李 飛

（福建省建筑科學(xué)研究院有限責(zé)任公司,福建 福州 350108）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，深基坑工程迅猛發(fā)展，但同時(shí)深基坑工程問題也日益增多，如基坑失穩(wěn)坍塌、基坑變形沉降和引發(fā)周邊環(huán)境破壞等[1]。為了能夠確保在基坑開挖及地下結(jié)構(gòu)施工過程中基坑及周邊環(huán)境的安全，加強(qiáng)深基坑工程的監(jiān)測(cè)是十分重要的保障措施[2]。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)述

工程為某一圓形智能停車庫，臨近市區(qū)街道，南側(cè)、西側(cè)為已建社區(qū)，東側(cè)臨近多棟建筑物，北側(cè)為車庫配套管理樓。車庫主體結(jié)構(gòu)形式為地下圓筒形結(jié)構(gòu)，共7 層停車平臺(tái)。主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土現(xiàn)澆側(cè)墻及頂?shù)装?內(nèi)部停車平臺(tái)采用預(yù)制拼裝墻板。工程采用明挖順作法施工,基坑開挖深度為21.17 m。

1.2 地質(zhì)條件

（1）場(chǎng)地地貌為沖積平原地貌單元,地形較平坦,地面高程約為7.53 ～9.91 m。

（2）場(chǎng)地內(nèi)覆蓋層主要為第四系不同成因類型的巖土層，成因類型分別為：①人工雜填土是指由人為活動(dòng)引起的土壤堆積；②於積土是指在溪流、河流或湖泊等水體中沉積的土壤；③沖積土是指由于河流、洪水或泥石流等水力作用沖刷而來的土壤；④洪積土是在河流、湖泊或海岸地區(qū)被洪水沖刷和沉積的土壤；⑤殘積土是由于巖石風(fēng)化和侵蝕過程中形成的土壤等,基底為花崗巖及其風(fēng)化殼。

（3）場(chǎng)地地層結(jié)構(gòu)及巖性特征自上而下分布如下:①雜填土、②淤泥、③粉質(zhì)黏土、④殘積黏性土、⑤全風(fēng)化花崗巖、⑥-1 層砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、⑥-2 層碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、⑦中風(fēng)化花崗巖。

1.3 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案

主體基坑為圓筒狀，平面開挖直徑為19.8 m，開挖深度為20.87 m，采用柱徑800 mm 的全套管一葷一素鉆孔咬合灌注樁支護(hù)形成閉合圓筒狀，咬合樁采用1 根素混凝土樁+1 根鋼筋混凝土樁交錯(cuò)咬合的方式布置，樁距548 mm，咬合寬度252 mm，咬合樁嵌固深度4.8 m，樁長(zhǎng)24.87 m。

2 監(jiān)測(cè)方案

為了查明該工程基坑施工期間其支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的狀態(tài)和變形情況，工程監(jiān)測(cè)工作貫穿基坑工程及地下工程施工全過程[3]，自基坑施工開挖前完成監(jiān)測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)，并完成監(jiān)測(cè)初始值的采集工作，監(jiān)測(cè)至地下工程完成及基坑周邊回填完畢為止。

（1）深層水平位移監(jiān)測(cè)：在基坑坡頂沿著圓形基坑中軸線橫縱斷面埋設(shè)4 根測(cè)斜管，測(cè)斜管伸出地表10 cm，同時(shí)測(cè)斜管外灌注水泥漿或水泥砂漿，測(cè)點(diǎn)編號(hào)為C1 ～C4，其中測(cè)點(diǎn)C1 埋深16 m，C2 埋深22 m，C3、C4 埋深24 m。

表1 該基坑監(jiān)測(cè)預(yù)警值

（2）樁體沉降及水平位移觀測(cè)：在基坑樁頂處，均勻布置4 個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)。使用φ25 mm鋼筋作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，底部固定在基坑樁頂上。沉降觀測(cè)點(diǎn)布置位置與深層水平位移觀測(cè)點(diǎn)鄰近，驗(yàn)證相互觀測(cè)數(shù)據(jù)，水平位移觀測(cè)點(diǎn)與沉降觀測(cè)點(diǎn)共用，樁頂觀測(cè)點(diǎn)編號(hào)為J1～J4。

（3）周邊地表沉降觀測(cè)[4]：每2 個(gè)對(duì)角樁頂沉降觀測(cè)點(diǎn)形成1 個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)斷面沿著基坑外邊緣處地表布置沉降觀測(cè)點(diǎn)，周邊地表每隔2～3 m 布置1 個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，每個(gè)斷面布置沉降觀測(cè)點(diǎn)8 個(gè)，合計(jì)16 個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，編號(hào)為D1～D16。

