超大面积深基坑土方开挖支护监测分析

第１６卷　第３期　２０１　６在　中　国水运　ＶｏＩ．１６　Ｍａｒｃｈ　Ｎｏ　３　２Ｏ１６　３月　Ｃｈ　ｊ　ｎａ　Ｗａｒｅｒ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　超大面积深基坑土方开挖支护监测分析　宋来东，侯　芳，闫亚鹏，韩学伟，刘有利　（中交第二公路工程局有限，厶＼司，陕西西安７１００００）　摘要：通过对南京禄Ｅｌ国际机场二期建设工程超大面积深基坑支护结构的监测分析，可得出以下结论：超大面积　深基坑七方开挖过程中对基坑支护结构和周边环境进行监测，可为深基坑开挖、支护结构以及基坑周边建筑物的安　全进行过程控制并提前预警。基坑监测信息的反馈，为施工过程控制提供参考，并对支护结构的设计进行验证，指　导基坑支护结构和士方开挖施工，合理安排施工进度。　关键词：超大面积；深基坑；土方开挖；支护结构；基坑监测　中图分类号：ＴＵ４７２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６—７９７３（２０１６）０３—０３１５－０４　坑开挖支护的监测和分析。　２．工程地质、水文条件　一、引言　基坑周围环境复杂多变、工程地质条件影响因素较多，　基坑开挖成为一项复杂的综合性岩土工程。随着人们对地下　空间的开发利用，密集建筑群施工中出现了大量的基坑工程　ｆ】Ｉ，本工程范围内的主要土层有：杂填土，素填土，粘土、　粉质粘土，残积土，全风化、强风化及中风化安山（角砾）　岩。受南京禄口机场一期工程场区整平影响，本基坑杂填土　并且基坑的开挖越来越深、面积越来越大，基坑支护体　系的设计和施工越来越复杂。因此，基坑施工过程中，对支　护结构和周边的建（构）筑物进行系统、全面的实时监测，　区域较大，厚度不均，杂填土较厚区域开挖及防护风险较大，　加强了对支护结构的监测。基坑面积大，坑内地质条件复杂，　交通中心鲜有石方开挖，但停车楼和地铁基坑内又有大量坚　将监测信息及时反馈并进行分析，从而判断支护结构及周边　环境的安全状态，对出现异常或紧急情况时及时报警，并采　取必要的工程应急措施，确保施工安全。　二、现场监测　１．工程概括　硬石方采用了爆破施工。场地勘察深度内地下水主要为赋存　于素填土、粉质粘土及粉质粘土中的上层滞水～孔隙潜水，安　山（角砾）岩中的基岩裂隙水。地下最高水位一般在７—８月　份，最低水位多出现在旱季１２月份至翌年３月份。地下水　位随季节性变化，年变化幅度在１．Ｏｍ左右。本基坑的土方　南京禄口国际机场二期建设工程航站区交通中心、停车　库和地铁车站的基坑均采用整体式深基坑明挖施工，开挖面　积约１０万ｍ　石方量约１００万ｍ。。地铁车站下穿交通中心　开挖和支护结构施工受地表水和大气降水影响较大。　３支护结构类型　和停车库，总体施工区　面布置示意图如图１所示。　本工程将交通中心、停车楼和地铁车站作为一个超大面　积基坑整体开挖，根据基坑挖深、地质条件及周边环境，基　坑采用“桩＋内支撑”、“桩＋锚杆”、“纯土钉墙”、“复合土钉　墙”、“多级放坡”等多种支护结构类型。