軟土地區基坑圍護設計與監測成果對比研究

潘 海 洋

(上海元易勘測設計有限公司，上海 201203)

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軟土地區基坑圍護設計與監測成果對比研究

潘 海 洋

(上海元易勘測設計有限公司，上海 201203)

針對軟土地區的地質特點，結合擬建基坑實際情況，確定了安全、可靠的圍護設計方案，在基坑施工過程中，通過基坑監測掌握圍護結構變形情況，確保基坑始終處于安全可控的范圍內，并結合實際案例對基坑圍護設計及監測進行分析，其結果可為上海同類型基坑圍護設計與施工提供參考。

軟土地區，基坑圍護設計，地質條件，周邊環境

0 引言

隨著經濟和城市化建設的不斷發展，城市地下空間的開發和利用也因此進入了發展的高潮。上海地下空間的開發利用一直走在全國前列，例如上海北外灘“雙子樓”星港國際中心的基坑開挖深度達36 m[1]。

上海地區屬于軟土地區，軟土地區的基坑變形具有發展速度快、變形量大、變形穩定、所需時間較長等特點。目前基坑圍護設計計算采用的公式對地層及圍護結構均做了相應的簡化，與實際條件存在差異，且基坑開挖施工過程中又存在著超挖、降雨、地面堆載等不確定因素，因此對基坑施工過程中進行系統的監測是非常必要的[2,3]。本文對上海莘莊商務區17A-01A地塊基坑圍護設計及監測情況進行分析，其結果可供上海同類型基坑圍護設計與施工提供參考。

1 工程概況

擬建場地位于上海市閔行區，工程基坑為整體2F地下室，基坑形狀較為規則，近似長方形(170 m×90 m)，基坑周長約520 m，開挖面積約15 094 m2。根據建筑設計資料及場地標高，基坑地下室的開挖深度10.75 m。

1.1 周邊環境

擬建場地基坑南側、北側基坑開挖邊界線距該側用地紅線最近分別為22.12 m，23.86 m，紅線外道路下的管線與本基坑開挖邊界線的距離相對較遠(2倍基坑挖深范圍外)。

基坑東側：西子國際中心(樁基礎)，基坑開挖邊界線距該側用地紅線最近約4.98 m，西子國際中心距離基坑開挖邊界線最近22.44 m。

基坑西側：基坑開挖邊界線距該側用地紅線最近約4.9 m，用地紅線外秀漣路下鋪設較多管線，基坑影響范圍內電力電纜、燃氣管、污水管、雨水管距離基坑開挖邊線最近距離依次為6.1 m，8.7 m，14.9 m，18.9 m。

1.2 工程地質條件

根據巖土工程勘察報告，擬建場地基坑影響深度范圍內的土層主要圍護設計參數如表1所示。

1.3 水文地質條件

對本基坑工程有直接影響的潛水為淺部土層的潛水，潛水位埋深隨季節、氣候等因素而有所變化。根據上海地區工程經驗，基坑圍護設計時水位按地面下0.5 m考慮。

場地(微)承壓水包括分布于第⑤2層,第⑦層土中，承壓水水位埋深的變化范圍一般為3.0 m～11.0 m。本工程基坑開挖深度10.75 m，第⑤2層埋深范圍約15 m～22 m，經計算對本工程存在影響，可能造成基坑突涌的危險，需采取降壓措施。

表1 基坑圍護設計主要參數表

1.4 基坑設計等級

根據上海市DG/T J08—61—2010基坑工程技術規范第3.0.3條、3.0.2條的規定綜合判定，本工程基坑工程安全等級二級、周圍環境保護等級二級。

2 基坑圍護設計方案分析

2.1 圍護設計方案

根據類似基坑工程的圍護方案設計經驗，結合本工程實際情況，本工程圍護方案選用如下形式：

1)圍護體系：本工程基坑圍護結構采用φ950@1 150鉆孔灌注樁+3φ850@1 200三軸水泥土攪拌樁止水帷幕。灌注樁樁長23.7 m，攪拌樁樁長21.2 m，水泥摻入量20%。

