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软土深基坑开挖施工监测分析

本文对基坑围护体、周边建筑物和地下管线等变形监测结果进行分析,探讨了存在较厚软土层的深基坑监测中出现数据报警的原因;本工程监测成果指导了深基坑工程施工,起到了很好的预警作用。
关键词深基坑;监测;巡视检查;支撑

1工程概况
1.1基坑为规则矩形,面积约10000m2,开挖深度6.3m,属深基坑。围护包括二期、三期(未开挖),西侧、南侧、北侧采用重力式挡墙;东侧采用重力式挡墙套打钻孔灌注桩一道Φ609×16钢管斜支撑,现场施工时调整为放坡开挖。
1.2基坑区域第④层为淤泥质软土层,厚约9.4m,饱和、流塑状态,抗剪强度低,灵敏度中~高,具有触变性和流变性特点,是上海地区最为软弱的土层之一,同时也是容易导致围护体变形、内力增大的土层;基坑西南角与东南角均有厚填土分布,西南角有暗浜分布。
1.3基坑西侧5层科研楼和3层生产车间,均采用400×300方桩基础,桩长35m;基础型式为承台条基。围护外边线至科研楼最近8.6m,至生产车间最近12.4m。基坑东南两侧均有多条地下管线。
2基坑监测简介
2.1本工程基坑监测等级为二级;监测项目有围护顶沉降和水平位移、围护体深层水平位移(测斜)、坑外地下水位、支撑轴力、坑底隆起、裂缝以及建筑物沉降、管线沉降和水平位移。监测点按规范求布置,详细点位布置见图1。
2.2沉降采用DS05水准仪配铟钢尺,二级水准监测精度;水平位移采用全站仪配钢直尺,视准线法监测;测斜、水位采用钻孔布设,金土木测斜仪和水位计监测;支撑轴力采用钢支撑断面两侧焊接应变计,使用频率计监测。
2.3基坑监测安全特点(求)
基坑西侧的5层科研楼和3层生产车间,以及东侧、南侧的地下管线为本工程需重点监测的对象。为此有针对性地采取的监测措施有①加强巡视检查;②进行建筑物沉降、周边地下管线沉降和水平位移监测;③随时增加裂缝监测。
2.4报警值设置
建筑物沉降报警值2mm/d,累计20mm;管线沉降和水平位移报警值2mm/d,累计10mm;围护体深层水平位移(测斜)报警值3mm/d,累计50mm;围护顶沉降和水平位移报警值3mm/d,累计50mm;支撑轴力2500kN;水位300mm/d,累计1000mm。
3监测成果分析
3.1基坑围护体深层水平位移(测斜)分析
图4、图5分别给出了基坑东侧、西侧围护体深层水平位移特征变化曲线。图4中,4月26日到4月30日4天时间,CX8深层水平位移最大145.7mm,占总位移量172.5mm的84.5%;图5中,6月3日到6月8日5天时间,CX3深层水平位移最大40.5mm,占总位移量69.0mm的59%。基坑开挖初期围护体深层的水平位移较大,围护体西侧(CX8)变形速率大于东侧(CX3)。图5中曲线显示为斜线,其原因为无支撑暴露时间太长,约一个月。
从表1可以看出,基坑东侧围护体深层水平位移量累计值明显小于基坑西侧、南侧位移量。这与基坑西侧开挖较深,以及东侧采用水泥土搅拌桩、钻孔灌注桩和钢管斜撑的围护体系有关;且在基坑西侧变形较大的情况下,东侧随即采取了放坡开挖,使基坑变形得到了有效控制。
3.2围护体顶部水平位移监测分析
基坑西侧围护顶部典型测点的水平位移时程曲线见图6。在4月25日至26日,基坑西侧围护结构顶部变形突然增加,水平位移由1mm/d增至8mm/d(WH5);27日增至40mm/d(WH4);29日上午,基坑围护结构顶部监测点水平位移最大值已至117.5mm(WH4),为累计报警值50mm的2倍多。在坑外土体卸载2m左右,土方开挖暂停后,变形速率减至报警值(3mm/d)以下,但仍维持在1~2mm/d的高位,直至5月中旬该区域底板浇筑完成。
分析此处产生过大变形主原因有①基坑西侧至3层生产车间有一厂区内部道路,西北角有一工地大门,重载车辆通行较多;②巡视检查发现消防水管拉裂,且开挖时降雨较多,对基坑带来不利影响;③第④层淤泥质软土层在开挖卸荷后回弹较大,深层土体向坑内涌入现象明显。
3.3周边建筑物沉降分析
从表2可以看出,虽然周围土体受基坑开挖影响较大,但由于两栋建筑物均为桩基础,最终沉降量比较小。临基坑一侧监测点J3、J4、J9、J10沉降量较大,分析原因是前期消防管道拉裂,积水浸泡建筑物基础。基坑开挖对西侧的两栋建筑物没有产生明显影响。
3.4周边地下管线监测分析
表3显示,东侧地下管线的变形明显大于南侧地下管线的变形,和这两条道路与基坑的距离远近相对应。在基坑开挖结束后,东侧地下管线监测点最大沉降量达到了83.2mm(G8),最大水平位移量达到62.0mm(G9),已经远远超过地下管线的报警值。在建设单位的积极协调和努力下,对变形的地下管线进行了维修检查,确保了管线的正常运营,避免了更大的经济损失。
从基坑东侧的围护形式上来看,采用重力式挡墙套打钻孔灌注桩一道Φ609×16钢管斜支撑放坡开挖,地下管线的变形量仍比较大。这一方面是因为距离近,另一方面是斜支撑施工往往需开挖到底之后才能施加,此时正是基坑围护变形最大的时刻。有鉴于此,类似软土深基坑可以利用水平支撑。
4结论和建议
4.1本工程监测成果指导了深基坑工程施工,起到了很好的预警作用。
4.2深基坑施工临近地下管线和建筑物,需高度重视巡视检查。
4.3建议类似有较厚软土层的深基坑(基坑开挖深度6m~7m)在重力式挡墙的基础上再施加水平支撑,以加强基坑和周边环境的安全性。

参考文献
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50497-2009建筑基坑工程监测技术规范.北京中国计划出版社,2009年.
[2]上海市建设和交通委员会.DG/TJ08-2001-2006基坑工程施工监测规程.上海上海市新闻出版局,2006年.
[3]上海市城乡建设和交通委员会.DGJ08-11-2010地基基础设计规范.上海上海市新闻出版局,2010年.
[4]黄声享,尹晖,蒋征.变形监测数据处理.武昌武汉大学出版社,2010年.
[5]徐至钧,王曙光,陈静.深基坑与边坡支护工程设计施工经验录.上海同济大学出版社,2011年.
注本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

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