基坑支护施工平面　布置图如图２所示。　图１　总体施工区平面布置示意图　其中交通中心基坑面积约３万ｍ　深６．２～ｌ１．Ｏｍ停车楼　基坑面积约５．３万ｍ　，挖深８．９５￣９．８５ｍ地铁车站总长　６００ｍ普遍宽度约２２．７ｍ，总面积约１．５万ｍ　，普遍区域　基坑挖深约ｌ５．８７－１６．８９ｍ，两端头并区挖深ｌ７．７ｍ。　图２基坑支护施工平面布置图　４．监测点的布置　本工程为大面积深基坑开挖，支护安全等级为一级，针　对复杂的地质条件和较复杂的周边环境条件，重点进行了基　收稿日期：２０１６—０２—１０　根据对本基坑地质、水文、气象等条件的分析，对设计　图纸的深入研究，进行本基坑支护结构的监测点布置，基坑　作者简介：宋来东（１９８２一），男，中交第二公路工程局有限公司工程师。　３１６　中国水运　第１６卷　支护结构监测点的布置示意图如图３、４和５所示。　０●　‘　变化值和变化速率值两个指标来控制　。本工程超大面积深　基坑土方开挖支护各监测项目的预警指标数值见表２所示。　表２基坑监测预警指标数值表　·　巍　蜒鳢　垫矍　ｆ　　’．　围护体韭洲报警值　水平、竖向变形　教坡、土钉墙深屡水平位移　３ｔｕｍｉｄ　３ｍｍ／ｄ　累计４０ｒａｍ　慕计４０ｎｗｎ　Ｂ·事。·　ｃ碡｝　。．　　▲　）●　灌注排桩深廛水平位移　３ｍｍ／ｄ　累计３０ｒａｍ　灌注排桩坑外土体深县水平位耪　土钉内力　３ｎｍ￣／ｄ　７【】　设计值　累计３０ｍｍ　锚索内力　境外地面沉降４ｍｍ／ｄ　３ｍｍ／ｄ　７０　设计值　累计３０ｎ埘　累计２０ｎｗｎ　图３基坑支护结构平面监测点的布置图　………　立柱蔓异沉降　鼬　邻近建筑物位移　支撑轴力　２ｍｍ／ｄ　２０００ｋＮ　幕计２０ｍｍ　　’屯护蛐拽蔼行穆蓝科　簟　地新　霸矗　＿－土铱　囱童黠群罨　闰边环境监洲报警值　监刺项日　２ｍｍ／ｄ　寨计３５ｍｍ　遣Ｆ水位　点　·；奠蛀汽鼙稿点　周遗建筑精变彤　市政管残变彤　３ｍｍ／ｄ　累计３０ｍｍ　相关管理部门确定　日－制走撑轴　利点　高架基础厦结构变形　临近停机坪变形　相是管理部门确定　相关管理部门确定　三、监测结果分析　图４基坑支护剖面监测点的布置图（ａ）　本基坑监测点布置数量较多、监测周期较长，达９个月，　监测数据量庞大。为了清晰明了的展现监测结果，进行监测　结果的分析，本文选取监测期内波动或突变比较大的监测项　［　璧　肄　童连控龇　图５基坑支护剖面监测点的布置图（ｂ）　５监测内容　目的监测点数据结果进行图示分析，如图６～图１　１所示。　（１）Ｄ６１一Ｄ７０监测点的坡顶水平位移监测结果　平位移监翔Ｉ专踮１一Ｄ７０幂计量时间曲境圈　Ｏ　８　１６　■　本工程周边环境复杂，需保护的周边建（构）筑物对基　坑开挖变形的要求比较高，根据现场条件、支护方案及相关　的规范１２－４｝，同时结合设计要求及南京市有关深基坑管理办法　要求，本工程对以下项目内容进行监测：Ｉ）水平（垂直）位　移监测（边坡坡顶、支护桩桩顶、土钉墙墙顶）；２）支护结　毒２４　３２　４０　ｌ２，Ｉ，Ｉ　ｒ　——一＊ｌ—　＊２　ｌ删＊ｅ＊　一～．