六 北京某深基坑監(jiān)測實例分析

2023/10/41北京某深基坑監(jiān)測實例分析中國建筑科學研究院

錢力航編制

編制依據(jù)：《基坑工程實例2》，中國建筑工業(yè)出版社

論文作者：李慶偉陳龍華（中冶集團建筑研究總院）

程金明（華北電力大學）2023/10/42

一工程概況該工程地處建國門內(nèi)大街繁華地段，周邊建筑物情況復雜。基坑北側(cè)為市級保護文物于謙祠，施工時需精心保護；基坑西側(cè)為新聞大廈（22層），基坑東側(cè)為業(yè)主辦公樓（2層）、郵政樞紐（12層），基坑東南側(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26.77m，基坑面積約10000m2，周長約500m，屬一級深基坑工程。本工程支護結(jié)構(gòu)采用磚砌擋墻-樁錨聯(lián)合支護型式，上部3.6m采用垂直擋墻，以下部分采用直徑800mm的護坡樁，間距1600mm，布置4排錨桿，錨桿位置設(shè)在標高-5.00m、-10.5m、-14.5m、-19.0m處。支護結(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基坑支護結(jié)構(gòu)典型剖面2023/10/49圖3基坑支護結(jié)構(gòu)完成后照片2023/10/410二監(jiān)測成果分析根據(jù)《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》JGJ120-99要求，本基坑的安全等級及重要性需要按照一級基坑來考慮。為確?；又ёo結(jié)構(gòu)及周圍建筑物的安全，在基坑開挖、支護及后續(xù)結(jié)構(gòu)施工階段進行了以下項目的監(jiān)測：基坑支護結(jié)構(gòu)水平位移觀測、周圍建筑物沉降觀測、錨桿應(yīng)力監(jiān)測、基坑水位觀測等。2023/10/411

1位移觀測為觀測方便且能及時掌握支護結(jié)構(gòu)的變形情況，基坑位移觀測點設(shè)置在護坡樁樁頂連梁上，各觀測點間距為20m-30m。共布設(shè)24個水平位移觀測點，基坑開挖期間每天觀測兩次，每層錨桿張拉前后各觀測一次，遇到下雨、基坑受擾動等情況時，增加觀測頻率。根據(jù)周圍建筑物的實際情況，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警值為20mm；基坑周圍無重要建筑物位移預警值為40mm。2023/10/412實測監(jiān)測點位移變化情況如圖4所示：

圖4部分測點水平位移變化情況2023/10/413

隨著基坑開挖深度的增加，這些測點水平位移從開始的1、2mm一直增長到8、9mm。測點W17從6月29日至7月7日8天內(nèi)位移增加了8mm，接近14mm，位移增長較快。現(xiàn)場調(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，支護結(jié)構(gòu)的水平位移也大幅增加。該區(qū)域測點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，發(fā)現(xiàn)支護結(jié)構(gòu)的水平位移已逐漸趨向穩(wěn)定。由此可見進行工程監(jiān)測的信息化施工對于指導安全施工有著極其重要的作用。2023/10/4142沉降觀測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，同時在坑深范圍內(nèi)存在多層地下水，為了監(jiān)測降水及基坑開挖對周圍重要建筑物產(chǎn)生過大的不利影響，在施工過程中，對基坑北側(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)置沉降觀測點進行了觀測。沉降觀測儀器采用精密水準儀，在基坑2倍坑深以外合適位置布置半永久水準基點，在被觀測建筑物墻上標記沉降觀測點，距離約20m，離開地面高度約0.5m左右，沉降預警值為20mm。2023/10/415降水施工及基坑開挖階段，每天觀測一次，遇到雨天以及各種可能危及支護安全的水害來源時加強觀測，每天觀測2~3次。水準基點要聯(lián)測檢查，以保證沉降觀測成果的準確性。每次沉降觀測做到“定機定人”，監(jiān)測需連續(xù)進行，全部測點一次測完。實際監(jiān)測結(jié)果表明，在本工程采用的支護結(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)測預應(yīng)力錨桿在支護結(jié)構(gòu)中的作用非常重要，為確保支護結(jié)構(gòu)的安全可靠，掌握預應(yīng)力錨桿的應(yīng)力情況，采用了GMS型錨索測力計對錨桿的內(nèi)力進行監(jiān)測，如圖4所示。該測力計穩(wěn)定性好，抗干擾能力強，密封可靠，便于現(xiàn)場安裝操作、對后續(xù)施工影響小。圖4錨桿應(yīng)力計監(jiān)測施工

2023/10/417圖4錨桿應(yīng)力計監(jiān)測施工

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

監(jiān)測結(jié)果表明：錨桿張拉及鎖定過程中，有較大的預應(yīng)力損失。錨桿預應(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

對錨桿施加預應(yīng)力的過程中，發(fā)現(xiàn)錨索測力計的示數(shù)與千斤頂?shù)挠捅檬緮?shù)存在差異，即張拉過程中產(chǎn)生了預應(yīng)力損失，實測結(jié)果如表1所示。從監(jiān)測結(jié)果來看，張拉過程中開始時與應(yīng)力損失所占百分比較大，隨著張拉力的不斷加大，預應(yīng)力損失所占的比重越來越少。

張拉過程中產(chǎn)生預應(yīng)力損失的原因一方面可能是千斤頂標定有誤差，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)。因此張拉時在保證千斤頂做好足夠精度的標定的情況下采取預張拉的措施有利于減少張拉過程中的預應(yīng)力損失。2023/10/4212023/10/422表1錨桿張拉過程中預應(yīng)力損失實測結(jié)果表2023/10/423

在鎖定錨桿的瞬間，錨桿預應(yīng)力損失較大，實測結(jié)果如表2所示，其中1號錨桿鎖定時預應(yīng)力損失為39.7%，2號錨桿為58.6%，

3號錨桿為27.6%。鎖定時預應(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坡樁之間存在縫隙。

由于該階段錨桿預應(yīng)力損失非常大，如果忽略的話，錨桿很有可能因為達不到設(shè)計值而無法充分發(fā)揮支護作用，從而造成基坑支護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)危險。建議進行預應(yīng)力錨桿的張拉時，在錨桿鋼鉸線的承受范圍內(nèi)盡量超張拉或進行二次補償張拉，以彌補因