基坑地面沉降突變原因分析及處理措施

陳 誠

(中鐵西安勘察設計研究院有限責任公司，陜西 西安 710054)

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基坑地面沉降突變原因分析及處理措施

陳 誠

(中鐵西安勘察設計研究院有限責任公司，陜西 西安 710054)

結合貴陽市某地鐵工程的地質條件，介紹了錨索的施工工序，通過監測施工過程中的圍護結構，分析了基坑地面沉降突變的產生原因，并提出了針對性的處理措施，為類似地質條件的基坑支護設計提供參考。

地鐵車站，基坑，圍護結構，錨索

0 引言

地鐵車站施工通常需要開挖較深的基坑，基坑的支護形式一般根據其規模，地質邊界條件確定，基坑的支護設計使用有限元軟件能很好的解決，包括基坑頂部的地面沉降等都可以計算出來，但實際工程中因地質條件的差異，施工工藝的原因，基坑頂部地面沉降會顯著增大，本文通過實際的工程案例分析地面沉降顯著增大的原因。

1 工程概況

貴陽市某地鐵車站基坑南側，基坑深度13.2 m，周邊地面開闊，基坑邊50 m范圍內無永久性建筑，基坑頂部有一條施工便道，供工程車輛通過，基坑支護設計情況如圖1所示。

基坑支護采用樁+錨索形式，圍護樁采用樁徑1 m，中心間距2 m鉆孔灌注樁，錨索水平間距2 m，從頂部到基坑底共設三道錨

索，傾斜角度30°。

2 工程地質條件

根據《工程地質勘察報告》，本區段地層從上至下依次為人工回填土層,硬塑狀紅粘土，可塑狀紅粘土，強溶蝕帶，中風化灰巖，主要性質見表1。

表1 巖土施工工程分級表

3 錨索施工工序

主要工序為：錨索制作→鉆孔→錨索安裝→錨固段注漿→立錨墩→張拉→封孔注漿。

鉆孔采用潛孔沖擊式鉆機(風動)，錨索注漿采用二次注漿，一次注漿初凝后進行二次注漿，二次注漿采用純水泥漿，注漿壓力為2.5 MPa～3.0 MPa。錨索的安裝角度為30°。

4 施工過程中圍護結構監測

在基坑的頂部布置有沉降觀測點，從基坑邊緣算起，分別間距2 m,4 m,10 m設置沉降觀測點①，②，③，圍護結構冠梁頂部設置有水平位移測點，每層錨索也設有相應的拉力測點。前期開挖階段每2天測量1次數據，隨著開挖深度的加大，監測頻率提高到1 d測量1次。

監測項目的報警值按表2數據控制。

表2 監測項目報警值

本文選取了施工單位在2016年7月7日～2016年7月18日基坑南側中部觀測剖面位置的觀測數據(測點1～測點3為地面沉降觀測點)。在施工第三道錨索過程中基坑監測數據如表3,圖2所示。

表3 基坑圍護結構位移監測表 mm

基坑監測數據變化的4個階段：

1)從施工第一道錨索時起算，前面8 d為施工第一道、第二道錨索時的地面沉降觀測數據，地面沉降變化較為緩慢，滿足設計的觀測要求值。

2)進入第9天施工第三道錨索時，地面沉降數值顯著增大，地面沉降速率達到了6.3 mm/d以上，樁頂水平位移也達到了6 mm/d，地面的變化速度明顯超過了設計要求的3 mm/d的報警值，錨索拉力明顯增大，個別監測點數值接近設計值。

3)第12天,第13天暫時停止了第三道錨索的施工，停止施工的2 d里，基坑坡體處于穩定狀態，地面沉降和樁頂位移值變化正常。

4)從第14天重新開始施工時，監測數據又開始顯著增大，基坑的變形速率過大。第三方監測單位及施工單位根據要求上報了相關數據。

5 成因分析

施工第一道、第二道錨索時基坑變化速率在一個合理的范圍

內，當施工第三道錨索時基坑變形卻出現了顯著的變化，當停止施工時，邊坡又重新恢復了穩定。因此可以推斷出是第三道錨索的施工造成了基坑的顯著變形，地面沉降說明基坑邊坡土體發生了壓密或者土體向臨空面產生了位移。根據地質資料地層上層為填土和粘性土，中間層為強溶蝕帶，底層為中風化灰巖。第一道錨索位于粘性土層，第二道錨索位于粘性土與強溶蝕帶的分界面，第三道錨索位于溶蝕帶與中風化灰巖的分界面，第一道錨索施工對鉆孔周邊土體的擾動造成孔隙水壓力消散，土體有效應力增大產生壓密，這種壓密在一個正常的變化范圍內；第二道錨索在溶蝕帶的頂部施工，對土體擾動產生的變化在正常的變化范圍；第三道錨索位于溶蝕帶底部、中風化帶頂部，而溶蝕帶裂隙發育，巖體破碎，穩定性較差，底部受到震動時產生了滑裂面，滑體向臨空面產生了位移，加上基坑降水，同時伴隨著土體的壓密，當再次施工滑體受到震動時繼續產生位移。

因此，可總結為以下兩個主要原因：

1)隨著基坑降水，土體中孔隙水壓力消散，有效應力增加，造成土骨料壓密。

2)施工機械對溶蝕帶的擾動，溶蝕帶樁后側土體向臨空方向產生了滑移。

6 施工處理措施

通過對其成因的分析，針對現場情況采取了幾點措施：

1)頂部的施工便道臨時改遷到別處，減少基坑頂部的附加荷載。

2)坡頂處進行地面硬化，防止地表水滲入地下。

3)加強基坑監測頻率，由每天1次改為每天2次，若沉降繼續顯著增大，就停止施工，對坡頂體進行卸載。

采取相應措施后，工程加快了南側的施工進度，在2 d之內施工完剩余錨索后，基坑頂部地面沉降減緩，變形趨于穩定，直至主體結構施工完，再未出現報警情況。

7 結語

本文對施工過程中沉降、位移產生突變的原因進行了分析，對于設計人員來說，在設計錨索(桿)時應避開樁后強溶蝕帶或者夾有大量破碎巖體土層的底部，當無法避開時，應對該層錨索(桿)進行加強，增大錨索的安全儲備。圍護樁也需驗算相應位置的抗沖切能力，保證土層破壞時圍護結構有足夠的抗力。

[1] 劉國彬，王衛東.基坑工程手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2009.

[2] 俞建霖，龔曉南.某基坑工程變形性狀研究[J].土木工程學報，2002(3)：27-29.

[3] 陳仲頤.土力學[M].北京：清華大學出版社，2013.

[4] GB 50497—2009，建筑基坑工程監測技術規范[S].

Cause analysis and treatment measures of foundation pit ground subsidence

Chen Cheng

(ChinaRailwayXi’anDesign&ResearchInstituteCo.,Ltd,Xi’an710054,China)

Combining with the geological conditions for some subway project in Guiyang City, the paper introduces the construction procedure of the anchor cable, analyzes the reasons for the subsidence of the foundation pit according to the monitoring of the enclosure structure in the construction, and points out the respective treatment, so as to provide some reference for the foundation support design with similar geological conditions.

subway station, foundation pit, enclosure structure, anchor cable

1009-6825(2017)10-0091-02

2017-01-21

陳 誠(1988- )，男，助理工程師

TU463

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