潘志平 李庶林 黃波 高真平

(1.廈門大學 福建廈門 361005；2.中建海峽建設發(fā)展有限公司 福建福州 350003)

泉州和昌貿易中心深基坑施工變形監(jiān)測分析

潘志平1,2李庶林1黃波1高真平1

(1.廈門大學 福建廈門 361005；2.中建海峽建設發(fā)展有限公司 福建福州 350003)

以泉州和昌貿易中心大深基坑為研究背景，對基坑的支護結構安全和周邊環(huán)境變形問題進行監(jiān)測?；诂F(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)，重點分析了施工過程中不同深度下圍護樁的水平變形規(guī)律，支撐梁鋼筋應力隨時間的變化規(guī)律，分析結果表明基坑的支護結構是安全的。同時，分析了基坑周邊建筑物、地表、地下管線沉降量隨時間的變化規(guī)律，得出建筑物整個沉降過程呈近似線性變化，而地表和地下管線沉降分為快速線性沉降、低速線性沉降、沉降速率增長、沉降速率減小、沉降趨于穩(wěn)定5個階段。以上沉降變形均在設計允許范圍內，表明該工程設計達到了預期效果。

深基坑；變形監(jiān)測；支護結構；周邊環(huán)境

1 工程概況

泉州和昌貿易中心位于豐澤街黃金地段，北臨豐澤街，西面與世貿中心酒店隔路相望，南側與和昌二期安置房相依，東側與中國銀行大廈隔路相望，總用地面積為3.4萬m2。該工程為1座超高層建筑、3座高層建筑及4層大商場的建筑群，設有4層整體大地下室，總建筑面積約19.4萬m2，其中地下室面積約6.7萬m2，地下室單層面積約1.7萬m2。

該工程地下室南北寬92.1m～128m，東西長187.807m～197.5m，+0.00相當于黃海高程6.100m；地下室底板面標高為-18.100m，底板厚1m，墊層厚0.15m，基坑開挖深度為19.25m，為大深度基坑。主樓范圍內采用大筏板承臺，最大厚度4.8m，墊層厚0.1m，局部開挖深度22.90m，開挖總量約35萬m3。

1.1 地質條件

各土層物理力學參數(shù)見表1，各土層分別為：

(1)雜填土：松散～稍密，以粘性土為主，含數(shù)量不等的碎塊石、碎磚、砂土等。

(2)粉質粘土：可塑為主，局部軟塑，含高嶺土、氧化鐵，干強度較高，韌性較高。

(3)淤泥：飽和，流塑，含腐植質，有機質，個別爛木、貝殼、云母片等。

(4)粉質粘土：飽和，可塑～硬塑，中粗、細砂等，干強度較高，韌性中等。

(5)含淤泥質粉質粘土：飽和，軟塑～可塑，干強度中等，韌性中等。

(6)粗(中)砂：飽和，中密，以中粗砂為主，級配較均勻，含泥量 12%～26%。

(7)殘積(礫)砂質粘性土：可塑～硬塑，手捻呈粉土～砂土狀，干強度高，韌性低。

(8)全風化花崗巖：力學性能接近殘積土，手捻呈粉土～砂土狀。

(9-1)強風化巖①：巖芯大都風化成土狀，手擠壓呈砂土狀，為極軟巖，極破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ級。

(9-2)強風化巖②：巖芯風化成土狀，手擠壓呈砂土狀，為極軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ級。

表1 土層物理力學參數(shù)

(9-3)強風化巖③：局部巖塊強度接近中等風化巖。極軟巖，易破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ級。

(10)中風化花崗巖：致密，較硬～堅硬巖，花崗結構，塊狀構造，節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖體基本質量等級Ⅲ～Ⅳ級。

1.2 支護方案

圖1為基坑支護剖面圖。該工程基坑支護采用3層內撐式排樁支護結構，第一、二、三層支撐均采用方形鋼筋混凝土支撐，圍護樁采用旋挖灌注樁樁型，南側樁徑Φ1 100mm，樁中心距1 300mm，其它部位樁徑Φ1 000mm，樁中心距1 200mm，樁長為23.5m～30.3m。圍護樁外側采用Φ850@600三軸攪拌樁進行止水擋土，在有(6)粗中砂位置，在三軸攪拌樁底部2m范圍內采用三重管高壓旋噴樁Φ1 000進行加強止水。內支撐采用鋼筋混凝土桁架支撐，節(jié)點下設置87根立柱樁，立柱樁(支撐樁)采用格構式鋼柱與(沖)鉆孔灌注樁(Φ900)組合樁。

