賈 濤，郝 順，邢江朋

(華北水利水電大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院， 河南 鄭州 450046)

隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，城市中心用地愈發(fā)緊張，對于地下空間的開發(fā)利用已成為必然[1]。地下空間工程向著規(guī)模大、開挖深度深、地質(zhì)條件復(fù)雜的方向發(fā)展[2-3]。但同時深基坑工程事故也頻繁發(fā)生[4-5]。為了確?；邮┕さ陌踩煽浚枰獙幼冃翁匦赃M(jìn)行研究。目前通常采用數(shù)值模擬和現(xiàn)場監(jiān)測兩種方法[6]。數(shù)值模擬方法雖然能夠模擬基坑開挖過程土體的變形特征，但建立模型時的計算參數(shù)通常難以確定，模擬結(jié)果存在一定偏差[7]?，F(xiàn)場監(jiān)測能夠根據(jù)大量監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為施工及時反饋必要信息，對安全施工意義重大[8-9]。本文通過對某設(shè)計變更深基坑監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析，研究了深基坑變形規(guī)律。

1 工程概況

擬建建筑場地位于鄭州市老城區(qū)。擬建建筑由4棟高層住宅樓(13-34F)、地下車庫(-4F)及臨街商業(yè)建筑組成?；?xùn)|西方向長約220 m，南北長約79 m，平面上基本呈矩形。該場地原設(shè)計方案為3層地下室，基坑開挖深度為9.1 m?；又ёo(hù)施工至6.5 m時，業(yè)主方為增加地下室車庫停車車位，對本工程地下車庫深度進(jìn)行調(diào)整，變更后的設(shè)計方案為4層地下室，基坑開挖深度為14.7 m。

擬建建筑物基坑北側(cè)與已有6層住宅樓最近距離為10.5 m，西側(cè)距離基坑6.9 m處有一4層樓，南側(cè)距離市政道路邊線最小值為3.4 m，東側(cè)距離市政道路最近距離8 m。

該場地原為拆遷用地，后經(jīng)人工填平，該場地所處的地貌單元根據(jù)區(qū)域資料，屬黃河泛濫沖積平原。擬建場地地形較平坦，除局部人工開挖基坑外場地地形無起伏。各土層分布及參數(shù)見表1。

2 支護(hù)設(shè)計及監(jiān)測方案

2.1 支護(hù)設(shè)計

設(shè)計變更后支護(hù)方案如下：(1) 南側(cè)緊鄰城市道路，在原有微型樁+復(fù)合土釘墻支護(hù)方案的基礎(chǔ)上，采用在原基底標(biāo)高下設(shè)置帶冠梁的灌注樁，并使用預(yù)應(yīng)力錨索錨固；(2) 西側(cè)距離4層酒店較近，在原有樁錨支護(hù)方案的基礎(chǔ)上，在原基底標(biāo)高下設(shè)置帶冠梁的灌注樁，并采用預(yù)應(yīng)力錨索錨固；(3) 北側(cè)東西兩端，在原有預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合土釘墻的基礎(chǔ)上，設(shè)置坡腰平臺及雙排微型樁，坡腰平臺以下采用復(fù)合土釘墻支護(hù)；(4) 北側(cè)中部緊鄰住宅樓，在原有微型樁+復(fù)合土釘墻支護(hù)方案的基礎(chǔ)上，在原基底標(biāo)高下設(shè)置帶冠梁的灌注樁，并采用預(yù)應(yīng)力錨索錨固；(5) 東側(cè)靠近城市道路，在原有樁錨支護(hù)方案下，新增一排預(yù)應(yīng)力錨索，采用微型樁+復(fù)合土釘墻方案?；游鱾?cè)支護(hù)設(shè)計如圖1所示。

表1 各土層分布及參數(shù)

2.2 監(jiān)測內(nèi)容

本著“尊重規(guī)范，節(jié)約成本，重點(diǎn)關(guān)注”的原則，根據(jù)相關(guān)規(guī)范[10-11]要求并結(jié)合工程的實(shí)際情況，在基坑開挖過程中進(jìn)行以下幾點(diǎn)監(jiān)測內(nèi)容：

