趙小飛，趙升峰，馬世強

(南京市測繪勘察研究院有限公司，江蘇 南京 210019)

南京河西某大面積深基坑監(jiān)測實踐與分析

趙小飛*，趙升峰，馬世強

(南京市測繪勘察研究院有限公司，江蘇 南京 210019)

軟土地區(qū)大面積深基坑監(jiān)測與分析是地下工程建設(shè)中的重要工作之一，總結(jié)與分析軟土地區(qū)大面積深基坑監(jiān)測具有重要的工程意義。以南京河西地區(qū)某面積為 40 900 m2，開挖深度為12.3 m～12.9 m的深基坑為背景，結(jié)合基坑開挖、周邊環(huán)境保護要求以及設(shè)計與施工對監(jiān)測信息的要求，進行了監(jiān)測與分析。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，著重分析了土體深層水平位移、周邊道路沉降、地下管線及地表沉降、鄰近建筑物沉降、立柱沉降、支撐軸力和坑外地下水位變化，并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了原因分析與總結(jié)，可為今后類似的深基坑監(jiān)測提供一些借鑒。

大面積深基坑；軟土地區(qū)；基坑監(jiān)測；信息化施工

1 引 言

我國地下建筑發(fā)展迅速，深基坑工程日趨增加，由于各種原因?qū)е禄邮鹿实那闆r時有發(fā)生。在諸多因素中，基坑監(jiān)測不到位是最重要的原因之一。如何準確地進行基坑監(jiān)測以及掌握深基坑圍護體系、坑外土體、坑外地下水等隨基坑施工的變化規(guī)律成為一種必要的工作。楊雪峰等[1]分析了水平位移的監(jiān)測方法；裴建坡等[2]分析了水平位移及地面沉降對基坑的影響；樊俊鋒[3]、黃銘[4]、陳希[5]、金甌[6]、蔣沖[7]等分別采用有線差分法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、三維有限元、二維有限元、Usher沉降預(yù)測模型對深基坑變形、地面沉降等監(jiān)測結(jié)果進行了擬合分析；趙升峰等[8～10]分別采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論及灰色神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行了基坑開挖預(yù)測分析。本文結(jié)合南京河西地區(qū)某大面積深基坑工程，全面總結(jié)分析了監(jiān)測數(shù)據(jù)及施工中遇到的一些問題，以期能對同類基坑工程的設(shè)計、施工、監(jiān)測起到借鑒作用。

2 項目背景

2.1 基坑支護型式

基坑設(shè)計采用鉆孔灌注樁結(jié)合基坑內(nèi)豎向兩道混凝土內(nèi)支撐為本工程的支護結(jié)構(gòu)，其中第一道支撐梁中心標標高為 -3.40 m，第二道支撐標高為 -8.80 m；支護灌注樁為Φ1 100@1 300，樁外設(shè)置Φ850@1 200三軸水泥土攪樁作為止水帷幕。

2.2 地質(zhì)概況

擬建場地表層為人工填土，其下主要由全新世晚期沉積的灰褐、灰色粉質(zhì)黏土，淤泥質(zhì)土以及粉土、粉砂、粉細砂等組成，下部為上更新世沉積的含礫中粗砂，底部為風化基巖。支護設(shè)計計算所采用的土層主要物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)如表1所示。

土層主要力學(xué)參數(shù) 表1

2.3 水文概況

地下水初見孔隙潛水水位埋深約 0.70 m～1.80 m，穩(wěn)定水位埋深約1.00 m～2.40 m，呈季節(jié)性變化，幅度約0.70 m～1.00 m。潛水主要賦存于①層填土和②2淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土中，該含水層富水性一般，透水性較弱，為弱透水層，對下部承壓含水層為相對隔水層。下部弱承壓含水層，主要賦存于③1粉砂夾粉土、③3粉細砂、④中細砂和⑤含礫中粗砂層中，實測承壓水水位埋深約為 2.70 m～3.20 m，該含水層透水性強，水量豐富。其余巖土層透水性差，可視為相對隔水層。

3 深基坑監(jiān)測與分析

3.1 監(jiān)測項目

根據(jù)設(shè)計要求，并結(jié)合河西地區(qū)特殊的地質(zhì)條件、復(fù)雜的周邊環(huán)境及業(yè)主的要求，確定實施的監(jiān)測項目和數(shù)量，其主要監(jiān)測點布置如圖1所示。