圖1 基坑支護結構剖面圖

2 監(jiān)測方案

為確保基坑開挖及降水期間支護結構及周邊建筑物、道路、地下管線的安全，根據(jù)有關規(guī)范[1-5]、 設計要求和工程經驗[6-7]，在施工期間對支護結構和周邊環(huán)境進行監(jiān)測。主要監(jiān)測“圍護樁水平位移(測斜)、坡頂水平位移、坡頂沉降、立柱水平位移及沉降、圍護樁樁身應力、支撐梁鋼筋應力及圍護樁側向土壓力，周邊建筑物的沉降、傾斜及水平位移，周邊道路、地表及地下管線沉降，地下水位，土體分層沉降”?；颖O(jiān)測主要測點見圖2。

圖2 基坑監(jiān)測點布置平面圖

3 支護結構監(jiān)測

3.1 圍護樁水平位移監(jiān)測

圖3為測斜點C2、C6、C8、C10、C15、C19實測的樁體水平位移隨開挖深度的變化曲線。從圖3中可知，圍護樁水平位移隨深度增加先增大而后略微減小，然后再增大，深層水平位移近似呈現(xiàn)出側向“M”形，總體上表現(xiàn)為中間大兩頭小的“鼓肚”現(xiàn)象，其最大水平位移大部分出現(xiàn)在深度為10m上下的地方。

通過對比測斜點監(jiān)測結果及所在位置，位移較大的C10、C15監(jiān)測點均在基坑邊的中間位置，且不在支撐軸垂直支撐范圍內，而其余測點均靠近坑角或位于支撐軸垂直支撐的位置。

根據(jù)監(jiān)測結果，各測點中水平位移最大值在16.56mm～44.06mm之間，小于設計允許值45mm，表明圍護結構對于深層土體水平位移有較好控制效果。

圖3 圍護樁水平位移監(jiān)測結果

3.2 支撐梁鋼筋應力監(jiān)測結果分析

圖4為2014年基坑第二道支撐梁Z2-5、Z2-6、Z2-7、Z2-8、Z2-9、Z2-10的鋼筋應力隨時間的變化曲線。從圖4中可知，支撐梁鋼筋應力隨時間而增大，從9月開始，應力增長速度減緩而趨于平穩(wěn)。

通過現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)分析可知，當基坑開挖較淺(8.8m)時，主要是第一道支撐梁受力；當基坑開挖較深(13.7m)時，主要是第二道支撐梁受力。第一道支撐梁最大鋼筋應力-134.02MPa～-12.73MPa(“-”負值表示受壓，下同)，第二道支撐梁最大應力-221.18MPa～-24.84MPa，第三道支撐梁最大應力-109.21MPa～-0.22MPa，均在設計允許強度范圍內。

從圖4可以看出，支撐梁應力先快速增大，然后增長趨于緩慢，接著又快速增大，最后逐漸趨于穩(wěn)定，可大致與施工工況相對應。

圖4 支撐梁鋼筋應力與時間關系曲線圖

4 基坑工程周邊環(huán)境監(jiān)測

4.1 建筑物沉降監(jiān)測結果分析

根據(jù)監(jiān)測結果，基坑在開挖施工過程中，周邊建筑物沉降變形正常，監(jiān)測點(1#～45#)累計沉降量為1.20mm～6.44mm，遠小于設計允許值30mm，沉降量最大值出現(xiàn)在28#測點，且各測點監(jiān)測結果的變化速率均比較穩(wěn)定。

圖5是32#～35#測點對基坑工程西側世貿酒店的沉降監(jiān)測結果，從圖5中可以看出，各測點沉降量均與時間呈現(xiàn)出較好的線性關系。

圖5 建筑物沉降與時間關系曲線圖

4.2 周邊地表沉降監(jiān)測結果分析

根據(jù)監(jiān)測結果，在基坑開挖施工過程中，監(jiān)測點沉降變化正常。各測點累計變化量為9.36mm～29.35mm，沉降量最大點在D6測點，均在設計允許范圍內(30mm)。

圖6為對D5～D6測點對豐澤街地表監(jiān)測結果隨時間變化關系圖，從圖6中可以看出，曲線呈現(xiàn)近似“S”形，地表沉降可以分為5個階段：①快速線性沉降；②低速線性沉降；③沉降速率增長；④沉降速率減??；⑤沉降趨于穩(wěn)定。

