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深基坑现场监测数据分析

时间:2022-11-29 11:25:28
深基坑现场监测数据分析

0引言

基坑是目前工程建设过程中较为常见的重大危险源工程。随着城市建设发展,地下空间开发、利用程度越来越高。为了保证施工人员的安全和周边建筑的稳定,在基坑工程实施进行支护是十分必要的。由于岩土工程问题较为复杂,采取了基坑支护措施后,仍有较多的工程出现了基坑垮塌、周边沉降等问题,带来了较为严重的经济损失甚至人员伤亡。因此,加强基坑工程的监测、预警工作是十分重要的[1-4]。基坑工程实施后,加强周边监测预警,减少基坑垮塌风险[5-7]。海上花苑项目位于城区,基坑周边环境复杂,既有建筑、管线较多,基坑开挖深度大,为了降低基坑变形破坏风险,在基坑实施后进行了变形观测预警。

1工程概况

海上花苑项目位于南运河南路与新三条石大街交口,项目设置2层地下室,基坑开挖深度约为9.4m,周长约为360m。根据现场调查,基坑东侧为南运河、西侧为海上花苑西地块(已经建成的小区)、北侧为小伙巷、南侧为天津惠灵顿国际学校;根据基坑支护方案,基坑采用排桩+内支撑支护。桩径800mm、桩间距1000mm、桩长16000mm;内支撑采用砼支撑。基坑周边环境较复杂,重要建筑物众多,基坑破坏后将造成严重的损失。因此,为了保证周边建筑物以及基坑自身的安全,在工程实施后采取了相关监测工作。

2监测方案布置

水位位移监测点主要布置在围护结构顶部上,间隔8~15m布设一个观测点,基坑水平位移监测点位示意图见图1。在基坑周围30m以外的稳定区域布设3个沉降基准点。竖向(维护结构顶部)位移监测点与其水平位移监测点共用。位置参见沉降观测点位布设示意图见图2。基坑周边分布有较多的管线,因此周边管线与地表点共用地表变形监测点,结合基坑方案和周边管线分布情况,共布设61个监测点,地表变形监测点位见图3。

3基坑及周边变形情况分析

3.1围护结构水平变形分析

基坑围护结构共布设40个点(点号为1-40)。向基坑内部方向的最大位移变形量为54.5mm(5号点),最小位移量为26.7mm(16号点);各个监测点的平均位移量为42.1mm(向基坑内方向)。为了分析基坑的变形机制,绘制5号点(最大变化量)、16号点(最小变化量)时间-水平位移曲线,见图4。从图4,可以看出,5号点水平位移大致可分为A、B两个阶段:A阶段为2017年05月03日到2017年10月27日,累计水平位移量净增34.7mm,平均每天的水平位移量为0.196mm。B阶段为2017年10月27日到2018年08月16日,累计水平位移量净增19.8mm,平均每天的水平位移量为0.068mm。由此可知,5号点水平位移速率最大的为A阶段,水平位移速率最小的为B阶段。到2018年08月16日基础施工完成为止,水平位移趋于稳定。

3.2围护结构沉降变形分析

3.2.1沉降量情况

海上花苑1-8号楼工程基坑竖向(围护结构顶)位移布设了40个观测点,从各次沉降观测记录及其曲线图5来看,各点平均累计沉降量为14.1mm;37号点沉降量最大,为19.2mm,16号点沉降量最小,为8.6mm。

3.2.2沉降速率

从本建筑物(围护结构顶)各观测点,沉降量最大为37号点(位置参见沉降观测点位布设示意图),现以37号点(最大沉降点号)为代表对沉降过程及其沉降速率进行分析:海上花苑1-8号楼工程基坑竖向(围护结构顶)沉降速率大致可分为A、B两个阶段。A阶段为2017年05月03日到2017年10月27日,累计沉降量净增13.5mm,沉降速率为0.076mm。B阶段为2017年10月27日到2018年08月16日,累计沉降量净增5.7mm,沉降速率为0.019mm。

3.3立柱结构变形分析

3.3.1柱结构水平位移(同支撑水平位移)变形分析

基坑围护结构共布设10个点(点号为1-10)。向基坑方向最大位移量为22.4mm(2号点),最小位移量为8.3mm(8号点);平均位移量为16.1mm(向基坑内方向)。水平位移速率及累计值均在正常范围以内(见图6)。

