賈志勇 （山西誠(chéng)正建設(shè)監(jiān)理咨詢(xún)有限公司，山西 陽(yáng)泉 045000）

城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)使得城區(qū)的單位土地資源承載了更多的人口和財(cái)富，各種基礎(chǔ)設(shè)施密集修建使得新建工程不可避免地對(duì)其產(chǎn)生影響[1]。在城市地下空間擴(kuò)展以提高城區(qū)土地資源利用率的同時(shí)，也面鄰著基坑開(kāi)挖影響緊鄰環(huán)境的挑戰(zhàn)[2-3]。這種挑戰(zhàn)不僅僅需要保證基坑自身結(jié)構(gòu)的受力安全和持續(xù)穩(wěn)定，而且還需要保證基坑開(kāi)挖或降水引起的土體擾動(dòng)和周邊建筑物的變形應(yīng)控制在限制范圍內(nèi)，深基坑工程的施工理念也從內(nèi)力控制進(jìn)入了變形控制的階段[3]。

由于深基坑工程開(kāi)挖過(guò)程中面鄰最多的問(wèn)題是緊鄰既有高層建筑物，以及施工組織時(shí)對(duì)基坑開(kāi)挖土體的堆放安排[4-6]，因此，結(jié)合實(shí)際工程案例，研究分析基坑動(dòng)態(tài)開(kāi)挖過(guò)程中對(duì)復(fù)雜周邊環(huán)境的變形影響，運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)手段分析存在堆載和不存在堆載時(shí)基坑的變化規(guī)律以及周邊建筑物的沉降特征，研究成果可為復(fù)雜周邊環(huán)境下基坑的變形控制和施工組織計(jì)劃提供參考。

1 工程概況

某安置房小區(qū)總用地面積為104633.76m2，其中市政設(shè)施用地為5239.59m2，建筑用地為99340.17m2，建筑限高為100m，總建筑面積為328181.88m2，計(jì)容建筑面積為248350.43m2。項(xiàng)目共分為2 期，其中一期建設(shè)用地為51119.66m2，總建筑面積為194456.76m2，計(jì)容建筑面積為150296.12m2，地下建筑面積為39482.78m2。地下停車(chē)場(chǎng)采用基坑工程施工，開(kāi)挖深度為8.8m，基坑平面大致呈長(zhǎng)方形，長(zhǎng)度約300m，寬度約170m，如圖1所示，基坑北側(cè)為既有城市快速路，道路寬度為30m，西側(cè)為規(guī)劃道路，道路規(guī)劃寬度為12m，南側(cè)為二期項(xiàng)目，現(xiàn)狀為基坑土體堆載區(qū)，東側(cè)為既有高層居民住宅樓，共32層，既有建筑距離基坑邊線(xiàn)最小距離為8.2m。

場(chǎng)區(qū)現(xiàn)狀為拆遷地，大部分已堆填整平，局部地段地勢(shì)稍有起伏，基坑影響范圍內(nèi)土層主要以淤泥、粉質(zhì)黏土、細(xì)砂、中砂、卵石為主，基巖以全強(qiáng)風(fēng)化花崗巖為主，場(chǎng)區(qū)各層土的工程地質(zhì)參數(shù)如表1所示。

表1 建筑基坑地基土工程地質(zhì)參數(shù)

2 基坑支護(hù)方式及施工方案分析

結(jié)合基坑工程的周邊環(huán)境和地質(zhì)條件，研究確定基坑采用鋼筋混凝土灌注樁（單排）+預(yù)應(yīng)力錨桿的支護(hù)形式，圓形鋼筋混凝土灌注樁的直徑為600mm，樁間距為800mm，樁長(zhǎng)度為10.6m，樁內(nèi)均勻布設(shè)主鋼筋10根，鋼筋直徑為22mm，鋼筋等級(jí)為HRB400，鋼筋混凝土樁頂設(shè)置冠梁，冠梁高度為1000mm，寬度為800mm，在冠梁頂部以上0.5m，采用1:1 放坡掛鋼絲網(wǎng)支護(hù)，鋼絲網(wǎng)采用直徑16mm的鋼筋釘固定，并在鋼筋網(wǎng)表面噴射35mm 的水泥砂漿，水泥砂漿比例為1:3。在東側(cè)鄰近建筑物基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)置3道預(yù)應(yīng)力錨桿，設(shè)置位置分別為地表以下3m（錨桿長(zhǎng)度15m）、5.5m（錨桿長(zhǎng)度為12m）和7.5m（錨桿長(zhǎng)度11m），基坑北側(cè)、西側(cè)和南側(cè)（堆土側(cè)）基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)置2道預(yù)應(yīng)力錨桿，設(shè)置位置分別為地表以下3m（錨桿長(zhǎng)度18m）、5.5m（錨桿長(zhǎng)度14m），所有錨桿的入射角均為15°，錨桿的彈性模量為20GPa，泊松比為0.3，如圖2所示。

