某工程軟土地基土方開挖基坑支護變形監(jiān)測及應(yīng)對措施

某工程軟土地基土方開挖基坑支護變形監(jiān)測及應(yīng)對措施

摘要：沿海城市某工程，工地西南側(cè)臨近城市供水管道，東側(cè)與同類型建筑新完基礎(chǔ)相鄰。當(dāng)土方開挖到接近設(shè)計深度時，南面僅做錨桿支護或攪拌樁復(fù)合土釘墻支護的開挖段發(fā)生局部崩塌，結(jié)合以往施工經(jīng)驗，并對土體深層水平位移與地表水平位移及沉降等監(jiān)測結(jié)果細(xì)致分析，對基坑支護變形及時采取有效應(yīng)對措施，安全、經(jīng)濟地完成了基礎(chǔ)施工，取得了良好的綜合效果。

關(guān)鍵詞：裂縫；臨界狀態(tài)；監(jiān)測；異常；被動區(qū)加固

1前言

沿海城市，其地質(zhì)情況復(fù)雜，普遍為高靈敏度淤泥質(zhì)軟土，地下室基坑支護、土方開挖階段隱藏著很大風(fēng)險。設(shè)計方、開發(fā)商、施工方對地下室基坑支護的經(jīng)濟合理與土方開挖施工的安全保障常有分歧，難以準(zhǔn)確把握。我司根據(jù)多年該類基坑施工經(jīng)驗結(jié)合土方開挖監(jiān)測手段，在成本控制與安全保障之間取得較好的平衡，以下是剛完成的一項令各方滿意的成功施工案例。

2工程概況

2.1沿海城市某工程，場地現(xiàn)為農(nóng)田，工地西南側(cè)臨近城市供水管道，東側(cè)與同類型建筑新完基礎(chǔ)相鄰（中間隔一條臨時馬路）。設(shè)計開挖深度為3.90m(至地下室底板墊層底)，4.80m(至地下室承臺墊層底)，見表1。

2.2地質(zhì)概況

2.2.1根據(jù)巖土工程勘察報告，基坑開挖深度影響范圍內(nèi)的土層由上而下依次為：粘土（地表下約1.5m厚）；淤泥

2.2.2水文地質(zhì)情況：場區(qū)地下水屬孔隱潛水型，其賦水介質(zhì)為粘土、淤泥具微弱透水性，地下水徑流條件差，水量小，直接受大氣降水補給，勘察期間測得鉆孔的地下水位埋深0.30～1.80m。不需要做孔隙水壓力測試。

2.3基坑支護情況概括：東側(cè)，3道Ф48×2.5錨管L=12000@1000；西、北部六排Ф600

@500（L=13.5m）水泥攪拌樁重力式擋土墻，上設(shè)冠梁；西南角（距離城市供水干管僅5.2m）做鋼筋砼內(nèi)支撐加主動區(qū)七排Ф600@500（L=15m）水泥攪拌樁。

3監(jiān)測方案

3.1監(jiān)測布局(圖1)

3.1.１土體深層水平位移監(jiān)測：沿基坑四周設(shè)7個土體深層水平位移監(jiān)測點孔深為16m/孔，觀測土體深層水平位移。

3.1.2水平位移及沉降監(jiān)測：沿基坑周邊預(yù)設(shè)每15m設(shè)一水平位移、沉降觀測點，監(jiān)測施工期間水平位移及沉降。

3.1.3支撐軸力測試：根據(jù)設(shè)計方案在第一道支撐布置2組軸力監(jiān)測點。

3.2監(jiān)測內(nèi)容及控制值詳見表2。

3.3現(xiàn)場監(jiān)測

3.3.1土體深層水平位移

設(shè)備：航天部CX-03Ｅ型測斜儀、測斜管、探頭等。誤差4mm／15m。

PVC測斜管埋設(shè)：根據(jù)選定位置，鉆機成孔，埋放測斜管；校準(zhǔn)方位，中細(xì)砂封孔，砌磚槽保護。兩管連接時槽口須對淮，外用膠帶封住。校準(zhǔn)方位時須將槽口對準(zhǔn)所測水平位移方向(與支護墻墻面垂直)；因測斜管用鉆機成孔的方式埋設(shè)，測斜管與土體間還未密實，此時所測的數(shù)據(jù)沒有意義，待兩天磨合后再進(jìn)行初次讀數(shù)；在挖土期間以1次／天，其它時間以1次／3天的頻率進(jìn)行監(jiān)測，異常情況跟蹤監(jiān)測；當(dāng)土體深層水平位移值大于或等于設(shè)計報警值時，密切關(guān)注、及時分析并向有關(guān)部門匯報，必要時采取緊急應(yīng)對措施。