3.3.2立柱结构沉降变形分析

海上花苑1-8号楼工程基坑竖向(立柱结构顶)位移布设了10个观测点,从各次沉降观测记录及其曲线图来看,各点平均累计沉降量为11.6mm;最大沉降量17.7mm(7号点),最小沉降量5.8mm(1号点)。竖向位移速率及累计值均在正常范围以内(见图7)。

3.4周边环境变形分析

3.4.1周边地表及管线分析

1)沉降量情况周边地表及管线沉降观测布设了61个观测点,从各次沉降观测记录及其曲线图来看,各点平均累计沉降量为12.6mm;最大沉降量19.8mm(14号点),最小沉降量4.8mm(61号点)。2)沉降速率从本基坑周边地表及管线各观测点,沉降量最大为14号点(位置参见沉降观测点位布设示意图),现以14号点(最大沉降点)为代表对沉降过程及其沉降速率进行分析:周边地表及管线沉降速率大致可分为A、B两个阶段。A阶段为2017年05月03日到2017年10月27日,累计沉降量净增15.1mm,沉降速率为0.085mm。B阶段为2017年10月27日到2018年08月16日,累计沉降量净增4.7mm,沉降速率为0.016mm。

3.4.2周边建筑物分析

从2017年05月03日到2018年08月16日对海上花苑东地块工程基坑的周边建筑物共测量72次,共布设了41个沉降观测点,最大沉降量为6mm(S-9号点),最小沉降量0mm(10-8号点),沉降速率均在正常范围以内(见图8)。

3.4.3基坑外水位监测

水是诱发岩土体失稳破坏的一个重要因素,因此,在基坑工程实施后,对基坑周边的地下水位进行观测。自2017年08月28日到2018年08月16日的监测周期,对海上花苑深基坑共22口观测井(21号观测井被覆盖无法观测)基坑外水位监测观测了54次,各观测井水位累计变化最大为-840mm(SW9号井),水位变化较为稳定。

3.4.4支撑轴力监测

支撑结构的轴力是反应基坑变形的另一个因素,自2017年7月24日到2018年3月5日的监测周期,对10组剖面轴力监测共监测59次,根据轴力监测数据可知,各剖面钢筋计所受应力均在正常范围内变化,最大、最小轴力变化量与时间关系见图9。

4结语

(1)根据获取的基坑支护结构水平位移变形观测数据,在基坑开挖初期,支护结构水平位移变形量较小,之后随基坑开挖深度的增大,水平变形不断增大,在基础底板施工完成后,变形趋于稳定。

(2)根据基坑设计及监测方案布设22口观测井(21号观测井被覆盖无法观测),施工过程水位变化速率及水位变化累计值均表现正常。

(3)海上花苑1-8号楼工程基坑结构位移监测、周边环境监测,一共观测了72次。通过对其监测数据分析,基坑结构累计变形值、基坑施工过程变形速率个别点位超过警戒值,大部分点位累计变形值及速率均在正常范围以内。基坑整体变形及沉降不大,基坑结构基本安全稳定;基坑周边临近建筑物、构筑物安全稳定。

参考文献

[1]阴红宇,唐延贵.某回填土基坑边坡坍塌成因分析[J].四川建筑.2021.41(05):131-133.

[2]杨鹏,张世华.某软土地区深基坑坍塌事故原因分析与建议[J].土工基础.2020.34(03):277-280.

[3]李玲.叫停不停擅自挖坑防护不力人被埋坑—江苏省扬州市广陵区古运新苑农民拆迁安置小区四期B2地块项目“4.10”基坑局部坍塌事故分析[J].吉林劳动保护.2019(10):43-45.

[4]陈伟波.软土地质基坑支护坍塌事故探析—以福州亭江项目为例[J].福建建材.2019(07):50-51+110.

[5]汪林,杨玉龙.基于监测数据的深基坑开挖对临近建筑物影响研究[J].东北水利水电.2022.40(03):5-7+71.

[6]乔丽平,李韵迪,杨超.填海区临地铁超大直径圆环撑基坑变形控制及监测分析[J].科学技术与工程.2022.22(07):2838-2847.

[7]黄河,梁东,聂棒,等.某复合土钉墙支护基坑的变形监测与数值模拟研究[J].水利与建筑工程学报.2022.20(01):120-124.

作者:谭永华 张桂龙 单位:天津市勘察设计院集团有限公司