將地表沉降5個階段與施工工況對應起來分別為：①開挖至-8.8m并加第二道內支撐；②開挖至-13.7m并加第三道內支撐；③開挖至-19.3m；④基坑開挖施工結束⑤基坑變形隨時間趨于穩(wěn)定。

圖6 地表沉降與時間關系曲線圖

4.3 地下管線沉降監(jiān)測結果分析

根據(jù)監(jiān)測結果，各測點累計變化量為8.27mm～29.63mm，沉降量最大點在G2測點，均在設計允許范圍內(30mm)。

圖7是對G2～G5測點地下管線監(jiān)測結果隨時間變化關系圖，從圖7中可看出，曲線形狀與地表沉降曲線相似，亦可以分為上述5個階段，分別與5個施工工況相對應。

圖7 地下管線沉降與時間關系曲線圖

5 結論

在基坑工程實測數(shù)據(jù)基礎上，重點分析了支護結構和周邊環(huán)境的監(jiān)測數(shù)據(jù)，得到如下結論：

(1)圍護樁水平位移和支撐梁鋼筋應力均在設計值范圍內，說明采用排樁支護、三層鋼筋混凝土梁支撐是安全合理的，這種支護方式對于類似工程具有借鑒意義。圍護樁水平位移近似呈現(xiàn)出側向“M”形，總體上表現(xiàn)為中間大兩頭小的“鼓肚”現(xiàn)象；圍護樁在基坑邊的中間無垂直支撐部分易產生較大位移，施工過程需提高警惕。

(2)周邊建筑物監(jiān)測結果表明，建筑物沉降與時間呈現(xiàn)出較好的線性關系，且沉降量遠小于設計值，說明本基坑工程開挖對周邊建筑物影響較小。

(3)地表與地下管線監(jiān)測結果表明，其沉降過程可以分為5個階段：快速線性沉降、低速線性沉降、沉降速率增長、沉降速率減小、沉降趨于穩(wěn)定，分別與施工工況對應。

[1] GB50497-2009 建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2009.

[2] JGJ120-2012 建筑基坑支護技術規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[3] JGJ8-2007 建筑變形測量規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[4] GB5007-2011 建筑地基基礎設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[5] GB50021-2001 巖土工程勘察規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[6] 將沖，周科平，胡毅夫.深圳平安金融中心基坑圍護結構變形監(jiān)測分析[J].巖石力學與工程學報，2012，31(增1):3383-3389.

[7] 徐希萍，楊永卿.深基坑支護技術的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].福建建筑，2008，116(02)：34-36.

[8] 張忠苗，房凱，劉興旺，等.粉砂土地鐵深基坑支撐軸力監(jiān)測分析[J].巖土工程學報，2010,32(增1)：0426-0429.

[9] 逄鐵錚，方勇生，覃衛(wèi)民.廈門梧村隧道明挖深基坑施工監(jiān)測分析[J].巖石力學與工程學報，2013，32(增1)：2751-2757.

Deformation monitoring and analysis of deep foundation pit construction of Hechang Trade Center in Quanzhou

PANZhiping1,2LIShulin1HUANGBo1GAOZhenping1

(1.Xiamen University Xiamen 361005；2.CSCEC Strait Construction and Development Co.，Ltd，F(xiàn)uzhou 350003)

Taking the big and deep foundation pit of Hechang Trade Center in Quanzhou as the research background, the safety of the supporting structure of foundation pit and the deformation of surrounding environment were monitored.Based on the monitoring data, the law of horizontal deformation of retaining piles in different depth in construction process was focused analyzed, as well as the variation law between stress of steel bar in supporting beam and time, and analysis results show that the foundation pit supporting structure is safe.At the same time, the variation law between subsidence of buildings, ground and underground pipelines around the foundation pit and time was analyzed, and it is concluded that the whole subsidence process of buildings is presented as approximate linear transformation, and the subsidence of ground and underground pipeline can be divided into five stages: fast linear subsidence, slow linear subsidence, increasing stage of subsidence rate, reducing stage of subsidence rate, stage of tending to be stable.The above subsidence is in the allowable range of design, which shows that the expected effect of design in the project is achieved.

Deep foundation pit; Deformation monitoring; Supporting structure; Surrounding environment

潘志平(1985.1- )，男，工程師。

E-mail:406181202@qq.com

2016-09-05

TU473

A

1004-6135(2016)12-0052-04