基坑围护墙体深层侧向位移监测与分析

来源:用户上传      作者: 刘墨云

　　[摘要] 该文对某基坑工程围护墙体深层侧向位移的监测资料进行分析，得出一些工程经验，供广大工程技术人员参考。
　　[关键词] 基坑工程 侧向位移 监测
　　
　　1 工程简况
　　
　　某基坑工程基坑总占地面积12011平方米，呈不规则五边形。工程总建筑面积103156平方米，其中地下三层建筑面积为26215平方米。本工程采用地下连续墙做围护结构，连续墙深34.0~45.0m，A区中靠近地铁车站、一教堂及一宾馆，西部区域厚度采1000mm、A区和B区公共部位采用1000mm、B区中近教堂侧地墙采用1000mm、B区其余位置均采用800mm厚，墙顶设置高800的顶圈梁。工程分两部分进行，B区先施工，A区后施工。B区共设置三道钢筋砼支撑，A区共设四道砼支撑。A区开挖深度为16.05和15.75米；B区开挖深度为14.55和14.75米，基坑平均开挖深度16米。
　　
　　2 地质简况
　　
　　根据提供的资料，本工程场地内的地基土，由上至下依次为第①层填土(位于地下2.3m)、第②层粉质粘土(位于地下4.2m)、第③层淤泥质粉质粘土(位于地下7.6m)、第④层淤泥质粘土(位于地下14.8m)、第⑤1-1层灰色粘土(位于地下22m)、第⑤1-2层灰色粉质粘土(位于地下31.3m)、第⑤3层灰色粉质粘土(位于地下32.2m)组成。基坑底板位于第⑤1-1层灰色粘土内，地下连续墙墙趾插入⑤3层土中。
　　
　　3 监测方法
　　
　　基坑在降水、开挖、支撑和主体结果施工过程中必须坚持信息化施工的原则，对基坑及周围环境进行全面、系统的监测。确保基坑工程的安全施工及周边环境的安全。其中地下连续墙作为基坑的开挖时的挡土墙和防渗墙，侧向位移监测简明、直接、快捷地反映基坑的实际工作状态，是施工监测的重点，在基坑开挖过程中对可能出现的所有不安全状况提供信息、及时报警，为工程施工、管理和决策提供科学的依据。
　　地下连续墙深层侧向位移是利用测斜手段观测。工作方法：沿垂直基坑的测斜管内导槽分正、反方向放入测斜仪探头， 1.0m间距提升探头，测得数据储存在记录仪，然后传输入电脑，进行数据处理，以管口为假设不动点，在以平面位移来修正值。
　　观测测孔布设：根据基坑周围情况，在地铁一侧围护结构每6~10米设置一根测斜管，选择在可能产生较大变形的部位布设监测点，预计布设15孔，编号为P011~P15，深度为45米（依据连续墙的深度而定）。
　　布设方法：将测斜管逐节放在连续墙的钢筋笼内侧，管间用管套衔接，自攻螺丝固定并密封。测斜管的顶底两端头用布料堵塞，盖好管盖；检查测斜管内壁的一组导槽，使其与围护墙体水平延伸方向基本垂直；测斜管内注入清水，防止其上浮；将测斜管扎牢在钢筋笼内，测斜管口高度与钢筋笼高度相当（见图1）。
　　
　　本基坑确定安全等级为一级，根据《上海地铁基坑工程施工规程》围护墙体测斜日报警值为±3mm/日；累计报警值±22 mm（1.4‰H）。
　　围护结构侧向变形监测频率基坑工程开挖期间为1次/1天，底板浇筑后为2次/周；支撑拆除期间1次/1天；中隔墙拆除后为1次/1天。
　　
　　4 监测结果
　　
　　测斜P10孔位移曲线：
　　
　　
　　5 监测结果分析
　　
　　基坑开挖中的变形位移，遵循一定的规律，即时空效应的规律。基坑开挖时先变形、后支撑，每个分层分步开挖的空间几何尺寸和开挖部分的无支撑暴露时间，与周围墙体、土体位移及三维空间的各种变化存在一定的相关性。基坑开挖的过程，同时也是基坑卸荷的过程，卸荷必将引起基坑坑底土体产生向上为主的位移（即基坑隆起），同时围护墙在土体侧压力的作用下产生水平位移。
　　考虑时空效应综合影响的地下连续墙侧向位移的分布可以发现如下的规律：
　　(1)在各开挖步内，墙体的水平位移随着时间的延长而增大，顾有必要缩短各分步开挖占用的时间。
　　(2)下一工况开始时的位移曲线均在上一工况结束时的位移曲线的左侧。两者互相紧靠，表明下一工况新增加的支撑和预加轴力对位移的发展有限制作用，使位移值略有减少，但随着时间的延长，位移均逐渐增大，并随即超过上一工况结束时的位移值。
　　(3)随着开挖的进行，位移最大值的位置逐渐下移，但始终位于基坑开挖底面附近。
　　(4)底板浇筑完成后，限制了基坑底部土体的隆起，对墙体的水平位移发展也起到了限制的作用，使墙体水平位移得到收缩。
　　(5)第三道支撑爆除后，撤除支撑，墙体水平位移随着时间的延长，有所增大。
　　
　　6 结语
　　
　　在基坑开挖中，适当减小每步开挖土方的空间尺寸，并减少每步开挖所暴露部分的基坑挡墙未支撑前的暴露时间，是考虑时空效应、科学地利用土体自身控制地层位移的潜力，以解决软土深基坑稳定和变形问题的基本对策。基坑工程的设计和施工方法应该以此为指导思想。
　　因此考虑时空效应的基坑施工方法的主要特点是：根据基坑工程设计所选定的主要施工参数，按基坑规模、几何尺寸、支撑形式、开挖深度和地基加固条件，提出详细的可操作的开挖与支撑的施工程序及施工参数。开挖与支撑的施工工序基本是按“分层、分步、对称、平衡”的原则来控制的，最主要的施工参数是分层开挖的层数、每层开挖深度，以及基坑挡墙被动区土体开挖后挡墙未支撑前的暴露时间和暴露的宽度及高度。在大面积不规则形状的高层建筑深基坑工程中，基坑挡墙被动区土体在基坑中间部分地层先开挖的过程中被保留作为支承挡墙的土堤，此土堤断面尺寸按其能抵住挡墙的要求而定，亦为主要设计参数。严格按选定的施工程序和施工参数施工，就能使复杂多变的施工因素，变为较明确而有规律性的施工因素，其引发的时空效应也能较好地符合设计预期的要求。
　　
　　参考文献
　　[1] 刘建航,候学渊.基坑工程手册[M].北京:中国建筑出版社, 1997.
　　[2] 上海市地铁总公司,同济大学.“基坑工程时空效应理论与实践”研究课题总结报告[R].上海:上海市地铁总公司,1998.

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