宜昌及周邊地區基坑設計實踐與監測研究

張彥輝 張紅瓊

(1.湖北三峽職業技術學院，湖北 宜昌 443000；2.湖北省地質勘察基礎工程有限公司，湖北 宜昌 443000)

現代高層建筑的興起，尤其是在寸土寸金的大都市，開發商對地下空間的開發越來越多，各種大型深基坑越來越多。隨著施工經驗的增加，開挖深度在10m以內的基坑設計和施工都較為成熟。由于實際工程中專業分割的關系，深基坑在工程實踐中沒有將設計、施工、監理三者很好的結合起來。目前，宜昌地區超大型深基坑開挖施工工程中支護結構及周邊環境等變形特性缺乏有針對性的研究成果，該地區大型深基坑的支護設計和施工存在較大的技術挑戰和研究意義。本文依托宜昌某小區A地塊基坑工程，采用雙排樁、樁錨、土釘墻及自穩放坡作為支護結構的大型基坑開挖現場監測實例，研究基坑開挖工程中支護結構變形、地表沉降的變化規律，旨在為該地區深基坑的開挖支護設計與施工提供有價值的參考。

1 工程概況及地質條件

1.1 工程概況

宜昌某小區A地塊擬建項目由五棟25層住宅樓附屬商業及地下室組成，擬建建筑為框架及剪力墻結構。項目規劃總占地面積約20856.0m2，規劃總建筑面積100510.0m2。擬建建筑場區設有一至三層地下室，基坑最大開挖深度為17.08m，基坑成矩形，周長約473.8m，開挖面積約15553.9m2，約14.5萬m3。基坑東側、西側及北側為已建道路，道路下方分布有煤氣管及污水管，基坑南側為施工空地，場地條件較寬松。

1.2 地質條件

根據揭露地層，基坑側壁主要地層各層土的物理力學指標見表1。地下水主要為地表水和上層滯水。

表1 抗剪強度參數取值成果表

2 基坑支護方案設計

由于該基坑周邊環境復雜，地質條件較差，開挖深度較大，考慮到基坑開挖過程中對周邊道路及管線的保護，結合本地同類型基坑支護的成功經驗，擬根據不同地段采用不同的支護結構型式[1-2]：AB及KA段填土較厚，采用雙排樁支護；BC段采用排樁+一排錨索支護，樁頂土層采用自穩放坡支護；HK段采用排樁+兩排錨索支護；EF段采用放坡+土釘支護；其余各段采用自穩放坡+掛網噴漿支護。本基坑重要性等級為AB、BC、CD、HK及KA段為一級、其余段為二級。

3 監測項目及監測點布置

為監測基坑施工過程中支護結構和周圍環境的變化情況，結合本工程施工特點及一級基坑變形控制要求，沿基坑四周及周邊道路布置沉降和位移監測點[3-4]。本工程共設置樁頂水平位移、沉降監測點16個監測點，編號為S01-S16。土體深層水平位移監測點11個，編號CX01～CX13。道路沉降觀測點48個，編號C01～C48。

4 監測結果分析

本項目的數據統計至基坑底板完成后 的28d。本次選取變形較大的觀測點作為研究，所有監測數據測點布置取值從基坑開挖前開始到監測期間基坑穩定且各項監測數據不再變化時截止。

4.1 支護結構頂部水平位移

由圖1可知，1-1剖面S05～S10偏差已超出設計范圍，在基坑開挖期間，該段支護樁冠梁曾出現較大裂縫，報警時間第一次出現在基坑開挖至標高70.0m左右時，在采取措施后，裂縫擴展得到了控制，同時位移的變化速率也得到了控制，在第9期之后基本趨于穩定。主要原因為施工單位設置的排水管未穿過加固體，加固體與兩側基巖形成類似攔擋壩結構，加上該段位于原沖溝地段，在強暴雨情況下，地下水匯集無法排出，導致土壓力增大，位移突然增大，超過報警值。施工單位采取措施后，降排水管打通，排出樁后積水，后期位移呈現出變小的趨勢，隨著土方開挖，位移呈緩慢增長的趨勢，后期趨于穩定。

圖1 支護結構頂水平位移累計視圖

圖2 支護結構頂豎向位移累計視圖

從圖1看出，各監測點位移的變化趨勢相似，排除變形過大的幾個點后，其余點位的變形趨勢相對穩定，位移的變化趨勢與設計曲線比較一致。

4.2 支護結構頂部豎向位移

從圖1和圖2看出，由于基坑開挖原因，較大點位和發生時間在豎向位移圖和水平位移圖上基本一致。由于土體以及支護樁的變形在水平和豎向上幾乎同時發生，導致兩者在數據發展和曲線形態上高度一致。

由于經典理論的近似性，我們還可以發現支護結構兩端部分點位出現水平位移較小豎向位移較大的情況，可以在某種程度上滿足實際工程的需要。

5 結 語

本文結合宜昌地區某小區A地塊基坑工程，從設計、施工、監測等多方面進行研究探討。依據該工程環境特點，設計多種支護方案并比較分析，分段將基坑支護形式合理組合。通過現場跟蹤，將計算成果和監測數據對比分析，得到以下結論。

(1)通過檢測數據表明，對于基坑周邊分布有建筑物、道路及重要管線的地方，采用排樁加錨索(支撐)或雙排樁的支護方案使得整體剛度和穩定性較好，保證了基坑安全，并且經濟實用。

(2)通過基坑檢測數據，真實反映了基坑及周邊的動態變化，證明了支護結構設計是真確的，及時發現隱患并整改，證明了基坑監測的重要性，為設計和施工提供了巨大的幫助，發揮了重要的作用。

(3)本工程因多處遺留地下障礙物，雖然給施工造成了很大的影響，但由于發現及時，合理調整設計方案，應對措施得當，避免了重大問題的出現。說明在基坑設計前，要全面正確清查地下情況，及時了解地下障礙物的所在，為基坑設計提供最準確的數據支撐。

(4)基坑支護設計方案既要保證基坑及周邊環境的安全，又要考慮成本支出的合理性；施工方應根據本工程地質、水文、環境等特點編制合理的施工組織方案，同時要有多種應急措施，最大限度的降低風險；監測方要通過基坑監測方案及時發現設計的不足和施工過程中的缺陷，及時采取應對措施，避免不良后果的發生。通過本工程實踐驗證了設計、施工、監測三方相輔相成，對類似基坑工程施工也有參考意義。