圖2 不同基坑支護(hù)段支護(hù)體系方案/m

結(jié)合基坑內(nèi)的支護(hù)體系，基坑采用分層開(kāi)挖的方式進(jìn)行施工[7]。以東側(cè)鄰近建筑物處基坑開(kāi)挖為例，第一步放坡開(kāi)挖，挖至冠梁底部（地表下2.5m），施作冠梁的模板并澆筑混凝土；第二步開(kāi)挖，挖至第1 道預(yù)應(yīng)力錨桿設(shè)計(jì)位置以下0.5m（地表以下3.5m），施作預(yù)應(yīng)力錨桿，并施加預(yù)應(yīng)力；第三步開(kāi)挖，挖至第2道預(yù)應(yīng)力錨桿設(shè)計(jì)位置以下0.5m（地表以下5.5m），施作預(yù)應(yīng)力錨桿，并施加預(yù)應(yīng)力；第四步開(kāi)挖，挖至第3道預(yù)應(yīng)力錨桿設(shè)計(jì)位置以下0.5m（地表以下8.0m），施作預(yù)應(yīng)力錨桿，并施加預(yù)應(yīng)力；第五步開(kāi)挖，挖至基坑底部（地表以下8.8m），施作基坑封閉墊層，并施作底板。在基坑北側(cè)、西側(cè)和南側(cè)（堆土側(cè)）的開(kāi)挖過(guò)程類(lèi)似，在施作預(yù)應(yīng)力錨桿時(shí)均應(yīng)預(yù)留0.5m 的施作空間，具體開(kāi)挖過(guò)程不再贅述。

3 深基坑變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

為了研究基坑外部堆載和緊鄰建筑物與基坑開(kāi)挖耦合過(guò)程造成的基坑變形規(guī)律，在基坑后邊布置了12個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，如圖1 所示。其中，監(jiān)測(cè)點(diǎn)JC01、JC02布置在距離基坑邊線(xiàn)2m 處，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)僅1 個(gè)位移沉降傳感器；監(jiān)測(cè)點(diǎn)JC03、JC05布置在鄰近既有建筑物的中部，監(jiān)測(cè)點(diǎn)JC04 布置在基坑中部，距離基坑邊線(xiàn)為2m，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)僅1個(gè)位移沉降傳感器；監(jiān)測(cè)點(diǎn)JC06～JC12 中每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)出均布置了一列監(jiān)測(cè)傳感器，傳感器距離基坑邊線(xiàn)的距離為1m、2m、3m、4m、5m、8m、12m[8-9]。

圖3 為不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)緊鄰既有高層建筑物最終沉降與基坑開(kāi)挖深度的關(guān)系曲線(xiàn)。從圖3中可以看出，在基坑開(kāi)挖第一步和第二步開(kāi)挖時(shí)，由于基坑開(kāi)挖深度較小，鄰近建筑物的沉降變形較小，而在第三部開(kāi)挖時(shí)，基坑的開(kāi)挖深度達(dá)到設(shè)計(jì)深度的一半左右，鄰近建筑沉降變形陡增，并在隨后的開(kāi)挖過(guò)程中，鄰近建筑的沉降仍保持增加的趨勢(shì)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)JC03 處的建筑物最終沉降為23mm，而監(jiān)測(cè)點(diǎn)JC05 處的建筑物最終沉降為26mm。整體而言，鄰近建筑物的沉降與開(kāi)挖深度具有良好的冪函數(shù)相關(guān)關(guān)系，擬合兩個(gè)參數(shù)的關(guān)系如圖3中曲線(xiàn)所示，擬合決定系數(shù)R2=0.9278，擬合關(guān)系如公式（1）所示。