圖1 監(jiān)測點布置圖

3.2 地下管線及地表沉降

圖2為管線及地表沉降圖，由圖看出，地表和地下管線的沉降變化規(guī)律與相應(yīng)的道路沉降保持同步。地下管線及地表沉降單點累計最大值都發(fā)生現(xiàn)在監(jiān)測結(jié)束的那天。沉降最大值發(fā)生在GX7測點，其值為 185.7 mm，最小值發(fā)生在GX17測點，其值為 33.5 mm。GX7測點管線沉降偏大，是因該側(cè)為施工土方主要出入口。因此，受施工車輛動荷載影響，管線沉降偏大。GX17位于基坑?xùn)|側(cè)，該側(cè)無施工車輛行走，故影響較小，管線沉降較小。

圖2 管線及地表沉降曲線

3.3 深層水平位移監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

圖3(a)～(d)為基坑四邊最大深層水平位移變化曲線。從變化趨勢看，在整個基坑開挖過程中，隨著基坑開挖深度的不斷加深各測斜孔不同深度的深層水平位移發(fā)生相應(yīng)的變化。

圖3 基坑各邊最大深層水平位移曲線

每層土方開挖到底以后隨著下道支撐或者底板混凝土的澆筑完成，各測點的位移變化達到峰值后逐漸趨于穩(wěn)定。整個監(jiān)測過程，CX2孔在深度 10.0 m處，累計位移達到最大值 38.83 mm，與相應(yīng)部位的支撐軸力數(shù)據(jù)增大相吻合，同時與該側(cè)管線沉降偏大亦吻合，這進一步表明，施工動荷載對軟土深基坑變形影響較大，但其他各測點深層水平位移變化幅度都較小，基本小于報警值 30 mm。

3.4 周邊道路沉降數(shù)據(jù)分析

土方開挖于2011年4月1日開始，道路沉降觀測從2011年3月5日開始。開挖前超前測量的30天內(nèi)，超過20%的點位道路沉降累計值已超過設(shè)計允許值 25 mm。專家組根據(jù)河西地區(qū)的地質(zhì)及水文條件，一致認為臨近工地降水施工是造成沉降的重要因素。

受南側(cè)相鄰工地降水的影響，首層土方開挖至自然地面下約 5.0 m沒有進行坑內(nèi)降水施工，土方開挖期間坑外道路沉降始終保持原有的沉降趨勢。

圖4為道路沉降圖，由圖看出，2011年4月1日～2011年5月30日第一層土方開挖期間，隨著開挖深度的加深，周邊道路沉降有增大的趨勢。隨著第二道支撐梁的施工進行，增速逐漸減小。

圖4 道路沉降曲線圖

第二層土方開挖時，坑內(nèi)逐漸開始降水施工，于是在2011年6月初～2011年11月25日，周邊道路沉降逐漸增大。2011年11月底臨近工地逐漸停止抽水，本基坑坑外水位稍有恢復(fù)，周邊道路沉降出現(xiàn)放緩的趨勢。截止2012年7月18日地下室土方回填，結(jié)束監(jiān)測。所有測點中累計最大值為 186.43 mm(DL13)，最小值為 51.52 mm(DL19)。

3.5 鄰近建筑物沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

圖5為基坑周邊建筑物沉降曲線，由圖看出，隨著開挖深度的加深，建筑物沉降也跟著發(fā)生輕微的變化，其變化趨勢與周邊道路、地表及地下管線沉降變形基本一致。受坑外水位的影響比較明顯。截止2012年4月23日(施工至±0.000)，最終測得周邊建筑物沉降累計最大值發(fā)生在JZ17測點，其值為 13.53 mm，最小發(fā)生在JZ9，二者均小于預(yù)警值 20 mm。且最后一次測得的平均變化速率為 0.03 mm/d。

圖5 周邊建筑沉降曲線

3.6 立柱沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

圖6為支撐立柱沉降圖，由圖看出，隨著開挖深度的不斷加深，立柱沉降也跟著發(fā)生輕微的變化，下沉、上升均有。從開挖前一周開始監(jiān)測至支撐拆除期間立柱沉降最大值為 6.92 mm(LZ81-C點)，發(fā)生在2011年12月30日；抬升最大值為 -12.53 mm(LZ18號點)，發(fā)生在2011年5月21日。

