基于現場監測方法的土巖雙元地層基坑變形特征研究

許 杰，劉 洋，胡國慶

山東省第七地質礦產勘查院，山東 臨沂 276000

隨著城市基礎建設和空間規模的擴展，基坑工程逐年增多，隨之也出現了很多基坑設計和施工技術難題，如地質條件適應性、圍護結構可行性、降水方式優化等問題。雖然國內外研究學者已針對基坑工程建設相關的科學問題開展了大量研究工作，但是主要集中于純土或純巖一元地層之中，介于土巖雙元地層的基坑工程建設科學問題研究相對較少，土巖雙元地層基坑圍護結構變形規律及其破壞模式尚不明確。為此，文章以土巖雙元地層臨沂市政務服務中心人防工程為例，開展了基于現場監測方法的土巖雙元地層基坑變形特征研究。

1 工程概況

臨沂市政務服務中心人防工程項目位于臨沂市蘭山區北京路與汶河路交會處東北，平面布置大體為對角相連的兩個矩形形狀，設計為地下2層建筑，為單建掘開式人防工程。該基坑形狀近似為兩對角相連的矩形，北基坑規格約為97m×97m，南基坑規格約為80m×80m，開挖深度為10～10.4m。基坑圍護結構示意如圖1所示。勘察深度范圍內揭露場地上覆為第四系沖洪積堆積黏性土和砂土層，下伏為白堊系安山巖地層，其巖土分層及特征分述如下。

圖1 基坑圍護結構示意圖

（1）雜填土。場區普遍分布，厚度為1.3～3.7m，平均厚2.23m；層底標高66.31～68.21m,平均67.58m。表部為人工砌石，下部為黏性土夾碎石，松散，不均勻。

（2）粉質黏土。場地內普遍分布，厚度為0.7～6.3m，平均2.8m；層底埋深4.1～7.6m,平均2.23m；層底標高61.89～65.91m，平均64.78m。地層呈黃褐色、灰褐色，可塑，無搖振反應，切面稍有光澤，干強度中等，韌性中等。

（3）強風化安山巖。場區普遍分布，厚度0.8～4.6m，平均2.98m；層底埋深8.6～13.5m,平均10.79m；層底標高56.11～60.9m，平均59.02m。地層呈灰色、灰黃色，斑狀結構，塊狀構造，斑晶主要為斜長石、輝石和云母，基質為玻質交織結構。風化強烈，巖芯呈砂礫、碎塊狀，巖芯采取率在45%～60%，巖體完整程度分類屬極破碎，巖石堅硬程度分類屬軟巖，巖體基本質量等級分類為Ⅴ級。場地內地下水類型按賦存方式可分為第四系孔隙潛水和基巖風化裂隙水。

2 圍護結構監測方法

通過基坑圍護結構監測，開展信息化反饋優化設計，使設計達到優質安全、經濟合理、施工快捷的要求。根據規范要求，參考基坑支護工程設計的監測原則，結合現場情況和地區經驗，要求進行現場巡檢、基坑坡頂土體水平位移及沉降、周邊地面裂縫、周邊管道變形等監測項目。隨著工程施工的進度，監測工作在工程期間穿插進行。為了保證施工的安全性，并做到能時時指導施工進度，及時將處理數據反饋給技術部和業主代表、項目管理單位、監理公司。必須采用報表制度，資料按照圖表格式進行整理，凡在當天監測得到的數據，必須當天處理完畢，并及時反饋給相關部門。采用警戒控制法結合變形速率進行安全信息反饋，在當天數據超過規范警戒數據時，監測人員必須在當天的報表中標注出來,并向有關部門進行匯報。每周將本周的報表進行處理，進行一次匯總，做成成果表進行周報，并及時建立一定時期后驗回歸模型，利用原因參量和效應參量在一定時間序列的關系，確定回歸曲線，對設計假定進行檢驗，同時為工程積累經驗。

3 監測結果分析

基坑周邊地表沉降變化速率如圖2所示。由圖2可得到如下結論：（1）隨著基坑工程建設時間的增加，基坑周邊地表沉降變化速率逐漸減小。（2）基坑周邊地表沉降變化速率隨著監測點距離基坑的位置而變化趨勢減小，靠近基坑其變化趨勢顯著，遠離基坑其變化趨勢基本一致。（3）基坑周邊地表沉降變化速率總體趨勢表現為先沉降，后逐漸上升這一過程。這是由于基坑開挖引起周邊地表沉降速率增大，隨著基坑圍護結構逐步起到顯著作用，基坑周邊地表沉降速率減小，相對以前為上升趨勢。

圖2 基坑周邊地表沉降變化速率圖

圍護結構錨索拉力累計變化如圖3所示。由圖3可得到如下結論：（1）隨著監測次數的增加，土巖雙元地層基坑圍護結構錨索拉力累計量逐級增大，最終達到穩定值。（2）基坑圍護結構錨索拉力呈現上下波動變化，這是由于基坑工程開挖是一個卸荷加載循環過程，其錨索受力狀態也隨著基坑開挖受拉、隨著基坑支護受壓。（3）預應力錨索支護能夠有效地束縛土釘墻和樁基變形，減小了基坑圍護結構發生傾覆的危險。

圖3 圍護結構錨索拉力累計變化圖

4 結論

（1）土巖雙元地層基坑圍護結構入巖后，基坑周邊地表沉降量較小。

（2）采用灌注樁+預應力錨索支護可以有效地控制土巖雙元地層基坑圍護結構的變形，其中預應力錨索支護能夠有效地束縛土釘墻和樁基變形，減小了基坑圍護結構發生傾覆的危險。