測量方法：測量時，將測斜儀探頭輕輕滑入預(yù)埋的測斜管底部，自下而上每隔0.5m

測量一次，直至管口。然后將探頭旋轉(zhuǎn)180°，重復(fù)上述步驟再測一次，兩次測量的各測點應(yīng)在同一位置上。

3.3.2地表水平位移及沉降監(jiān)測

用以監(jiān)測支護結(jié)構(gòu)及周圍環(huán)境地表水平位移及沉降。

1）水平位移

①地表水平位移觀測采用極坐標(biāo)法進(jìn)行觀測，即每次觀測時將儀器置于工作點上后定

向，再逐一對每個測點測出角度、邊長計算其坐標(biāo)，采用坐標(biāo)判定位移量。

②儀器：J2經(jīng)緯儀

③基準(zhǔn)點及測標(biāo)埋設(shè)：

地表水平位移基準(zhǔn)點設(shè)置在坑外不受基坑開挖影響的穩(wěn)定區(qū)域處，且視野開闊，用直徑20rnm，長l.5，用大錘打入地下四周用水泥砂漿填實。并設(shè)置兩個水平位移觀測基準(zhǔn)點，另一點作為校準(zhǔn)。水平位移測標(biāo)的埋設(shè)，沿基坑邊間距每15m設(shè)置一個水平位移觀測點，先用電錘在基坑邊的壓頂上鉆孔，然后放入長200mm~300mm、直徑20mm~30mm的圓頭鋼筋，四周用水泥砂漿填實即可。

2）沉降

①沉降觀測采用二等水準(zhǔn)測量施測，逐一對每個測點進(jìn)行觀測，最后計算其高程，相鄰二次觀測成果進(jìn)行比較，判定其沉降量。

②儀器：高精度自動安平水準(zhǔn)儀，2m長銦鋼尺。

③基準(zhǔn)點及測標(biāo)埋設(shè)：

沉降基準(zhǔn)點設(shè)置在4倍基坑開挖深度以外，不受基坑開挖影響的穩(wěn)定區(qū)域處，且視野開闊，用直徑20mm，長1.50m，用大錘打入地下四周用水泥砂漿填實。沉降基準(zhǔn)點應(yīng)設(shè)置兩個基準(zhǔn)點，另一點作為校準(zhǔn)。并在近處均勻布設(shè)若干工作基點，以方便觀測和保證精度。沉降測標(biāo)的埋設(shè)，沿基坑邊間距每15m設(shè)置一個沉降觀測點，先用電錘在基坑邊的壓頂上鉆孔，然后放入長200mm~300mm、直徑20mm~30mm的圓頭鋼筋，四周用水泥砂漿填實即可。3.3.3支撐軸力監(jiān)測

1)鋼筋計埋設(shè)：在水平支撐梁鋼筋籠扎好后，按照埋設(shè)位置，把支撐粱鋼筋籠的主筋對稱的二根各割去一段長約20cm。用電焊把各只鋼筋計搭焊在所割鋼筋上，要求悍接長度大于10d(d為鋼筋的直徑)。每個測點截面上下對稱埋設(shè)二個鋼筋計，鋼筋計電纜線集中保護；在鋼筋計安裝完畢后，進(jìn)行安檢測試一次，待水平支撐梁砼的強度達(dá)標(biāo)后，對鋼筋計進(jìn)行初測。

2)測量儀器：采用振弦式讀數(shù)儀。

3.3.4土釘抗拔試驗

1）加載設(shè)備

采用ZY-30型穿心千斤頂和手動壓力泵加載，用YS-l型數(shù)字液顯壓力表直接測讀實際加載值，壓力表靈敏度為lkN。為了試驗的需要，將土釘接長600mm，并要求將土釘周邊噴射混凝土層鑿開，加強筋割斷，以使土釘符合工程實際受力條件。

2）位移量測

在土釘頂端安裝一只百分表，用以量測各級抗拔荷載作用下土釘?shù)纳习瘟?。固定百分表用的基?zhǔn)桿(Φ48鋼管)直接焊接在鄰近的士釘上，以保證位移量測的精度。

