環形支撐在深基坑施工過程中監測數據的分析

張武軍

【摘 要】城市的快速發展，建設施工工藝的提高，基坑平面規模也越來越大，不同項目的開挖深度也越來越深，在基坑土方開挖期間，為控制基坑本身及周邊環境的變形情況，在設計階段，都會采用相對安全的圍護體系及支護形式，對于近似正方形及不規則形狀的平面基坑，多采用不同形式的圍護及支護體系，以縮短施工周期來減小對基坑本身及周邊環境所產生的影響及變形[1]。

【Abstract】With the rapid development of the city， the construction technology is improved， the plane scale of foundation pit is more and more bigger， the depth of excavation project is also more and more deeper， during the excavation of foundation pit， to control the deformation of the pit itself and the surrounding environment， in the design stage， we will use the relative safe retaining and supporting system， for the flat pit and approximate squares pit， and irregular shape pit， use different forms of retaining and supporting system， in order to shorten the construction period to reduce the impact and deformation of the pit itself and the surrounding environment[1].

【關鍵詞】圍護體；支護體；變形

【Keywords】retaining body； support system； deformation

【中圖分類號】TU753.8 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）02-0174-04

1 引言

一個項目的開展、設計根據項目的特點、變形的要求以及為業主經濟方面的考慮，設計一套安全度較高、施工速度快的支撐體系。我們常見的支撐體系有：地下連續墻支護、圍護排樁支護、鋼筋混凝土支撐體系、鋼支撐體系、放坡支護以及簡單的水平支撐體系等等[2]。

2 寶山區淞南鎮N12-0102單元03-01地塊項目基坑監測實例

2.1 工程概況

本工程建設場地位于寶山區國帆路、丁巷宅路、瑞吉路及淞行路合圍地塊內，項目用地面積約6.7萬㎡，在建項目總建筑面積約13.4萬㎡，地下建筑面積約8.43萬㎡，地上建筑由1幢16層商務辦公樓、3幢11～15層小型辦公樓、4幢17～35層公寓式辦公樓，共8幢樓組成，項目整體設置兩層地下室。本工程平面位置示意圖如圖1。

本工程基坑安全等級：本工程開挖深度9.25～10.85m，根據上海市《基坑工程技術規范》，基坑工程安全等級劃分為二級。

本工程基坑西側原水管及工作井與基坑最小距離約11.9m，位于1倍開挖深度范圍外，基坑工程環境保護等級劃分為二級。

2.2 工程圍護及支護形式

本工程Ⅰ期基坑圍護方案：淺層卸土放坡+灌注排樁結合多軸水泥土攪拌樁止水帷幕+一道水平鋼筋混凝土支撐， 支撐平面布置以對撐+兩個半圓環+角撐+邊桁架的形式；淺層卸土2.5m，按1：1.5放坡，基坑南側設置7m平臺，基坑東側和北側設置5m平臺。

Ⅱ期基坑圍護方案采用：灌注排樁結合多軸水泥土攪拌樁止水帷幕+兩道水平鋼筋混凝土支撐。

2.3 監測項目及重點內容

監測工作為實時信息反饋，及時對施工及設計方案進行指導及驗證，而設計及施工單位在收到監測數據時，又依據監測數據對施工方案及設計方案進行調整、優化。通過對支護結構和周圍環境的監測，能隨時掌握土層和支護結構內力的變化情況，以及對坑外土體放坡位移的監測，鄰近建筑物、地下管線和道路的變形情況，將監測數據與設計計算值進行對比和分析，隨時采取必要的技術措施，以保證在基坑施工過程中，不會對圍護本身及環境造成不利影響[1]。

2.4 監測數據分析

本工程監測周期歷時17個月左右。根據時間節點，將工程劃分為三個周期：第一周期為樁基施工至首層土方開挖完成；第二周期為土方開挖至底板混凝土澆搗完成；第三周期為地下結構施工至土體回填完成。

2.4.1 墻體測斜監測數據分析 （圖2，圖3）

本項監測內容于2017年2月10日開始，至2017年7月10日大底板混凝土完成施工。從歷時曲線圖上可以看出，土方開挖打破坑內外荷載平衡而引起圍護體系向基坑內側發生位移，土方在開挖初期，坑外土壓力的突然釋放，致使各測點均產生了相對較大的變形趨勢，局部點位已達設計累計報警值，我方已在第一時間通知各方，加快施工進度，采取相應的技術措施，最大程度地減小對圍護體系的影響。隨著土方開挖的不斷加深，各測點的最大位移點逐漸下移，位于開挖面以下3～5米，說明基坑開挖過程中隨著深度的不斷加深，墻后主動土壓力在縱深方向也在不斷增大。至大底板混凝土澆搗完成，各測點基本上趨于穩定。

至2017年11月11日，本項監測工作完成，從歷時曲線圖上可以得出，在地下結構施工期間，各測點均變化不大；在支撐拆除過程中，坑內支撐體系力度的釋放，坑外土壓力向坑內位移，產生一定的變形趨勢，待支撐拆除完成，受擾動的土體重新固結，各測點達到相對穩定值。