｝ＨＩｔ．＊４—－一Ｌ２，　　，—　１ｉ，　，２５　——一ｌ２　锥　一Ｉ　＊￥　ｌ｛　ｌ　ｌｏ／　９　构及外侧土体的深层水平位移监测（测斜）；３）锚索内力；　４）　钉内力监测；５）支撑轴力监测；６）立柱的垂直位移　监测；７）坑外水位监测；８）基坑周边地表断面沉降监测；　（９）基坑周边建（构）筑物的监测。监测点数量表１所示。　表１　不同监测内容的监测点数量表　蓝，　ｌ内霖　监ｍ，ｌ　的教昔　图６　Ｄ６１￣Ｄ７０监测点的坡顶水平位移监测结果　（２）Ｄ６　ｉ￣Ｄ７０监测点的坡度竖向位移监测结果　竖１句位移监铡点Ｄ６１一Ｄ７０景计量一时间曲戡圈　水平和竖向位移　深屡水平位移　锚索内力　土钉内力　支撑轴力　立柱的垂直值穆　坑外水位　‘２　，　ｌ　，ｌ叽　－＿＿＝＿兰　二兰二竺，＿二！　图７　Ｄ６１￣Ｄ７０监测点的坡顶竖向位移监测结果　（３）ＴＤ１—１－ＴＤ５—１监测点的士钉内力监测结果　基坑周边地袁断面沉降　基坑周边建（构）筑物　６基坑开挖监测的预警指标及报警　根据　建筑基坑工程监测技术规范　ＧＢ５０４９７—２００９　（８．０．７）的要求，基坑工程监测报警值应以监测项目的累计　图８　ＴＤＩ一１￣ＴＤ５－１监测点的土钉内力监测结果　第３期　宋来东等：超大面积深基坑土方开挖支护监测分析　３１　７　（４）Ｈ卜Ｈ１０监测点的基坑周边建（构）筑物竖向位　移监测结果　竖川位移监捌点ＨＩ—Ｈ１０霉计重一时闻曲娥圈　ｆ、在地表竖向位移监测点中：ＲＩ２是累计变化量最大监　测点，监测期末的累计变化量为８．２ｒａｍ，未超高报警值　３０ｍｍ；Ｒｉ６是变化速率最大监测点，监测期末的变化速率　为０．ｉ　５ｍｍ／ｄ，仍未超过报警值４ｍｍ／ｄ。　～≮　－～　豳瞄　由以上图示信息及结果分析可知【６】，本项目工程的支护　结构及周边环境均达到安全生产的目的，各监测项目的累计　监测数值随着基坑开挖的进程而呈现以下变化规律：　①基坑土方开挖初期，各监测项目的变形值相应较大；　图９　Ｈ１－Ｈ１０监测点的建（构）筑物竖向位移监测结果　临近尾声时，各监测项目的变形值又逐步变小并逐渐收敛。　（５）ＬＺｌ￣ＬＺｌ０监测点的立柱差异沉降监测结果　互柱垂直位＃监　点ＬＺ１一ＬＺＩＯ孽计量一时间曲线圈　②支护结构的内力变化与基坑ｔ方开挖的进程有明显的　变化规律，随开挖深度的增加，支护结构的内力呈现增大趋　势。开挖结束后，支护结构的内力开始慢慢减小并趋于稳定。　’●－　③监测数据随时间推移存在突变点和波动较大的点。原　因主要有：杂填土层遇雨冲刷、浸泡后松动，坡顶局部堆载　超限，坡顶排水措施不到位产生渗透现象，支护不及时引起　边坡土体水平位移、垂直沉降过大，周边建筑沉降影响等。　四、小结　ｎ　！竺　—＿一ｌｚｌ—１●一‘；２　竺Ⅱ｛Ｌ　兰！竺　—一ＩＺ￥　！　１　—Ｌ∞　一：！　