2)支撐體系：因基坑形狀(近似長方形)較為規則，支撐形式采用對撐+角撐+邊桁架的二道混凝土布置形式。

3)立柱及立柱樁：本工程采用φ800的鉆孔灌注樁內插型4L140×140×14鋼格構柱作為水平支撐系統的豎向支撐構件。

2.2 計算結果

采用同濟啟明星軟件對上述圍護設計方案進行計算，水土計算采用分算的形式。對基坑整體穩定性、抗傾覆、坑底抗隆起等進行驗算，計算結果匯總如表2所示。

表2 基坑圍護結構計算結果匯總表

3 基坑監測數據分析

為了分析基坑的變形情況，本節選擇圍護結構深層水平位移、圍護結構頂部水平位移、地表豎向位移進行基坑變形分析[4]。

1)圍護結構深層水平位移。

從圖1圍護結構深層水平位移變化曲線可知：基坑第二層土方開挖時，基坑最大位移僅7.19 mm，在基坑開挖第三層土方至底板澆筑完成時，基坑位移變化幅度最大，最大位移出現在坑底以下，深度約為12 m；基坑底板澆筑完成后，變形趨于穩定，但累計變化量較大，為45.70 mm，超過規范允許值。

分析其原因為基坑第三層土方開挖至底板澆筑完成前，是基坑最危險的階段，基坑此時受力最大。為了減小基坑圍護結構的變形，應盡快澆筑底板，減少基坑的暴露時間。另基坑土方開挖未按照設計要求的盆式開挖進行，也會造成基坑變形較大，存在一定的安全隱患。

2)圍護結構頂部水平位移。

基坑開挖過程中，圍護結構頂部水平位移向基坑內位移，從圖2各施工階段對應水平位移變化曲線圖中可以看出，監測點位移變化趨勢為先快后慢，在底板澆筑完成后，變化趨于穩定，最大值僅為7.1 mm，未超過規范允許值。

3)地表豎向位移。

從圖3可以看出，基坑開挖至基坑回填過程中，基坑周邊的地表沉降監測剖面各監測點的沉降情況不同，在距離基坑開挖邊線1.0倍～1.5倍基坑開挖深度內，監測點的沉降隨著距離基坑邊的距離增加而變大，超過一定距離后，監測點的沉降隨著距離基坑邊的增大而減小，曲線近似呈拋物線形式。本基坑最大地表

沉降為63 mm，距離基坑邊線14 m～17 m。

4 圍護設計和監測成果對比分析

通過工程實例對比研究，基坑圍護設計計算變形和現場監測變形數據基本一致，能夠反映基坑變形實際情況，得出以下結論可作為同類工程實踐的參考。

1)本基坑開挖深度10.75 m，周邊環境較復雜，采用鉆孔灌注樁+二道水平鋼筋混凝土支撐的圍護形式，通過基坑穩定性驗算及監測成果，被證明是安全可靠的，其設計思路可供上海同類基坑參考；

2)基坑開挖應按設計要求采用盆式開挖，充分利用基坑的時空效應減小基坑的變形，同時基坑開挖至坑底是基坑最危險的階段，應及時澆筑底板，縮短基坑暴露時間，減小基坑變形；

3)通過圍護結構及地表沉降的監測變形數據可知：基坑變形的影響因素很多，實際監測的變化情況要大于計算的結果，設計時要充分考慮到這些影響因素，采取措施減小基坑的變形，確保工程項目安全。

5 結語

1)基坑監測在基坑施工過程中是必要的，其監測變形數據是反映基坑圍護設計計算和施工變形的重要數據，為基坑工程信息化施工提供依據；

2)基坑圍護設計過程中在考慮工程特點和周邊環境的基礎上，應充分考慮基坑施工中的不確定因素對基坑可能造成危險，確保基坑工程的安全；

3)圍護設計計算結果和基坑監測數據相互驗證，有助于提高基坑施工的安全。

[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,2010.

[2] 石漢生,周念清,周洪波.港灣廣場(一期)深基坑變形監測與分析[J].巖土工程技術,2007,21(6):236-237.

[3] 丁勇春,王建華,徐中華,等.上海軟土地區某深基坑施工監測分析[J].西安建筑科技大學學報,2007,39(3):90-92.

[4] DG/T J08—2001—2006，基坑工程施工監測規程[S].

A comparative study on retaining design and measurement result of excavation in soft soil area

Pan Haiyang

(ShanghaiYuanyiSurvey&DesignCo.,Ltd,Shanghai201203,China)

Against the geological characteristics of soft soil, combining with the actual situation of proposed excavation, identify a safe and reliable retaining design. In the construction process of the excavation, through the measurement to grasp the deformation of the retaining structure, to ensure that the excavation is always in a safe and controllable range. This paper analysis the retaining design and measurement of the excavation by practical case, the results can provide reference for the retaining design and construction of the same type of excavation in Shanghai.

soft soil area, excavation retaining design, geological conditions, surroundings

1009-6825(2017)14-0077-02

2017-03-28

潘海洋(1988- )，男

TU463

A