馬　鄖，匡劍平，李　松，徐光黎，朱　佳，郭　運(yùn)，張曉玉

(1.　中南勘察設(shè)計(jì)院(湖北)有限責(zé)任公司，湖北 武漢　430071；

2. 中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院，湖北 武漢　430074)

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武漢長江Ⅰ級階地深基坑變形與土壓力實(shí)測研究

馬鄖1,2，匡劍平1，李松1，徐光黎2，朱佳1，郭運(yùn)1，張曉玉1

(1.中南勘察設(shè)計(jì)院(湖北)有限責(zé)任公司，湖北 武漢430071；

2. 中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院，湖北 武漢430074)

摘要：通過對武漢長江Ⅰ級階地中海國際大廈超深基坑工程地下連續(xù)墻水平位移及坑外土壓力實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究了地下連續(xù)墻變形規(guī)律及土壓力分布特征，并與朗肯極限主動土壓力對比。研究表明：地連墻水平位移主要呈現(xiàn)弓形曲線，最大水平位移位置約在0.56～0.64倍基坑開挖深度范圍；對于上部軟弱黏性土，一級重要性等級基坑工程建議使用cu抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，二級、三級重要性等級基坑工程亦可使用cq抗剪強(qiáng)度指標(biāo)；對于下部砂性土，使用水土分算較水土合算更符合實(shí)測。

關(guān)鍵詞：深基坑；武漢長江Ⅰ級階地；變形；土壓力；實(shí)測研究

隨著城市建設(shè)快速發(fā)展，越來越多的基坑工程出現(xiàn)在城市中心地區(qū)，對基坑變形控制和環(huán)境保護(hù)的要求越來越嚴(yán)格。因此，對基坑實(shí)行動態(tài)監(jiān)測，及時反饋監(jiān)測數(shù)據(jù)信息，有利于保證基坑工程的安全。然而，目前對基于實(shí)測數(shù)據(jù)的武漢長江Ⅰ級階地深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形規(guī)律及土壓力分布特征的認(rèn)識還不夠深入，無疑對基坑變形控制、巖土體強(qiáng)度指標(biāo)的選擇、土壓力的計(jì)算等產(chǎn)生重大影響[1-2]。

含水層厚度大，承壓水頭高，上部地層為軟土，成為武漢長江Ⅰ級階地深基坑工程的一大特點(diǎn)[3]，深入了解深基坑變形規(guī)律以及土壓力分布至關(guān)重要。國內(nèi)許多學(xué)者對基坑的變形規(guī)律[4-7]以及計(jì)算土壓力所選取的土體強(qiáng)度指標(biāo)和計(jì)算模式[7-10]進(jìn)行了大量的研究， 迄今為止，不同的地域所采用的

方法也不盡相同很難形成統(tǒng)一的觀點(diǎn)。對于武漢長江Ⅰ級階地基坑工程，對基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形規(guī)律的認(rèn)識、土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的選擇、土壓力計(jì)算模式究竟是選擇水土合算還是水土分算等問題沒有給出確切的結(jié)論。

為此，本文從實(shí)測數(shù)據(jù)出發(fā)，通過對武漢長江Ⅰ級階地中海國際大廈超深基坑工程地下連續(xù)墻水平位移及坑外土壓力實(shí)測數(shù)據(jù)分析，研究了地下連續(xù)墻變形規(guī)律及土壓力分布特征，并與朗肯極限主動土壓力對比，以期得到武漢長江Ⅰ級階地深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形形態(tài)以及土壓力的分布特征，為巖土體強(qiáng)度指標(biāo)和土壓力計(jì)算模式的選擇提供一定的依據(jù)。

1超深基坑工程概況

1.1工程概況

湖北建源房地產(chǎn)開發(fā)有限責(zé)任公司擬在武漢市青山區(qū)友誼大道南側(cè)投資興建中海國際大廈項(xiàng)目，擬建工程由1棟37層超高層綜合樓(高188 m)以及8層商業(yè)樓裙樓和地下室工程等組成，設(shè)3層地下室，基坑開挖深度為18.68~24.2 m，擬建工程總建筑面積約100 397 m2。基坑監(jiān)測點(diǎn)平面布置見圖1，CX02~CX08為測斜點(diǎn)，其中土壓力測點(diǎn)在測斜點(diǎn)附近，編號一致。

