明挖深長基坑支護結構變形現場監測與控制措施

楊鵬

（核工業西南勘察設計研究院有限公司，四川 成都）

0 引言

隨著我國城市化進程加快，高層建筑、地鐵工程、地下商場等需要深大基坑的工程項目增多，基坑工程向更深、更大、更復雜的方向發展。在市區進行公路隧道、地鐵車站的施工，往往涉及到明挖深長基坑的施工，不僅要保證基坑本身的安全穩定，還要保護基坑周邊的環境，對基坑支護結構的設計提出了相當大的挑戰。

當前的深長基坑往往采用地下連續墻或灌注樁+水平支撐相結合的支護形式，在城市深基坑工程中適用性較強，對這種支護形式的研究也較為完善。盧俊義等0對大量深基坑工程的現場監測數據進行了收集和整理，通過對比發現了支護結構和坑外土體變形的相互影響規律。徐中華等[2]同樣基于大量工程實例，從統計角度探討了地下連續墻的變形性狀，并對基坑開挖導致的灌注樁變形特性進行了詳細的研究。郭計軍等0依托實際工程，對深基坑工程中常用的地下連續墻的施工要點進行了研究，進一步證實該支護方法在城市深基坑工程中的適用性。

對支護結構進行監測可以有效反映基坑的變形與穩定性，確保基坑工程安全施工，是目前施工中最直接有效的控制措施。楊萌萌等0通過監測施工過程中支護結構變形，及時優化調整施工參數，確保了施工安全。張亞倫等0總結了基坑支護結構變形監測中的若干要點，依托工程進行了基坑支護結構變形監測的主要措施。

本文依托廣州某國際機場北隧道K9+298～K9+498段明挖深長基坑工程，對施工過程中支護結構的變形監測數據進行分析，提出相應控制措施，確保了施工安全如期進行。

1 工程概況

1.1 依托工程簡介

廣州某國際機場第二高速公路北段工程設置兩座明挖隧道，機場北隧道全長3012m，里程范圍K7+468～K10+480，其中暗埋段長2512m，里程范圍K7+738～K10+250；機場南隧道全長1100m，里程范圍K13+470～K14+570。

機場北隧道K9+298～K9+498段明挖基坑工程位于機場北隧道南端，基坑寬40.4m，深14.2～15.2m，采用φ1.0@1.2m鉆孔灌注樁+3道水平支撐進行支護，其中第一道為鋼筋混凝土支撐，水平間距12.0m，第二、三道為鋼管支撐，水平間距3.0m。支護結構參數如表1所示。基坑安全等級按一級考慮。

表1 支護結構參數

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1.2 工程地質條件

地質資料顯示，場區屬于粵中拗陷帶，擬建線位基本上位于花縣凹褶斷束帶的南端一帶。花縣凹褶斷束，位于清遠、三水、肇慶、廣州一帶，為晚古生代的拗陷帶的一部分，多為第四系覆蓋。場區未發現區域深大活動斷裂，新構造運動不強烈，處于區域地質構造活動影響相對微弱即較穩定的地質環境。

地勘資料顯示，場區內出露的地層主要為第四系表土層素填土、雜填土層（Q4me層序號為①）、沖洪積層（Q4al+pl層序號為②）、殘坡積層（Q4dl+el、Q4el層序號為③）以及石炭系石磴子組（Cs層序號為⑧）等地層組成。土質較軟，下臥灰巖地層且溶洞略有發育。

場區水文地質條件復雜，魚塘、河網交錯，地表水系發育。地下水主要由第四系沖洪積砂礫層中的孔隙潛水和基巖中的巖溶裂隙水組成，地下水含水量豐富，水位埋深一般在1～3m左右。

1.3 現場監測內容

現場主要進行了樁頂水平位移、樁頂沉降、樁體深層水平位移、現場安全巡查等幾項監測工作。具體監測內容見表2所示。

表2 現場監測內容

測點布置情況見圖1所示。其中ZQS（C）-83～ZQS（C）-92用于測量樁頂水平位移及沉降，ZQT-18和ZQT-35用于測量樁體深層水平位移。

圖1 基坑測點布置示意圖

2 監測結果分析

2.1 樁頂水平位移監測結果分析

選取K9+298～K9+498段基坑開挖工程為研究對象，在所選標段的10個測點中，選擇ZQS-83、ZQS-84、ZQS-85、ZQS-86和ZQS-87共5個測點的水平位移進行分析，樁頂水平位移隨時間的變化曲線如圖2所示。從基坑開挖起，樁頂均向基坑內側發生變形，在開挖后51天左右樁頂水平位移發生明顯增大，從施工進度中知道此時已施作第二道水平支撐，正在進行下一層的土方開挖，隨著開挖深度的不斷增加和水平支撐等支護結構的完成，樁頂的位移得到有效控制，最終穩定在22～24mm左右，小于樁頂水平位移報警值30mm，后續施工過程可繼續進行，但仍需加強監控量測。