（4）圍護(hù)樁內(nèi)力監(jiān)測(cè)：樁體內(nèi)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在葷樁上，合計(jì)布置4 個(gè)圍護(hù)樁內(nèi)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)內(nèi)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)2 個(gè)剖面，每個(gè)剖面2 個(gè)鋼筋應(yīng)力計(jì),編號(hào)為Y1～Y4。

（5）監(jiān)測(cè)預(yù)警值。根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB 50497—2009）及基坑相關(guān)設(shè)計(jì)文件要求，該基坑監(jiān)測(cè)預(yù)警值如表1 所示。

3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

3.1 施工過程

根據(jù)工程特點(diǎn)、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件、環(huán)境情況及工期要求，基坑支護(hù)施工完成后，施工過程為：（1）沿咬合樁兩側(cè)開挖至冠梁底標(biāo)高下0.5 m，施做樁頂冠梁及磚砌擋墻；（2）分層分塊同步對(duì)稱開挖土體，每層層差不超過1.5 m，開挖至主體基坑底設(shè)計(jì)標(biāo)高后，施做底板墊層及素混凝土填充；（3）施做防水層及底板；（4）施做防水層及側(cè)墻，施做消防水池防水側(cè)墻及頂板；（5）內(nèi)部預(yù)制構(gòu)件拼裝；（6）施做頂板及防水層；（7）機(jī)電設(shè)備安裝；（8）拆除磚砌擋墻，回填土至設(shè)計(jì)地面標(biāo)高處。

3.2 基坑施工節(jié)點(diǎn)時(shí)間

（1）基坑支護(hù)樁已經(jīng)施工完成，基坑土方開挖階段為2017年9月5日—2017年9月29日。

（2）基坑開挖到底，施做底板墊層及素混凝土填充階段為2017 年9 月29 日—2017年10 月12 日。

（3）施做防水層、側(cè)墻及頂板，機(jī)電設(shè)備安裝階段為2017 年10 月12 日—2018 年6月12 日。

3.3 施工過程監(jiān)測(cè)分析

（1）該基坑自2017 年9 月基坑施工起開始監(jiān)測(cè)，直至2018 年6 月基坑周邊回填完畢。選取部分監(jiān)測(cè)項(xiàng)目?jī)?nèi)容進(jìn)行變形分析，其中測(cè)斜、水平位移變形量“+”值表示變形朝基坑內(nèi)側(cè)方向，豎向位移“+”值表示變形為下沉。

深層水平位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見圖1 ～圖4 可知。各個(gè)深層水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形量是不相同的，深層水平位移變形隨著土方開挖深度的增加而增大，變形變化時(shí)間段主要集中在基坑土方開挖階段，且基坑變形一直呈現(xiàn)向坑內(nèi)方向移動(dòng)。2017 年9 月當(dāng)基坑開挖到底時(shí)，基坑深層水平位移累計(jì)最大值為15.06 mm，發(fā)生在C3 測(cè)斜孔-6.0 m 處（接近于支護(hù)樁的1/3 處），累計(jì)位移量出現(xiàn)超出預(yù)警值的情況，與其預(yù)警值（15 mm）相當(dāng)。但基坑底板澆筑后，C1 ～C4 測(cè)斜觀測(cè)點(diǎn)日均位移量及累計(jì)位移量無較大變化，數(shù)據(jù)基本趨于穩(wěn)定，由此可判斷基坑的施工并未對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響。

圖1 C1 深層水平位移過程曲線圖

圖2 C2 深層水平位移過程曲線圖

圖3 C3 深層水平位移過程曲線圖

圖4 C4 深層水平位移過程曲線圖

（2）基坑樁頂沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見圖5。由圖5 可知，2017 年9 月基坑開挖期間，各個(gè)樁頂豎向位移測(cè)點(diǎn)變形均隨著開挖深度的增大而增大。各個(gè)測(cè)點(diǎn)的樁頂豎向位移從整體上呈現(xiàn)出緩慢且穩(wěn)定的增長(zhǎng)，至基坑底板澆筑后，總體變化趨于穩(wěn)定?；游鱾?cè)J1 樁頂豎向位移值最大，累計(jì)沉降量為5.09 mm，小于監(jiān)測(cè)預(yù)警值（10 mm）。

圖5 基坑樁頂沉降變形量L-時(shí)間t 關(guān)系曲線圖

（3）基坑樁頂水平位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見圖6。由圖6 可知，在基坑及地下工程施工期間，各個(gè)基坑樁頂水平位移測(cè)點(diǎn)變形量隨著時(shí)間緩慢增大，并向基坑方向偏移，但總體各個(gè)變形量較小。2017 年9 月當(dāng)基坑底板澆筑后，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平位移累計(jì)變化量有所降低并趨于穩(wěn)定，基坑樁頂?shù)睦塾?jì)水平位移最大值為5 mm（J3點(diǎn)），小于監(jiān)測(cè)預(yù)警值（15 mm）。