圖1　基坑監(jiān)測點(diǎn)平面布置面

1.2地質(zhì)條件

擬建場區(qū)地貌單元屬長江Ⅰ級階地，場地平坦。在勘探深度范圍內(nèi)，除表層分布有厚度不一的雜填土外，其下為第四系全新統(tǒng)沖積成因的粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土粉砂及細(xì)砂，下伏志留系強(qiáng)～中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，場地地層具有典型的二元沉積規(guī)律，上部為深厚淤泥層，下部為砂層。

2地下連續(xù)墻水平位移實(shí)測分析

2.1地下連續(xù)墻水平位移

圖2~5分別為2#、4#、5#、8#測點(diǎn)地下連續(xù)墻深層水平位移。

圖2　2#測點(diǎn)地下連續(xù)墻深層水平位移

圖3　4#測點(diǎn)地下連續(xù)墻深層水平位移

圖4　5#測點(diǎn)地下連續(xù)墻深層水平位移

圖5　8#測點(diǎn)地下連續(xù)墻深層水平位移

從圖2~5可以看出，隨著開挖深度的增加，地下連續(xù)墻水平位移逐漸增大，且最大水平位移的位置也隨之下移。

2.2圍護(hù)墻變形形式分析

對于圍護(hù)墻變形形式，許多學(xué)者進(jìn)行了深入的分析，龔曉南[11]等總結(jié)了大量的實(shí)測資料，認(rèn)為圍護(hù)擋墻變形曲線形態(tài)上大體可以分為4種類型，見圖6。

圖6　圍護(hù)擋墻變形的4種形式

從中海國際大廈超深基坑地下連續(xù)墻水平位移實(shí)測曲線規(guī)律可知，曲線變形形式與圖6(a)中的弓形變形曲線相符，這與該場地的地層分布和基坑支護(hù)形式密切相關(guān)。首先，該基坑支護(hù)形式選擇的是地連續(xù)墻+三道圓環(huán)內(nèi)支撐的支護(hù)體系；其次，該基坑位于武漢長江Ⅰ級階地，場地地層具有典型的二元沉積規(guī)律，上部為深厚的淤泥層，下部為砂層，上部地層為軟土層，下部地層相對較好，與弓形曲線變形形式所描述的發(fā)生因素相一致。因此，通過以上分析，對于武漢長江Ⅰ級階地深基坑而言，對于帶有內(nèi)支撐的支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形形式應(yīng)為弓形變形曲線。

2.3圍護(hù)墻最大水平位移位置分析

從2.1節(jié)中海國際大廈基坑地下連續(xù)墻水平位移實(shí)測曲線的規(guī)律來看，2#、4#、5#、8#測點(diǎn)地連墻最大水平位移位置分別在地面以下10.5 m、12 m、11 m、10.5 m。地連墻最大水平位移位置與開挖深度的相對關(guān)系見表1。

表1　地連墻最大水平位移位置與開挖深度的相對關(guān)系

根據(jù)表1中的統(tǒng)計(jì)，武漢長江Ⅰ級階地中海國際大廈深基坑地下連續(xù)墻最大水平位移位置約在0.56~0.64H范圍內(nèi)，均值為0.59H。

3土壓力實(shí)測值與理論計(jì)算值對比

圖7~10分別為2#、3#、5#和6#、7#和8#號測點(diǎn)實(shí)測土壓力與朗肯極限主動土壓力對比曲線，圖例中巖芯qq為巖芯管取土直接快剪強(qiáng)度指標(biāo)，qq、cq和cu分別為靜壓薄壁取土直接快剪、固結(jié)快剪、三軸固結(jié)不排水強(qiáng)度指標(biāo)。2#、3#、5#和6#、7#和8#號測點(diǎn)上部軟弱黏性土層與下部砂性土層的分界面深度分別位于-17.8 m、-13.2 m、-10.0 m、-14.1 m。

