題采取防護措施。

圖3 圍護結構豎向位移監(jiān)測數(shù)據(jù)圖

3.2.3 地面沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

基坑項目現(xiàn)場周圍地面沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)見圖4,圖中所示為開挖過程距基坑距離與地面沉降的對應關系。隨各層內(nèi)支撐施工完成,不同施工階段對應的地面沉降有逐漸加大的規(guī)律。整體地面沉降表現(xiàn)出臨近基坑和遠離基坑處沉降小,距基坑15 m～18 m 處沉降最大的特征,最大沉降量約30.10 mm。從圖中數(shù)據(jù)分布可以看出,遠離基坑達到40.0 m 及更遠地面沉降影響減小,底板施工完成后最大沉降僅12.0 mm。在第四道支撐及底板施工完成后,地面沉降明顯增大,由于此處開挖層為淤泥質(zhì)土層,導致開挖期間出現(xiàn)較大沉降波動,因此開挖過程需注意不同深度土層變化,采取防護措施。

圖4 基坑周圍地面沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)圖

3.2.4 支撐軸力監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

基坑開挖過程ZL1 支撐1～5 層支撐軸力監(jiān)測數(shù)據(jù)見圖5。從圖中可以看出,ZL1-1 砼支撐軸力數(shù)據(jù)波動明顯,施工周期超過30d 后波動有所收斂,一方面是由于支撐靠近地面,另一方面施工初期結構還不夠穩(wěn)固,對支撐擾動較大。不同支撐在施工期間其軸力會有明顯躍動現(xiàn)象,尤其ZL1-4、ZL1-5鋼支撐在施工最后階段軸力值躍升顯著。實測數(shù)據(jù)還表明,支撐埋深不同并非是影響軸力的最主要的原因,施工最后階段ZL1-3、ZL1-4 和ZL1-5 支撐軸力明顯高于其余支撐,且ZL1-3 支撐在施工期間始終保持高軸力值。因此基坑開挖過程有必要對支撐軸力進行實時監(jiān)測,預防軸力突變。

4 結論

結合本基坑開挖項目,針對現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)分析開挖過程地下連續(xù)墻變形、結構豎向位移、基坑周圍地面沉降及結構支撐軸力變化規(guī)律,得出主要結論如下：

（1）地下連續(xù)墻不同位置受施工影響程度不同,水平位移量有顯著差別,總體表現(xiàn)為隨開挖深度加深位移先增大后減小,最大水平位移量一般出現(xiàn)在基坑中部。

（2）第三道支撐完成后,圍護結構豎向位移明顯增大,圍護結構豎向位移受地層影響明顯,開挖過程需注意不同深度土層變化,避免施工過程位移過大造成進展困難。

（3）基坑周圍地面沉降量隨距離呈現(xiàn)先增大后減小的特征,距基坑15 m～18 m 處地面沉降達到最大值約30.10 mm。開挖過程需注意不同深度土層變化,避免造成沉降變化過大。

（4）不同層支撐軸力無明顯規(guī)律,第一層支撐軸力波動最明顯,施工最后階段ZL1-3、ZL1-4 和ZL1-5 支撐軸力明顯高于其余支撐,且ZL1-3 支撐在施工期間始終保持高軸力值。

綜上,基坑工程雖然復雜,但通過細致的監(jiān)測,均可發(fā)現(xiàn)一定的規(guī)律,結果可為更多類似軟土地區(qū)基坑開挖項目提供有價值的參考。