圖6 基坑樁頂水平位移變形量L-時(shí)間 t 關(guān)系曲線圖

（4）基坑周邊地表沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見圖7。從圖7 看出，在基坑土方開挖施工期間，地表豎向位移逐漸增大，各測(cè)點(diǎn)累計(jì)位移量較小，總體呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)。但從2018 年3 月23 日至2018 年3 月29 日這一時(shí)間段，個(gè)別道路沉降觀測(cè)點(diǎn)變形量突然增大，主要集中在D9 ～D11 區(qū)域，其中地表沉降觀測(cè)點(diǎn)D9 累計(jì)沉降最大值達(dá)到126.55 mm，D10 也已達(dá)到78.28 mm，沉降變形遠(yuǎn)超預(yù)警值，D11 號(hào)沉降觀測(cè)點(diǎn)受到連帶影響累計(jì)沉降量也已達(dá)到26.42 mm。于2018 年3月29 日后周邊地表沉降減小并趨于穩(wěn)定。同時(shí)，此時(shí)間段內(nèi)，基坑支護(hù)其他監(jiān)測(cè)項(xiàng)目變形量始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，未出現(xiàn)突發(fā)變形增大的情況。

圖7 基坑周邊地表沉降變形量L-時(shí)間t 關(guān)系曲線圖

結(jié)合支護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析來看，基坑樁頂水平位移、樁頂豎向位移、深層水平位移變形量L-時(shí)間t 關(guān)系曲線圖的變化形勢(shì)趨于一致。支護(hù)結(jié)構(gòu)總體變形量呈現(xiàn)隨著基坑的開挖，變形趨勢(shì)越來越明顯，后趨于穩(wěn)定，且總體變形量小于監(jiān)測(cè)預(yù)警值，無異常情況發(fā)生。周邊地表沉降觀測(cè)點(diǎn)D9、D10、D11、D12 處于一個(gè)監(jiān)測(cè)剖面，此剖面近基坑支護(hù)一側(cè)地表沉降點(diǎn)D12 最大累計(jì)沉降量為10.15 mm，變形量也小于周邊地表沉降預(yù)警值，說明基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形量總體呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)；經(jīng)過獲取基坑土方開挖施工期間支護(hù)結(jié)構(gòu)形變數(shù)據(jù)，對(duì)比未施工前的形變數(shù)據(jù)，D9、D10 沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)2018 年3 月23 日開始后產(chǎn)生較大沉降，與其他沉降點(diǎn)相比，這兩處沉降點(diǎn)主要受到汽車吊施工超載影響，因而受到擠壓擾動(dòng)，使得沉降值超出預(yù)警值；D11 號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)由于距離D9、D10 沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)較近，受到連帶影響沉降值為26.42 mm 也超出預(yù)警，于2018 年3 月29 日號(hào)后發(fā)生輕度沉降，而且沉降幅度逐漸趨于穩(wěn)定。

4 結(jié)語

以福州地區(qū)某深基坑工程為工程背景，采用測(cè)斜儀和全站儀對(duì)深基坑施工階段的變形、鉆孔咬合灌注樁周圍沉降位移和基坑周圍地表沉降進(jìn)行觀測(cè)。得出結(jié)論如下：

（1）根據(jù)深層水平位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明。隨著基坑土方開挖，深層土體水平位移豎向曲線總體呈現(xiàn)為類似“S”型，豎向支護(hù)樁中、上部位置土體變形量相對(duì)大于支護(hù)樁下部土體位移量，變形最大值位置接近于支護(hù)樁的1/3 處。

（2）從基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)內(nèi)容數(shù)據(jù)表明?；幼冃沃饕性诨油练介_挖階段。在基坑施工工期允許范圍內(nèi)，應(yīng)盡量縮短基坑暴露的時(shí)間以減少基坑變形。加快基坑底板的澆筑，以降低基坑施工對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的影響。

（3）根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果基坑周邊的土體存在一定程度的變形量?；邮┕ら_挖期間，道路沉降變形量顯著增加，沉降量遠(yuǎn)超預(yù)警值。同時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)變形在施工期間也存在明顯的變形趨勢(shì)，經(jīng)過監(jiān)測(cè)方對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，結(jié)合監(jiān)測(cè)周期內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)施工情況，判斷基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)與周邊地表變形量始終處于穩(wěn)定狀態(tài)。