ＬＺｅ一…　ＬＺ９　通过对南京禄口国际机场二期建设工程超大面积深基坑　图１０　ＬＺ１￣ＬＺ１０监测点的立柱差异沉降监测结果　土方开挖支护监测的分析可得出以下结论：　（６）Ｒ１　１￣Ｒ１６监测点的地表竖向位移监测结果　坚问位拇监　卿专Ｒ１ｌ—Ｒｌ　ｂ军计量一时Ｉ　曲线圈　（１）基坑监测预警值或报警值的合理选择，可参照规范、　安全等级、或经验值等方面进行选取；　（２）对基坑的地质条件和周边环境要认识到位，辨识复　杂区域，进行合理的检测点布设；　（３）关键部位（如基坑阳角、地质条件差、受力较大的　部位）应加密监测点及数据采集频率，进行重点检测；　（４）基坑坡顶坡脚的排水措施，尽量避免雨水或地下水　”Ｈ　！『竺　Ｉｌ，　！！竺　Ｒｌ４　一！竺　　ｓ　！　！　ＨＥ　的浸泡和冲刷，确保边坡的稳定；　（５）严格按设计要求进行施工和组织，禁止坡顶长期静　载、超荷动载对边坡的稳定性造成破坏。　超大面积深基坑土方开挖施工周期一般较长，影响基坑　的安全因素较多，具有一定的复杂性和危险性。但通过对支　图１１　Ｒ１１－Ｒ１６监测点的地表竖向位移监测结果　通过对以上监测项目局部监测点的结果分析可知：　ａ、在坡顶水平位移监测点中：Ｄ６７是累计变化量最大　监测点，监测期末的累计变化量为３７．５ｍｍ，未超过报警值　４０ｍｍ；Ｄ６４是变化速率最大监测点，监测期末的变化速率　护结构和周边建（构）筑物的变形监测进行数据分析，可判　断支护结构以及周边建（构）筑物的安全状态，验证支护结　构的设计要求，指导基坑开挖和支护结构的施工，并对异常　情况及时报警，以便施工单位应急处理，可为基坑工程的安　为０．３０ｍｍ／ｄ，也仍未超过报警值３ｍｍ／ｄ。　ｂ、在坡顶竖向位移监测点中：Ｄ６８是累计变化量最大　监测点，监测期末的累计变化量为２０．５ｍｍ，未超过报警值　４０ｍｍ；Ｄ６５是变化速率最大监测点，监测期末的变化速率　全施工提供有力保障。　参考文献　【１ｌ刘国彬，王卫东．基坑工程手册ｆＭ１Ｉ北京：中国建筑工业　出版社．２００９．　为０．３０ｍｍ／ｄ，也仍未超过报警值３ｍｍ／ｄ。　Ｃ、在土钉内力监测点中：ＴＤ２—１是累计变化量最大监　测点，监测期末的累计变化量为３５．７２ＫＮ，未超高报警值（设　计值的７０％）。　ｄ、在基坑周边建（构）筑物竖向位移监测点中：Ｈ７是　累计变化量最大监测点，监测期末的累计变化量为１　１．４ｒａｍ，　未超高报警值３０ｍｍ。　ｅ、在立柱差异沉降监测点中：ＬＺ２是累计变化量和变化　速率均为最大的监测点，监测期末的累计变化量和变化速率　【２１　ＪＧＪ８—２ｆ１（１７，变形测量规程Ｉｓ１．北京：中国建筑工业出版，　２００７．　【３】ＤＢ４２　１５９—２（１（】４，坑工程技术规程【ｓ１，２（１（）４．　【４】ＧＢ５０００７－－２０１　１，筑地基基础设计规范【ｓ　Ｊ＿北京：中国建筑　工业出版社．２０１２．　【５】赵忠岩，石汉生，刘翔等．南京联强国际大厦深基坑支护　设计与监测…．建筑结构，２００７，３７（９）：１１５—１１７．　分别为６．３ｍｍ和０．１　５ｍｍ／ｄ，未超高报警值２０ｍｍ和　３ｍｍ／ｄ。