六 北京某深基坑監(jiān)測(cè)實(shí)例分析

2023/10/41北京某深基坑監(jiān)測(cè)實(shí)例分析中國(guó)建筑科學(xué)研究院

錢力航編制

編制依據(jù)：《基坑工程實(shí)例2》，中國(guó)建筑工業(yè)出版社

論文作者：李慶偉陳龍華（中冶集團(tuán)建筑研究總院）

程金明（華北電力大學(xué)）2023/10/42

一工程概況該工程地處建國(guó)門內(nèi)大街繁華地段，周邊建筑物情況復(fù)雜。基坑北側(cè)為市級(jí)保護(hù)文物于謙祠，施工時(shí)需精心保護(hù)；基坑西側(cè)為新聞大廈（22層），基坑?xùn)|側(cè)為業(yè)主辦公樓（2層）、郵政樞紐（12層），基坑?xùn)|南側(cè)為熱力站（3層）及電力開閉站（2層），基坑離熱力站最近距離僅為0.85m，如圖1所示。2023/10/43圖1基坑周邊建筑示意圖2023/10/44圖1基坑周邊建筑示意圖2023/10/45

擬建場(chǎng)地的各主要土層為：.雜填土（平均厚度為3.3m）、素填土（平均厚度為1.8m）、砂質(zhì)粉土-粘質(zhì)粉土（平均厚度為5.2m）、粉砂-砂質(zhì)粉土（平均厚度為2.3m）、.粘土（平均厚度為2m）、粉細(xì)砂（平均厚度為2.5m）、卵石（平均厚度為3.6m）、中砂（平均厚度為2.0m）、重粉質(zhì)粘土（平均厚度為4.5m）2023/10/46

擬建工程深度范圍內(nèi)共分布3層地下水，第一層水位埋深為10.30～11.40m，第二層為潛水，水位埋深為17.30～19.50m，第三層為承壓水，水位埋深為23.50～26.10m。近3～5年最高潛水水位埋深約18.70m。2023/10/47

本工程基坑深度為23.22m-23.72m，局部集水坑深達(dá)26.77m，基坑面積約10000m2，周長(zhǎng)約500m，屬一級(jí)深基坑工程。本工程支護(hù)結(jié)構(gòu)采用磚砌擋墻-樁錨聯(lián)合支護(hù)型式，上部3.6m采用垂直擋墻，以下部分采用直徑800mm的護(hù)坡樁，間距1600mm，布置4排錨桿，錨桿位置設(shè)在標(biāo)高-5.00m、-10.5m、-14.5m、-19.0m處。支護(hù)結(jié)構(gòu)典型剖面和完成后的照片如圖2、圖3所示。2023/10/48圖2基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)典型剖面2023/10/49圖3基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)完成后照片2023/10/410二監(jiān)測(cè)成果分析根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》JGJ120-99要求，本基坑的安全等級(jí)及重要性需要按照一級(jí)基坑來(lái)考慮。為確保基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及周圍建筑物的安全，在基坑開挖、支護(hù)及后續(xù)結(jié)構(gòu)施工階段進(jìn)行了以下項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)：基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移觀測(cè)、周圍建筑物沉降觀測(cè)、錨桿應(yīng)力監(jiān)測(cè)、基坑水位觀測(cè)等。2023/10/411

1位移觀測(cè)為觀測(cè)方便且能及時(shí)掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形情況，基坑位移觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置在護(hù)坡樁樁頂連梁上，各觀測(cè)點(diǎn)間距為20m-30m。共布設(shè)24個(gè)水平位移觀測(cè)點(diǎn)，基坑開挖期間每天觀測(cè)兩次，每層錨桿張拉前后各觀測(cè)一次，遇到下雨、基坑受擾動(dòng)等情況時(shí)，增加觀測(cè)頻率。根據(jù)周圍建筑物的實(shí)際情況，規(guī)定于謙祠、業(yè)主辦公樓、電力開閉站、變壓站等重要建筑物前基坑位移預(yù)警值為20mm；基坑周圍無(wú)重要建筑物位移預(yù)警值為40mm。2023/10/412實(shí)測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移變化情況如圖4所示：