2.4.2 圍護樁頂位移監測數據分析（圖4，圖5）

從歷時曲線圖上可以看出，基坑開挖卸荷打破圍護墻前后土壓力平衡后，在墻后土壓力作用下，圍護墻向基坑內側移動，圍護墻頂產生水平位移，這是土壓力載荷作用下的正常反應；另一方面，隨著坑內土體的回彈，圍護體系也會出現上浮現象。由于本基坑開挖面積大、圍護延伸長、支撐跨度大、土方開挖較深等因素的影響，圍護墻頂水平位移在土開挖過程中產生了較大的變形趨勢，與墻體測斜監測數據相符。進行地下結構施工過程中，因上部荷載的加大，墻項垂直位移整體處于下降趨勢。在支撐拆除過程中，樁頂水平位移均產生了較大的變形趨勢，整體向坑內位移，與測斜數據相符，待土體重新固結，各測點已相對穩定。

2.4.3 立柱、環撐監測數據分析

在土方在開挖期間，坑內大量土方卸載，勢必會引起坑底土體的回彈，進而帶動立柱樁抬升。通過立柱頂部的垂直位移監測，間接掌握坑內隆起情況。土方在開挖初期，下方土體會產生較大的力度釋放，變形趨勢較為明顯。隨著土方開挖完成，墊層澆筑后，各測點已相對穩定；在地下結構施工過程中，受上部荷載的加大，各測點處于穩定的下降趨勢，均變化不大。

2.4.4 支撐軸力監測數據分析（圖6，圖7）

從數據及曲線圖上可以得出：①兩個半圓環內徑環整體處于受壓趨勢，并且軸力值接近，受力均勻。②半圓環外徑因支撐的跨度，施工的進度以及施工面的影響，受力不同。③對撐在整個施工期間，受力均勻，未出現不正常的監測數據。④變化趨勢為土方開始施工，軸力值迅速增大，并且隨著土方面積的擴大，深度的加深，變化趨勢持續增大，待土方開挖完成，軸力達到最高峰值，趨于穩定。結構施工過程中，軸力值較為平穩，變化不大。

2.4.5 坑外水位監測數據分析

水位變化主要與外圍地下水補給及圍護止水效果有關，在止水效果固定的情況下，雨天地下水位會有明顯上升；在相同天氣條件下，若止水帷幕出現滲漏或徑流，坑外水位就會處于下降趨勢。在施工期間局部點位下降速率過大，主要因圍護體系產生了滲漏及徑流有關，待堵漏及時形成后，各測點均已穩定。

2.4.6 坡頂位移監測數據分析

在土方開挖初期，各測點相對穩定，變化不大；隨著開挖深度的加深，施工周期的延長，各測點均產生了明顯的下降趨勢；隨著后續施工的進行，土方開挖的不斷加深，外側土壓力的增大，圍護體系向坑內產生了相對較大的位移，致使坑外坡頂垂直及水平位移均產生了一定的變形趨勢，待底板混凝土澆搗完成，各測點相對穩定。

2.4.7 地表、管線垂直位移監測數據分析

2016年8月26日至2016年10月15日本工程進行樁基施工，局部點位因土體加固的影響，監測點位整體處于上升趨勢，變化速率正常。

2016年10月15日至2017年2月10日進行首層土方開挖施工，隨著土方開挖的進行，外側土壓力的增大，并且因重載車載的碾壓，各監測點位產生了明顯的下降趨勢，局部點位下降速率過大，致使在較短的時間內局部點位達到累計報警值，我方已在第一時間通知各方對周邊重荷載區域進行重點保護。

2017年2月10日至7月10日進行第二層土方開挖施工，從曲線圖得出，土方開挖打破坑內外荷載平衡而引起圍護體系向基坑內側發生位移，致使外側土體產生一定的位移量，各測點趨于下降趨勢，并且隨著土方開挖深度的不斷加深，圍護墻體變形繼續增大，外側土體向坑內位移，位置大致在管口以下5～8米左右，因位移的深度距±0.00地面有一定的距離，致使在前期施工過程中，管線、地表位移的變形未能全部反映到監測數據中。隨著施工的進行、時間的推移，下方的位移量慢慢延續至頂部，致使在后續的施工過程中各測點的日變化及累計變化繼續增大。

在地下結構施工期間，各測點相對穩定，主要變形因施工周期的延長而產生平穩下降趨勢。

2.4.8 建筑垂直位移監測數據分析

北側公交車站建筑主體在本工程施工過程中，各監測點位影響不大。西南角業主辦公室受土體的擾動，在施工期間，出現了較大的下降趨勢，變化速率正常。

3 結論

通過對本工程的監測數據分析，可以認為：

①環形支撐體系在深基坑施工過程中對圍護體本身及環境的影響并不大，所產生的變形和影響，尚屬正常。②監測為施工提供了必要的信息，起到了施工“眼睛”的作用，為施工的順利進行和工程的安全提供了保證。③監測成果表明，應用先進的監測儀器及時獲取信息（監測數據），對信息進行科學的管理和使用為施工提供了有力的保障。④本工程的各種原始記錄和計算成果均經檢查和校核，所提供的各項監測數據均真實準確，因而可供設計和施工參考之用。

【參考文獻】

【1】蔣波，樓東浩，郭躍.環形支撐體系在深基坑工程的應用與研究[J].工程應用研究，2012（02）：45-48.

【2】姚儉文，金雷，孔巖，等.深基坑環形支撐體系監測與分析[J].監測與分析，2016（33）：19.