(1) 基坑坡頂水平位移和豎向位移。

(2) 圍護(hù)體的深層水平位移。

(3) 周邊建筑物沉降觀測。

2.3 監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)

監(jiān)測點(diǎn)布置如圖2所示。

(1) 基坑頂部水平和豎向位移觀測。在基坑周邊合計布設(shè)25個測點(diǎn)，間距約29 m，依據(jù)周邊環(huán)境條件調(diào)整。

(2) 圍護(hù)體深層水平位移。此項在原監(jiān)測方案基礎(chǔ)上增加了監(jiān)測點(diǎn)，在基坑四周選擇若干個斷面位置布置測斜管，孔內(nèi)埋設(shè)PVC測斜管，并延伸至地表上半米。共設(shè)置10個測斜管。

(3) 周邊建筑物沉降。在基坑周邊建筑物上面分別布置25個沉降觀測點(diǎn)。

3 監(jiān)測結(jié)果及分析

基坑西側(cè)距離4層酒店僅6.9 m，基坑失穩(wěn)必然會導(dǎo)致嚴(yán)重后果，同時由于設(shè)計變更，基坑開挖深度增加，該處原支護(hù)方案的灌注樁嵌固深度不足，使得支護(hù)樁的懸臂梁作用效果消失，通過設(shè)置混凝土冠梁使原灌注樁與下部灌注樁連接，使下部支護(hù)樁對原灌注樁形成“抵推作用”?；颖眰?cè)距離6層住宅樓為10.5 m，距離較近，應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)測。本文以基坑西側(cè)及北側(cè)支護(hù)段為重點(diǎn)研究對象對基坑監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析。

3.1 基坑頂部水平位移

選取基坑西側(cè)及北側(cè)部分監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行分析，如圖3所示。施工初期嚴(yán)格按照“邊開挖邊支護(hù)”的原則進(jìn)行施工，隨著開挖深度的增加，坡頂水平位移緩慢增加，至2016年5月份坡頂水平位移增加至0.1 mm，此時該處基坑開挖8.5 m左右，由于設(shè)計變更導(dǎo)致停工，隨后水平位移變化逐漸趨于穩(wěn)定。2016年8月份繼續(xù)進(jìn)行施工時，此時施工進(jìn)度過慢，之后一段時間內(nèi)坡頂位移逐漸增加。監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)S15測點(diǎn)水平位移增長最快，2017年9月份達(dá)到最大水平位移0.7 mm，之后變化趨于穩(wěn)定。這是由于在施工過程中，該處坡頂堆放有大量鋼筋，在移除堆放物后進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，該處坡頂水平位移趨于平穩(wěn)。在整個坡頂水平位移監(jiān)測過程中，可以觀察到基坑西側(cè)及北側(cè)靠近建筑物處的監(jiān)測點(diǎn)位移較大，最大水平位移并未超過報警值(25 mm)。

3.2 深層水平位移

基坑北側(cè)共設(shè)置兩個測斜孔，其中11號監(jiān)測孔(12 m深)在基坑開挖前已設(shè)置，15號監(jiān)測孔在設(shè)計變更后重新鉆孔設(shè)置，選取11號監(jiān)測孔數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。設(shè)計變更前后11號監(jiān)測孔數(shù)據(jù)如圖4、圖5所示，其中圖5設(shè)計變更后深層水平位移從0開始測量計算。從圖4可以看出隨著基坑開挖深度的不斷增加，在開挖范圍內(nèi)的深層水平位移迅速增大，未開挖范圍的水平位移變化較小。在設(shè)計變更停工階段，開挖范圍的水平位移不斷增大，同時未開挖范圍的水平位移變?yōu)槠x基坑的位移。這是由于11號測斜管和上部微型樁設(shè)置在一起，由于基坑開挖，支護(hù)樁相當(dāng)于懸臂梁受力結(jié)構(gòu)[12]，導(dǎo)致開挖范圍出現(xiàn)偏向基坑內(nèi)的位移，未開挖范圍出現(xiàn)偏離基坑的負(fù)向位移。停工階段位移不斷增加，在2017年2月17日達(dá)到最大位移值為3.8 mm，位于埋深1 m處，但是未超過報警值(累計位移45 mm)。這是由于微型樁頂部并未設(shè)置冠梁，該支護(hù)方案對坡頂水平位移抑制作用較小，水平位移最大處出現(xiàn)在坡頂處。從圖5可以看出，隨著繼續(xù)開挖，開挖深度超過12 m后，12 m處的位移增加速度變快。到后期開挖支護(hù)施工完成后，深層水平位移曲線逐漸變?yōu)椤肮母範(fàn)睢?，這與文獻(xiàn)[13-14]的分析是一致的。此時最大位移為1.2 mm，最大位移從頂部逐漸移至6 m處。

