深基坑SMW工法樁環(huán)梁支護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)

□文/徐莉莉 董 澎

工程概況

西安道地下停車(chē)場(chǎng)工程位于和平區(qū)西安道、柳州路和營(yíng)口道3條路圍合地塊，占地面積8 250 m2，地下建筑面積19 512 m2，地上建筑面積1 091 m2。設(shè)計(jì)標(biāo)高±0.000相當(dāng)于大沽水平標(biāo)高3.50 m，室外地坪+0.20 m。地下為平面移動(dòng)機(jī)械式4層立體車(chē)庫(kù)，埋深約12.5 m，基坑最大深度12.65 m；地上局部1層，其他部分利用車(chē)庫(kù)屋頂覆土綠化，形成立體園林景觀。

周邊情況及地質(zhì)條件

周邊情況

工程地處市區(qū)繁華地段，周邊道路地下管線、電纜錯(cuò)綜復(fù)雜，各類(lèi)建筑均與基坑相隔一條馬路且周邊道路交通繁忙。南側(cè)西安道距基坑邊緣僅10 m，距基坑邊緣約26 m是天津市第一中學(xué)15層宿舍樓；東側(cè)柳州路距基坑邊緣僅8 m，路東為胸科醫(yī)院；西北側(cè)營(yíng)口道距基坑邊緣約21 m；北側(cè)為津匯廣場(chǎng)寫(xiě)字樓。基坑開(kāi)挖所面臨的巖土工程問(wèn)題較多，周?chē)h(huán)境復(fù)雜，因此選擇適宜的支護(hù)、降水方案，確保周?chē)ㄖ铩⒌缆泛椭苓吂芫€安全至關(guān)重要。

地質(zhì)條件

基坑開(kāi)挖涉及土層分布情況見(jiàn)表1。

表1 各層土質(zhì)特征

地下靜止水位埋深1.40～1.50 m，相當(dāng)于標(biāo)高2.06～1.97 m，表層地下水屬潛水類(lèi)型。埋深約20.00 m以下粉土（4b）為微承壓水層，微承壓水層承壓水頭埋深約5.00 m，相當(dāng)于大沽水平標(biāo)高-1.40 m左右。

基坑支護(hù)及降水方案

基坑支護(hù)方案

基坑呈三角形，西北側(cè)110 m，南側(cè)95 m，東側(cè)85 m。根據(jù)地下建筑物平面布局、樁基布置、用地情況以及場(chǎng)地周邊環(huán)境綜合考慮，基坑支護(hù)方案選用SMW工法樁+2道鋼筋混凝土環(huán)梁內(nèi)支撐體系。SMW工法樁徑φ850 mm，樁間距600 mm，有效樁長(zhǎng)23.5 m。每根水泥攪拌樁內(nèi)插熱軋H型鋼，型鋼間距600 mm，有效長(zhǎng)度20.5～21.0 m。水泥攪拌樁長(zhǎng)度超過(guò)型鋼目的在于將承壓水層截?cái)?，在施工降水時(shí)不會(huì)發(fā)生串井，使用SMW工法樁優(yōu)點(diǎn)在于此樁既擋土又止水且占地少，內(nèi)插的H型鋼可拔出回收，降低工程造價(jià)。

支撐結(jié)構(gòu)包括水平支撐系統(tǒng)和支撐柱。水平支撐系統(tǒng)根據(jù)結(jié)構(gòu)樓層的標(biāo)高和SMW工法樁受力合理性來(lái)布置，包括帽梁、腰梁、2道環(huán)梁及輻射撐；帽梁與第1道環(huán)梁標(biāo)高-1.1～-1.8 m，腰梁與第2道環(huán)梁標(biāo)高-6.85～-7.5 5 m，采用3個(gè)不同直徑的環(huán)梁相切，在環(huán)梁與環(huán)梁、環(huán)梁與帽梁、環(huán)梁與腰梁相切部位采用現(xiàn)澆板連接并加強(qiáng)，角部做成輻射支撐形式。支撐柱采用灌注樁和鋼格構(gòu)柱，灌注樁部分樁徑φ800 mm，有效樁長(zhǎng)20 m，鋼格構(gòu)柱部分與鋼筋籠焊牢一并下入，鋼格構(gòu)柱軸線與支撐軸線垂直和平行。

