工作井基坑支护结构施工监测分析

【摘要】文章以南京定淮门大街过街通道工作井为背景，介绍了深基坑深基坑施工监控的监测项目，并结合实际施工工况分析相关监测项目的施工监测数据，对深基坑施工过程中南侧工作井支护结构的位移和内力变化规律进行了研究，为今后深基坑施工提供参考性意见。

【关键词】深基坑；数据分析；监测

随着城市规模的迅速发展，基坑规模不仅越来越大，也越来越深，基坑工程一旦发生事故，就会对周边人民财产安全造成无法估量的损失。基坑监测是在基坑开挖过程中对支护结构、邻近建筑物、地下管线以及周围土体的理论分析加上实时监测，并通过监测数据对基坑施工进行动态调整来保证基坑及周边环境的安全，因此基坑监测在深基坑工程中十分重要[1]。

1工程慨况

定淮门大街过街通道工程位于定淮门大桥桥头处，接龙津路。通道为南北通向，横穿定淮门大街，全长150m，主通道长约50m，宽约6.5m，辅道宽约5.5m，北侧长约40m，南侧长约50m，其中暗埋段长约126m，敞口段长约26m。通道北侧为居民区，南侧为鼓楼区人民检察院。南侧工作井基坑围护采用Φ850@600SMW水泥土搅拌桩，内插H700×300型钢，围护桩深度23.5m，桩底插入粉质粘土中；基坑开挖深度9.9m，工作井内净平面尺寸11m×10.3m，基坑外围轮廓平面尺寸为12.7m×13.4m。基坑采用3道支撑，第一道支撑为钢筋混凝土支撑，第二道和第三道支撑为φ609×16钢管支撑，围檩采用45c工字钢双拼[2]。

2基坑监测项目及测点布置

根据《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）[3]，结合本工程的特点、周边环境的实际情况和已有工程经验，在广泛收集相关资料和现场踏勘的基础上，选定基坑主要监测项目及布设方案如表1所示，测点布置如图1所示。

3监测数据分析

3.1围护结构桩顶位移监测数据分析

过街通道南侧工作井基坑共设置4个围护结构桩顶位移监测点，测点编号为QD09～QD12。围护结构桩顶变形随时间的变化曲线如图2，图3所示。图中曲线表明，随着土方开挖的进行，桩顶监测点水平位移向坑内偏移、垂直位移下沉。其中垂直位移累计变量最大值点和水平位移累计变量最大值点均为工作井南侧的测点QD11，其垂直位移累计变量为-10.3mm，水平位移累计变量为5.5mm。这与测点QD11所在工作井南侧施工机械作业及挖方弃土堆载有关。

3.2地表沉降监测数据分析

按照规范要求，在基坑边中部沿垂直基坑边方向设1个沉降监测断面，断面上相邻点距为3m、5m和8m[4]。地表沉降监测断面DB06～DB08上各测点随时间变化曲线如图4所示。分析发现，地表沉降有较强的时空效应，随着时间的推移，测点下沉值逐渐增大，其中测点DB06-2、DB08-3累计沉降量超过50mm，已经超过了监测报警值，累计沉降量最大值点为位于工作井北侧的DB08-3，累计沉降量为-84.5mm；当基坑开挖至最深处时该点变化速率最大，为-23.4mm/d。究其原因：①基坑围护结构外土体的深层水平位移促使围护结构向坑内变形引起基坑周边地表下沉；②基坑西侧及其北侧的道路有社会车辆通行且车流量较大造成基坑周边一直有动载；③在基坑南侧施工机械行走及停放和挖方弃土的堆放引起的基坑周边超载。

3.3建筑物沉降监测数据分析

该基坑附近的建筑物为鼓楼区检察院，此建筑物沉降测点JZW32～JZW43随时间变化曲线如图5所示。数据分析表明，从基坑开挖开始，该建筑物就一直处于沉降，其中累计沉降变化量最大测点为JZW32，该测点距离基坑最近。但由于建筑物沉降测点距基坑相对于地表沉降点而言较远，且该建筑物桩基深度达30m远超基坑开挖深度，这是该建筑物累计沉降量远小于地表累计沉降量的主要原因，最大累计沉降量不到12mm，各监测点均未超出报警值。至通道建成通行，该建筑物所有测点累计沉降量均处于安全范围内。

3.4围护结构深层水平位移监测数据分析

工作井共布设3个测斜孔CX06、CX07、CX08,测斜孔实测桩体变形随开挖深度的变化曲线如图6、图7、图8所示。数据分析表明：墙体水平位移随开挖深度的增加逐步变大，且均为两端变形小、中间变形大，最大水平位移发生位置随开挖深度的增大而逐渐向下移动。各墙体的最大水平位移范围为45～70mm，比较均匀。其中工作井南侧的CX08位于6.5m深处累计水平位移最大，为63.5mm，各测斜孔最大水平位移均未超过规范规定的警戒值的下限75mm。墙体深层水平位移与开挖后墙面暴露时间长短和支撑的安装拆除时间有一定关系。随着开挖深度的增加和支撑的安装与拆除，发生最大侧向位移的位置随开挖面慢慢下移，由于土体变形的时空效应和土体重力等影响，深层土体变形要远大于浅层土体变形。

3.5支撑轴力监测数据分析

南侧工作井有一层混凝土支撑，两层钢支撑，每层布设4个轴力测点，共布设12个轴力测点。CT4-1～CT7-1这4个轴力计随时间的变化曲线如图9所示。支撑轴力的变化与深层土体水平位移的变化有着密不可分的联系。由上图可知，第一道混凝土撑在开挖第二层土方时，各测点轴力增长较快，与此同时也是深层土体水平位移急剧增长的时间段；第三层土方开挖时，测点轴力增长较慢；底板浇筑完成后，测点轴力趋于稳定，此时深层水平位移增长逐渐缓慢并趋于稳定。CT4-1～CT7-1支撑轴力均超过警戒值。分析原因主要是基坑附近有社会车辆通行及施工机械作业和挖方弃土的堆放引起的基坑周边超载[5]。

4结论

（1）基坑周边地表沉降及桩顶位移变化量较大的测点主要集中在有动静载影响的区域。（2）基坑附近的鼓楼区检察院因其基础形式较好，受基坑开挖影响较小。（3）围护结构深层水平位移最大值点出现的位置一般位于开挖面附近，并随开挖面逐渐下移。（4）每道支撑轴力先增大，当其下面一道支撑架设完成后，该道支撑轴力逐渐趋于稳定。（5）各监测项目的变化速率随着内部结构的完成逐渐趋于稳定。

【参考文献】

[1]曾国熙,潘秋元,胡一峰.软粘土地基基坑开挖性状的研究[J].岩土工程学报,1988,10(3):13-22.

[2]刘建航,侯学渊.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.

[3]GB50497-2009,建筑基坑工程监测技术规范[S].北京:中国计划出版社,2009.

[4]GB5007-2011,建筑地基基础设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.

[5]OUCY.DeepExcavation:TheoryandPractice[J].CrcPress,2006.