圖2 樁頂水平位移隨時間的變化曲線

2.2 樁頂沉降監測結果分析

樁頂沉降隨時間變化監測結果如圖3所示，在所選標段的10個測點中，抽取ZQC-83、ZQC-84、ZQC-85、ZQC-86和ZQC-87共5個測點的豎向位移進行分析。基坑剛開挖時部分測點樁頂產生了向上的位移，這可能是由于在施工過程中土體擠壓使得支護樁發生微小的向上隆起現象，同樣的在開挖后51天左右樁頂沉降發生明顯增大，從施工進度中知道此時已施作第二道水平支撐，正在進行下一層的土方開挖，隨著開挖深度的不斷增加和水平支撐等支護結構的完成，樁頂的沉降得到有效控制，但由于人為測量、坑外堆載、土體固結未完全完成等因素的綜合影響，沉降量并未保持絕對的穩定，最終沉降控制在11～13mm左右，小于樁頂沉降位移報警值30mm，后續施工過程可繼續進行，但仍需加強監控量測。

圖3 樁頂沉降隨時間的變化曲線

2.3 樁體深層水平位移監測結果分析

根據前文監測點的布設情況，選取測點為ZQT-18的樁體深層水平位移監測結果進行分析，支護樁的深層水平位移隨時間變化監測結果如圖4所示。從施工進度得知，60天時基坑大約開挖至第二道水平支撐標高-5m處，90天時基坑大約開挖至第三道水平支撐標高-9m處，130天時基坑大約開挖至坑底（-13m）處。從圖示可以看出樁體深層水平位移大致呈現“中間大，兩頭小”的拋物線，最大水平位移出現在坑底（-13m）處，隨著開挖深度的增加，樁體整體位移呈增大的趨勢，頂部支撐和樁端的約束作用明顯，樁體最大水平位移值為12.11mm，小于樁體深層水平位移報警值30mm，后續施工過程可繼續進行，但仍需做好監控量測。

圖4 樁體深層水平位移隨時間的變化曲線

2.4 變形控制措施

針對基坑支護結構變形，現場制定了一系列的控制措施：

1）支護樁樁頂位移過大。及時停止開挖，檢查支護樁左右側荷載是否不平衡，檢查支撐梁軸力及支撐梁變形，若支撐梁變形超限，回填基坑土平衡內外壓力差，待變形穩定后，增加支撐梁密度。

2）支護樁中間樁身變形過大。及時停止開挖，檢查支護樁樁體質量、第二道支撐是否有松動、軸力是否超限，若出現支護樁樁體質量不合格，在支護樁平面位置外側補打不少于出現問題的樁數+前后方向各2根樁搭接。若因第二道支撐松動或軸力超限，增加支撐梁密度。

3）支護樁樁底變形過大。支護樁樁底變形多屬于樁深不夠，樁底出現反涌，回填基坑土平衡內外壓力差，補打加深支護樁。

此外，支護樁變形過大還可能是由于水平支撐數量不夠或剛度不夠，或者受到地下水影響，可加密水平支撐以減小單根支撐的軸力，采用井點降水法抽水，開挖過程中應先降后挖，隨降隨挖，確保工程的安全。

3 結論

本文依托廣州某國際機場北隧道K9+298～K9+498段明挖深長基坑工程，主要分析了施工過程中的支護樁樁體位移監測數據，并提出現場的支護樁變形控制措施，主要結論如下：

（1）隨著基坑開挖，樁頂均向基坑內側發生變形，開挖后51天左右樁頂水平位移發生明顯增大，最終穩定在22～24mm左右；樁頂沉降同樣在開挖后51天左右發生明顯增大，最終沉降控制在11～13mm左右；樁體深層水平位移大致呈現“中間大，兩頭小”的拋物線，最大水平位移出現在坑底處，最大水平位移值為12.11mm。

（2）針對施工中可能出現的支護樁變形過大問題，應及時停止開挖，進行檢查，適當增加支撐的數量與密度，施工中應先降后挖，隨降隨挖，確保工程安全。