基坑降水方案

基坑內(nèi)設(shè)21口大口井降水并提前做成，降水15 d后進(jìn)行開(kāi)挖。開(kāi)挖至坑底標(biāo)高時(shí)沿基坑周邊做等粒徑碎石盲溝，盲溝隨挖隨填形成300 mm寬、400 mm深，與降水井相連組成排水系統(tǒng)。降水井采用φ500 mm無(wú)砂水泥管，保證抽水不抽泥?；又?chē)O(shè)觀測(cè)井8口，該井兼做回灌井，井深14.5 m，成井要求同降水井，井口高出地面0.5 m?；觾?nèi)設(shè)減壓井2口，井深23.5 m，由鋼管與濾管組成，自現(xiàn)地坪至大沽標(biāo)高-17.7 m為鋼管部分，-16.7 m至井底為濾管部分，鋼管與濾管在-16.7～-17.7 m處銜接，銜接部分密封不得漏水，-17.2 m至井底在濾管外回填等粒徑碎石濾料，-17.0～-8.5 m即基礎(chǔ)設(shè)計(jì)標(biāo)高-12.0 m范圍內(nèi)在鋼管外回填粘土球，以確保減壓井只能排出承壓水而不與潛水層連通。基坑地表面周邊做截水溝，防止地面水流入基坑。

監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

基坑較深且面積較大，周邊環(huán)境復(fù)雜，因此基坑側(cè)壁安全等級(jí)按一級(jí)考慮，為確?；訉?shí)施順利進(jìn)行，同時(shí)保證相鄰建筑物、道路的安全，在基坑開(kāi)挖時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括：圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻頂和支撐系統(tǒng)的水平位移監(jiān)測(cè)；支撐系統(tǒng)的垂直位移檢測(cè)；支撐構(gòu)件的內(nèi)力及撓曲變形監(jiān)測(cè)，包括帽梁、腰梁、環(huán)梁及輻射撐等的內(nèi)力及撓曲變形；基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)沿垂直方向水平位移的監(jiān)測(cè)；支撐柱沉降或隆起；場(chǎng)地周?chē)ㄖ?、地下設(shè)施、道路和管線的沉降監(jiān)測(cè)；周邊道路水平位移監(jiān)測(cè)。

基坑報(bào)警值：基坑變形預(yù)警值為55 mm，位移不穩(wěn)定且超過(guò)規(guī)范要求；坑底、地面或周邊管線出現(xiàn)異?；蛄芽p；地面沉降量報(bào)警值為最大沉降量≤0.1%H（H為開(kāi)挖深度）。

監(jiān)測(cè)方法

圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻頂和支撐系統(tǒng)的水平位移監(jiān)測(cè)

考慮基坑降水、開(kāi)挖對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻頂和支撐系統(tǒng)的影響，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻頂和支撐系統(tǒng)上布設(shè)水平位移觀測(cè)點(diǎn)，使用全站儀定期對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。每間隔15～25 m布設(shè)一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻頂設(shè)置17個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)（1～17），-1.800 m與-7.550 m處支撐系統(tǒng)頂各設(shè)置16個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)（R-1～R-16）。

支撐系統(tǒng)的垂直位移監(jiān)測(cè)

在施工現(xiàn)場(chǎng)沉降影響范圍之外，設(shè)置3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)作為沉降監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)。先對(duì)設(shè)置的3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)，再將基準(zhǔn)點(diǎn)和全部監(jiān)測(cè)點(diǎn)組成閉合水準(zhǔn)環(huán)路進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