基坑西側(cè)CX14測點(diǎn)設(shè)計變更前后深層水平位移曲線如圖6、圖7所示。圖7設(shè)計變更后深層水平位移從0開始測量計算。從圖6可以看出，腰梁和預(yù)應(yīng)力錨桿對深層水平位移發(fā)展的抑制作用明顯，由于采用樁錨支護(hù)方案，在深度3 m和6 m處均設(shè)置有腰梁及預(yù)應(yīng)力錨桿，在腰梁處水平位移發(fā)展明顯較慢，深層水平位移曲線整體趨勢為“S”型。從圖7可以看出，設(shè)計變更后，深層水平位移變化較小，隨著基坑的繼續(xù)開挖，最大水平位移位置逐漸向下移動，最大深層水平位移為0.55 mm,位于8 m深處。埋深11 m處的深層水平位移變化較小，這說明，新設(shè)置的下部冠梁對位移發(fā)展的抑制作用明顯。到施工完成，深層水平位移曲線發(fā)展為明顯的“兩端小，中間大”的形狀。

3.3 周圍建筑物沉降

基坑周圍建筑物沉降監(jiān)測結(jié)果如圖8、圖9所示。從圖8、圖9中可以看出，靠近基坑的監(jiān)測點(diǎn)的沉降值大于遠(yuǎn)離基坑的監(jiān)測點(diǎn)的沉降值，C4、C12距基坑較近，沉降值較大。這是由于基坑開挖對距離較近土體擾動較大。另外，位于基坑中部監(jiān)測點(diǎn)的沉降值大于兩端的監(jiān)測點(diǎn)的沉降值。隨著基坑的開挖，周圍建筑物的沉降不斷增加[15]。沉降變化曲線呈現(xiàn)出的“慢—快—慢，小—大—小”的規(guī)律一致。隨著開挖速度及開挖深度的增加，造成周圍建筑物沉降加速發(fā)展。在開挖支護(hù)施工完畢后，建筑物沉降趨于穩(wěn)定，基坑西側(cè)最大沉降值為0.39 mm，基坑北側(cè)最大沉降值為0.18 mm，所有的監(jiān)測結(jié)果遠(yuǎn)小于規(guī)范規(guī)定的報警值。同時周邊地面及建筑物并未發(fā)現(xiàn)變形裂縫，說明基坑開挖對附近建筑物基本沒有影響。

圖9 基坑北側(cè)建筑物沉降隨時間變化曲線

4 結(jié) 論

本文通過對鄭州某深基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出以下結(jié)論：

(1) 基坑坡頂?shù)乃轿灰齐S著基坑開挖深度的增加，整體趨勢是增加的，坑邊堆載對基坑坡頂水平位移的影響作用顯著。

(2) 深層水平位移隨著基坑的開挖整體呈現(xiàn)增長態(tài)勢，但不同深度的位移增加并不是呈現(xiàn)線形變化。設(shè)計變更后，設(shè)置的下部冠梁對深層水平位移發(fā)展的抑制作用明顯。至墊層施工完畢，深層水平位移曲線最終變化為明顯的“兩端小，中間大”的形狀。

(3) 基坑周圍建筑物沉降受基坑開挖速度及開挖深度影響明顯。沉降變化曲線呈現(xiàn)出的“慢—快—慢，小—大—小”的規(guī)律。

(4) 設(shè)計變更采用的設(shè)置冠梁連接上下支護(hù)樁的方案是合理有效的，可為今后支護(hù)方案的設(shè)計提供一定的參考依據(jù)。