圖3 緊鄰既有高層建筑物最終沉降與基坑開(kāi)挖深度的關(guān)系曲線(xiàn)

式中s1為鄰近既有建筑物的沉降值，cm；h為基坑的開(kāi)挖深度，m。

圖4 為不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置處緊鄰既有高層建筑物的沉降與基坑開(kāi)挖過(guò)程的關(guān)系曲線(xiàn)；圖5為不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置處緊鄰既有高層建筑物的沉降增速與基坑開(kāi)挖過(guò)程的關(guān)系曲線(xiàn)。從圖4 中可以看出，監(jiān)測(cè)點(diǎn)JC03 和JC05的建筑物沉降曲線(xiàn)隨開(kāi)挖時(shí)間的變化關(guān)系相近，均呈現(xiàn)“捏攏S”形；基坑開(kāi)挖50d內(nèi)，建筑物的沉降值較小，從圖5 中可以看出，其增速也較?。辉诨娱_(kāi)挖50d～100d內(nèi)，建筑物的沉降值開(kāi)始不斷增加，其沉降量仍較小，但其增速最大，如圖5所示；在基坑開(kāi)挖100d～300d內(nèi)，建筑物的沉降值已進(jìn)入“S”形的爬坡段，其沉降量較大，但相對(duì)于前一階段，其沉降增速有所放緩，并開(kāi)始進(jìn)入收斂階段；在基坑開(kāi)挖300d后，建筑物沉降已進(jìn)入收斂，位移達(dá)到收斂值，位移增速基本為零。

圖5 緊鄰既有高層建筑物最終沉降增速隨時(shí)間的變化

圖6 為基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)JC12 和JC02 處的對(duì)比，在基坑開(kāi)挖至5m深度前，JC02點(diǎn)處的鄰時(shí)堆土區(qū)土體堆放高度為1.5m，而在開(kāi)挖至5m時(shí)，J02點(diǎn)出的鄰時(shí)堆土高度增加至3.2m，在開(kāi)挖至7m后，清運(yùn)了一部分土體，堆土高度減小至2m。從圖中可以看出，在任意開(kāi)挖深度處，存在堆土的基坑外土體地表沉降均比不存在堆土的地表沉降大，且在堆土增加時(shí)，基坑地表沉降顯著增加，而在清除部分渣土后，基坑地表沉降放緩。由此表明，基坑周邊鄰時(shí)荷載對(duì)深基坑的變形影響顯著，在基坑施工過(guò)程中，應(yīng)合理控制基坑周邊的鄰時(shí)荷載和施工荷載，減小機(jī)械設(shè)備對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響，以減小基坑的變形。

圖6 存在與不存在堆土荷載的地表沉降與基坑開(kāi)挖深度的關(guān)系曲線(xiàn)

4 結(jié)語(yǔ)

（1）基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系為“鋼筋混凝土灌注樁+預(yù)應(yīng)力錨桿”，樁直徑600mm，樁間距800mm，樁長(zhǎng)為10.6m，在緊鄰建筑物的基坑邊線(xiàn)設(shè)置3道預(yù)應(yīng)力錨桿，在鄰時(shí)堆土區(qū)和其他基坑邊線(xiàn)設(shè)置2道預(yù)應(yīng)力錨桿。

（2）鄰近建筑物的沉降與開(kāi)挖深度具有良好的冪函數(shù)相關(guān)關(guān)系，擬合兩個(gè)參數(shù)的擬合決定系數(shù)為0.9278，建筑物沉降曲線(xiàn)隨開(kāi)挖時(shí)間的變化呈現(xiàn)“捏攏S”形，并分為4個(gè)明顯的增速階段。

（3）在任意開(kāi)挖深度處，存在堆土的基坑外土體地表沉降均比不存在堆土的地表沉降大，且在堆土增加時(shí)，基坑的地表沉降呈現(xiàn)顯著的增加，而在清除部分渣土后，基坑地表沉降放緩，在基坑實(shí)際施工過(guò)程中，應(yīng)合理控制基坑周邊的鄰時(shí)荷載和施工荷載，以減小基坑的變形。