支撐構(gòu)件內(nèi)力及撓曲變形監(jiān)測(cè)

采用振弦式鋼筋計(jì)，在被測(cè)構(gòu)件沿鋼筋方向每間隔一段距離設(shè)置一對(duì)，環(huán)梁內(nèi)主筋螺紋連接，信號(hào)線伸出環(huán)梁外。鋼筋計(jì)傳感器與信號(hào)線做防水處理，信號(hào)線采用金屬屏蔽線，以減少外界因素對(duì)信號(hào)的干擾。在環(huán)梁澆注混凝土前測(cè)量出初始值，基坑開(kāi)挖前再量測(cè)一次內(nèi)力值。在-1.800 m與-7.550 m處環(huán)梁上各設(shè)置4組軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)和4組撓曲監(jiān)測(cè)點(diǎn)（F-1～F-4）。

基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)沿垂直方向水平位移監(jiān)測(cè)

使用測(cè)斜儀由下至上量測(cè)預(yù)先固定在工法樁H型鋼側(cè)壁上測(cè)斜管的變形情況，以了解基坑開(kāi)挖、基礎(chǔ)施工過(guò)程中基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)在各個(gè)深度上的水平位移情況，推算圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形。在埋設(shè)時(shí)必須使測(cè)斜管的十字導(dǎo)槽垂直于基坑方向，使測(cè)斜管保持在一條直線上。當(dāng)測(cè)斜管埋入后，即可開(kāi)始測(cè)定初始值，根據(jù)基坑設(shè)計(jì)要求，在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)上設(shè)置6個(gè)監(jiān)測(cè)孔（J-1～J-6）。

支撐柱隆起監(jiān)測(cè)

利用高程監(jiān)測(cè)的方法對(duì)支撐柱隆起監(jiān)測(cè)，支撐柱設(shè)置16個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)（C-1～C-16）。

臨近建筑物及臨近道路沉降監(jiān)測(cè)

在基礎(chǔ)施工期間，考慮到降水對(duì)臨近建筑物及臨近道路的影響，采用高程監(jiān)測(cè)的方法對(duì)臨近建筑物及臨近道路沉降監(jiān)測(cè)。在臨近建筑物結(jié)構(gòu)主體靠近地表處設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，臨近的6棟建筑物設(shè)置35個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)（1-1～8-6），臨近道路西安道、柳州路和營(yíng)口道上設(shè)置 17個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)（S-1～S-17）。

臨近道路水平位移監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)方法同圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻頂水平位移監(jiān)測(cè)，臨近道路西安道、柳州路和營(yíng)口道上設(shè)置17個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)（S-1～S-17）。

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

監(jiān)測(cè)頻率

開(kāi)挖前10 d進(jìn)行初讀，開(kāi)挖期間1次/d，報(bào)警期2次/d，拆撐期1次/d，坑底至±0.000每3～7 d一次。

數(shù)據(jù)分析

監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

結(jié)語(yǔ)

針對(duì)工期緊，施工場(chǎng)地狹窄，周邊環(huán)境復(fù)雜等不利因素，基坑支護(hù)采用SMW工法樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)、兩道環(huán)梁及鋼格構(gòu)支撐柱的混合支撐體系，提高了圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體剛度和穩(wěn)定性。SMW工法樁在上海等地應(yīng)用廣泛，但在天津市12.65 m的深基坑施工中采用SMW工法樁尚屬首例，為現(xiàn)場(chǎng)提供了較大的工作面，不影響后續(xù)配套管線施工，縮短了工期，取得了較好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，為今后施工同類(lèi)型基坑提供了經(jīng)驗(yàn)。

[1]JGJ8-2007，建筑變形測(cè)量規(guī)范[S].

[2]JGJ120-99，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

[3]YB 9258-97，建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范[S].

[4]DGJ08-116-2005，型鋼水泥土攪拌墻技術(shù)規(guī)程[S].

[5]GB50202-2002，建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].