圖4部分測(cè)點(diǎn)水平位移變化情況2023/10/413

隨著基坑開挖深度的增加，這些測(cè)點(diǎn)水平位移從開始的1、2mm一直增長(zhǎng)到8、9mm。測(cè)點(diǎn)W17從6月29日至7月7日8天內(nèi)位移增加了8mm，接近14mm，位移增長(zhǎng)較快?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)施工單位在基坑北側(cè)與于謙祠之間的空地上堆積了大量的鋼筋（重量約15t，距基坑邊坡約6m），造成該區(qū)域附加荷載急劇增加，支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移也大幅增加。該區(qū)域測(cè)點(diǎn)W18位移較大也是此原因。結(jié)構(gòu)施工單位將鋼筋等材料移走后持續(xù)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移已逐漸趨向穩(wěn)定。由此可見進(jìn)行工程監(jiān)測(cè)的信息化施工對(duì)于指導(dǎo)安全施工有著極其重要的作用。2023/10/4142沉降觀測(cè)本工程基坑開挖深度大，槽壁有易坍塌的人工填土、粉土、砂土和碎石土層，同時(shí)在坑深范圍內(nèi)存在多層地下水，為了監(jiān)測(cè)降水及基坑開挖對(duì)周圍重要建筑物產(chǎn)生過大的不利影響，在施工過程中，對(duì)基坑北側(cè)的于謙祠、東北側(cè)的甲方辦公樓、西南側(cè)的熱力站、電力開閉站等離基坑較近的建筑物設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了觀測(cè)。沉降觀測(cè)儀器采用精密水準(zhǔn)儀，在基坑2倍坑深以外合適位置布置半永久水準(zhǔn)基點(diǎn)，在被觀測(cè)建筑物墻上標(biāo)記沉降觀測(cè)點(diǎn)，距離約20m，離開地面高度約0.5m左右，沉降預(yù)警值為20mm。2023/10/415降水施工及基坑開挖階段，每天觀測(cè)一次，遇到雨天以及各種可能危及支護(hù)安全的水害來(lái)源時(shí)加強(qiáng)觀測(cè)，每天觀測(cè)2~3次。水準(zhǔn)基點(diǎn)要聯(lián)測(cè)檢查，以保證沉降觀測(cè)成果的準(zhǔn)確性。每次沉降觀測(cè)做到“定機(jī)定人”，監(jiān)測(cè)需連續(xù)進(jìn)行，全部測(cè)點(diǎn)一次測(cè)完。實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，在本工程采用的支護(hù)結(jié)構(gòu)下，周圍建筑物沉降較小，最大沉降僅為5mm左右，出現(xiàn)在距離基坑最近的熱力站，其墻體并沒有出現(xiàn)裂縫。2023/10/4163錨桿應(yīng)力監(jiān)測(cè)預(yù)應(yīng)力錨桿在支護(hù)結(jié)構(gòu)中的作用非常重要，為確保支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全可靠，掌握預(yù)應(yīng)力錨桿的應(yīng)力情況，采用了GMS型錨索測(cè)力計(jì)對(duì)錨桿的內(nèi)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如圖4所示。該測(cè)力計(jì)穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)，密封可靠，便于現(xiàn)場(chǎng)安裝操作、對(duì)后續(xù)施工影響小。圖4錨桿應(yīng)力計(jì)監(jiān)測(cè)施工

2023/10/417圖4錨桿應(yīng)力計(jì)監(jiān)測(cè)施工

2023/10/4182023/10/419分別在前三排錨桿中選取了一些錨桿進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)，第四排錨桿由于施工進(jìn)度原因沒有來(lái)得及進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：錨桿張拉及鎖定過程中，有較大的預(yù)應(yīng)力損失。錨桿預(yù)應(yīng)力損失按照施工過程可分為：張拉過程中的損失、鎖定瞬間的損失、鋼絞線應(yīng)力松弛造成的損失及土體變形等其他因素造成的損失。2023/10/420

對(duì)錨桿施加預(yù)應(yīng)力的過程中，發(fā)現(xiàn)錨索測(cè)力計(jì)的示數(shù)與千斤頂?shù)挠捅檬緮?shù)存在差異，即張拉過程中產(chǎn)生了預(yù)應(yīng)力損失，實(shí)測(cè)結(jié)果如表1所示。從監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看，張拉過程中開始時(shí)與應(yīng)力損失所占百分比較大，隨著張拉力的不斷加大，預(yù)應(yīng)力損失所占的比重越來(lái)越少。

張拉過程中產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力損失的原因一方面可能是千斤頂標(biāo)定有誤差，油泵壓力表精度不夠，造成讀數(shù)有誤差。另一方面可能與張拉前錨桿鋼絞線的彎曲程度有關(guān)。因此張拉時(shí)在保證千斤頂做好足夠精度的標(biāo)定的情況下采取預(yù)張拉的措施有利于減少?gòu)埨^程中的預(yù)應(yīng)力損失。2023/10/4212023/10/422表1錨桿張拉過程中預(yù)應(yīng)力損失實(shí)測(cè)結(jié)果表2023/10/423

在鎖定錨桿的瞬間，錨桿預(yù)應(yīng)力損失較大，實(shí)測(cè)結(jié)果如表2所示，其中1號(hào)錨桿鎖定時(shí)預(yù)應(yīng)力損失為39.7%，2號(hào)錨桿為58.6%，

3號(hào)錨桿為27.6%。鎖定時(shí)預(yù)應(yīng)力損失的主要是由于自鎖夾片與鋼絞線間的滑移、夾片自身的剛度不夠及鋼腰梁與護(hù)坡樁之間存在縫隙。

由于該階段錨桿預(yù)應(yīng)力損失非常大，如果忽略的話，錨桿很有可能因?yàn)檫_(dá)不到設(shè)計(jì)值而無(wú)法充分發(fā)揮支護(hù)作用，從而造成基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)危險(xiǎn)。建議進(jìn)行預(yù)應(yīng)力錨桿的張拉時(shí)，在錨桿鋼鉸線的承受范圍內(nèi)盡量超張拉或進(jìn)行二次補(bǔ)償張拉，以彌補(bǔ)因