圖8　3#測點(diǎn)實(shí)測土壓力與朗肯極限主動土壓力對比

圖9　5#、6#測點(diǎn)實(shí)測土壓力與朗肯極限主動土壓力對比

圖10　7#、8#測點(diǎn)實(shí)測土壓力與朗肯極限主動土壓力對比

從各測點(diǎn)實(shí)測土壓力與朗肯極限主動土壓力對比曲線可知，對于上部軟弱黏性土層，實(shí)測土壓力基本介于cq與cu強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算的土壓力之間，且遠(yuǎn)小于巖芯qq強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算的土壓力，從土力學(xué)基本理論出發(fā)，三軸壓縮狀態(tài)更符合土的實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)。因此，對于一級重要性等級基坑工程，建議使用cu抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，對于二級、三級重要性等級基坑工程亦可使用cq抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，應(yīng)禁止使用巖芯管取樣。對于下部深厚砂性土層，土壓力實(shí)測值與水土分算計(jì)算值較為吻合。因此，對于砂性土建議使用水土分算方法計(jì)算土壓力。

4結(jié)語

本文通過對武漢長江Ⅰ級階地中海國際大廈超深基坑工程地下連續(xù)墻水平位移及坑外土壓力實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究了地下連續(xù)墻變形規(guī)律及土壓力的分布特征，并與朗肯極限主動土壓力對比，得到了以下幾點(diǎn)結(jié)論。

(1)武漢長江Ⅰ級階地中海國際大廈超深基坑工程地下連續(xù)墻水平位移主要呈現(xiàn)弓形曲線，最大水平位移位置約在0.56~0.64倍基坑開挖深度范圍。

(2)對于上部軟弱黏性土，一級重要性等級基坑工程建議使用cu抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，二級、三級重要性等級基坑工程亦可使用cq抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，應(yīng)禁止使用巖芯管取樣；對于下部砂性土，使用水土分算較水土合算更符合實(shí)測。

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Field Measurement Research on Deformation and Earth Pressure of Deep Foundation Pit in Wuhan Yangtze River I Terrace

MA Yun1,2，KUANG Jian-ping1, LI Song1，XU Guang-li2，ZHU Jia1，GUO Yun1，ZHANG Xiao-yu1

(1.CentralSouthernGeotechnicalDesignInstituteCo.,Ltd.,WuhanHubei430071China;2.EngineeringFaculty，ChinaUniversityofGeosciences,WuhanHubei430074China)

Abstract：By analyzing the measured data of horizontal displacement of diaphragm wall and earth pressure in Wuhan Yangtze River level-I terrace Zhonghai ultra-deep foundation pit, this paper studies the deformation law of diaphragm wall and distribution model of earth pressure, and compares with Rankine limit active earth pressure. The study results show that horizontal displacement of diaphragm wall basically presented “drum” phenomenon. The location of maximum horizontal displacement is at 0.56~0.64 H; For upper weak sticky soil, it is proposed to select cu shear strength index for level one excavation, and cq shear strength index for levels 2 and 3 excavation; For sandy soil at lower part, the earth pressure is more closer to measured data by using soil-water divided calculation than soil-water joint calculation.

Keywords：deep foundation pit；Wuhan Yangtze River I terrace；deformation；earth pressure；field measurement research

收稿日期：2015-10-16

作者簡介：馬鄖(1970年-)，男，湖北天門人，2014年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)，博士，教授級高級工程師，現(xiàn)主要從事巖土工程勘察、深基坑工程設(shè)計(jì)與研究工作。

項(xiàng)目基金：武漢市城建委科研項(xiàng)目(No.201223,文號武城建[2012]308)，武漢市“黃鶴英才(專項(xiàng))計(jì)劃”資助項(xiàng)目。

中圖分類號：TQ 534.4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-8901(2016)01-0036-04

doi：10.3969/j.issn.1004-8901.2016.01.009 10.3969/j.issn.1004-8901.2016.01.009