圖6 立柱沉降曲線

3.7 支撐軸力及棧橋內(nèi)力監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

圖7為支撐軸力圖，由圖看出，在開挖過程中，隨著深度的不斷加深，各測點支撐軸力都不斷增大，并在開挖到底后，變化逐漸趨于平穩(wěn)。

圖7 支撐軸力變化曲線

第一道支撐軸力累計最大值為 6 918.06 kN(ZL1-5點)，出現(xiàn)在2011年7月5日。二道支撐軸力最大值為 8 929.96 kN(ZL2-6點)，發(fā)生在2011年11月22日，小于報警值 11 600 kN。支撐拆除瞬間會使周邊支撐受力失去平衡，甚至對相鄰的支撐受力影響很大，所以支撐拆除期間出現(xiàn)部分測點軸力數(shù)據(jù)偏大的現(xiàn)象。支撐軸力受溫度、濕度、混凝土徐變等特性的影響，以至于支撐軸力數(shù)據(jù)波動性比較大，但總體變化趨勢與相應(yīng)部位的圈梁頂部位移和深層水平位移及施工工況基本相符。圖8為棧橋板內(nèi)力圖，從圖看出棧橋板內(nèi)力變化都在控制范圍內(nèi)。

圖8 棧橋板內(nèi)力變化曲線

3.8 坑外地下水位監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

圖9為坑外地下水水位變化圖，由圖看出，開挖初期收相鄰工地降水的影響，本工程場區(qū)范圍內(nèi)地下水位下降到 -5.0 m左右。隨著開挖深度的加深和開挖范圍的擴大，與臨近工地的降水施工的疊加影響，坑外地下水位呈非常明顯的下降現(xiàn)象。2011年6月中旬，沿線施工工地暫停降水施工，以致場區(qū)及周邊環(huán)境地下水位大幅度快速回升，至2011年7月21日，坑外地下水位最大回幅達到 4.665 m(SW20)；隨后本工程和相鄰工地交叉降水施工，于是坑外地下水位又出現(xiàn)持續(xù)下降的現(xiàn)象。2011年10月初，相鄰工地逐漸結(jié)束降水施工，此時的坑外水位明顯呈現(xiàn)出緩慢回升的現(xiàn)象。從整個施工過程坑外地下水位始終隨著降水力度大幅度的上下波動。

圖9 坑外水位變化趨勢圖

4 結(jié) 論

根據(jù)南京河西某大面積軟土深基坑工程現(xiàn)場監(jiān)測分析，主要得出以下幾點結(jié)論：

(1)根據(jù)基坑監(jiān)測的管線沉降、深層水平位移、建筑沉降等數(shù)據(jù)分析得出，基坑變形和施工工況是密切相關(guān)的。

(2)施工動荷載對基坑變形、地面沉降及管線沉降影響較大。因此，在軟土基坑施工過程應(yīng)控制施工荷載的影響。

(3)基坑向下開挖引起支撐變形、深層水平位移及支承軸力的增大?；娱_挖對道路、地表及管線的變形影響小于坑內(nèi)降水施工的影響。

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Practice and Analysis of a Large area of Nanjing Hexi Deep Foundation Pit Monitoring

Zhao Xiaofei，Zhao Shengfeng，Ma Shiqiang

(Nanjing Institute of Surveying，Mapping & Geotechnical Investigation Co.，Ltd，Nanjing 210019，China)

The monitoring and analysis of large area deep foundation pit in soft soil region is one of the important work in the construction of underground engineering，and it is very significant for monitoring to summary and analysis a large deep foundation pit in soft soil region. Taking a foundation pit engineering in Nanjing hexi as an example，whose area is 40900 m2and depth of excavation ranges from 12.3m to 12.9m. The foundation pit has been carried out to monitor and analysis，combining with excavation，requirements of surrounding environment protection，as well as the design and construction. According to the results of monitoring，the deep soil horizontal displacement，settlement of surrounding roads，underground pipe line and surface，as well as the settlement of nearby building and column，the axial forces of strut and the variations of under-water level outside the foundation pit has been analyzed，and the monitoring data have been summarized and analyzed，which can provide some reference for similar deep foundation pit monitoring in the future.

large area of deep foundation pit；soft soil region；foundation pit monitoring；informatization construction

1672-8262(2017)01-152-06

TU413，TU196

B

2016—08—28 作者簡介：趙小飛(1982—)，男，工程師，主要從事深基坑監(jiān)測技術(shù)工作。