3）試驗方法

試驗參照《基坑土釘支護技術(shù)規(guī)程》(CECS96:97)中有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

4操作流程

4.1在土方開挖前按設(shè)計布局埋設(shè)PVC測斜管。

4.2在基坑外土體上設(shè)置地表水平位移及沉降監(jiān)測點，沉降基準(zhǔn)點設(shè)置在4倍基坑開挖深度以外，不受基坑開挖影響的穩(wěn)定區(qū)域處。

4.3支撐施工時埋設(shè)鋼筋應(yīng)力計2組。

4.4土釘抗拔試驗。

4.5土方開挖，同時進(jìn)行觀測。在挖土期間以1次／天，其它時間以1次／3天的頻率進(jìn)行監(jiān)測，異常情況跟蹤監(jiān)測。

4.6觀測數(shù)據(jù)一般應(yīng)當(dāng)天填入規(guī)定的表格，并及時提供給施工、建設(shè)、監(jiān)理、設(shè)計等單位。

4.7監(jiān)測工期由基坑開挖開始，一般當(dāng)主體結(jié)構(gòu)施工至±0.000高程時止，變形正常情況下可以提前結(jié)束?；颖O(jiān)測結(jié)束后15d提交監(jiān)測報告。（見圖2）

5異常及應(yīng)對措施

5.1地表開裂

5.1.1在土方開挖到一定深度（約2m）時，基坑附近的地表觀察到許多平行于基坑的裂縫，此時土體深層水平位移值并未報警，這階段土體變形還在容許范圍內(nèi)，但要隨時觀測引起重視，并采取相應(yīng)措施。

5.1.2相應(yīng)措施

1）及時用水泥漿將裂紋灌密實，以免地表水滲入。

2）基坑周邊嚴(yán)格控制施工荷載，嚴(yán)禁超載，并不得擾動土體。

3）若場地條件容許，對主動區(qū)頂部進(jìn)行適當(dāng)卸土。

5.2局部崩塌

5.2.1當(dāng)土方開挖到接近設(shè)計深度（約3.5m）時，南面僅做錨桿支護或攪拌樁復(fù)合土釘墻支護的開挖段（長約12m）發(fā)生局部崩塌，這時深層水平位移值已經(jīng)超過警戒值，這說明基坑支護處于塌方的臨界狀態(tài)。此時趕緊停挖，并采取緊急措施。

5.2.2緊急措施

１）對局部崩塌段立即回填，并靜置一段時間；

2）對被動區(qū)加固：打入垂直花錨（深度至深層水平位移值為零處，本工程L=10m）并灌漿；

3）若場地條件容許，對主動區(qū)頂部進(jìn)行適當(dāng)卸土（本工程卸土深2m左右，寬5m）；

4）對于過于經(jīng)濟的設(shè)計方案，報請監(jiān)理、業(yè)主與設(shè)計等各方主體共同重新補強，根據(jù)不同情況有：

①增加一道水平錨桿；

②在被動區(qū)打槽鋼樁，頂部用槽鋼焊接形成整體并加斜撐；

③重新設(shè)計1~2道內(nèi)支撐。

對于群樓，在采取上述措施的同時，可依托已施工并達(dá)到設(shè)計強度的基礎(chǔ)逐步向前推進(jìn)。

6結(jié)束語

該工程在土方開挖工程中，因與監(jiān)測緊密結(jié)合，雖然在東北一小段發(fā)生局部（該段土體已受相鄰工地擾動，基坑支護設(shè)計又是僅做錨桿支護）崩塌的險情，經(jīng)與設(shè)計、監(jiān)理、業(yè)主等方溝通，結(jié)合以往施工經(jīng)驗，及時采取了4.2.2.1）、2）、3）等措施，用較少的投入在最短的時間內(nèi)安全的完成了基坑施工。因為將支撐軸力監(jiān)測與土體深層水平位移監(jiān)測有機的結(jié)合指導(dǎo)施工，工地西南側(cè)的城市供水管道安然無恙。類似工程基坑支護施工一般在11000~13000元/m，該工程僅合7800元/m，基礎(chǔ)施工總體進(jìn)展順利，在安全、質(zhì)量、進(jìn)度等方面均取得了良好的效