基于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)方法的土巖雙元地層基坑變形特征研究

許 杰，劉 洋，胡國(guó)慶

山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 臨沂 276000

隨著城市基礎(chǔ)建設(shè)和空間規(guī)模的擴(kuò)展，基坑工程逐年增多，隨之也出現(xiàn)了很多基坑設(shè)計(jì)和施工技術(shù)難題，如地質(zhì)條件適應(yīng)性、圍護(hù)結(jié)構(gòu)可行性、降水方式優(yōu)化等問(wèn)題。雖然國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者已針對(duì)基坑工程建設(shè)相關(guān)的科學(xué)問(wèn)題開(kāi)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(shè)科學(xué)問(wèn)題研究相對(duì)較少，土巖雙元地層基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形規(guī)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(wù)服務(wù)中心人防工程為例，開(kāi)展了基于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)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(wù)服務(wù)中心人防工程項(xiàng)目位于臨沂市蘭山區(qū)北京路與汶河路交會(huì)處東北，平面布置大體為對(duì)角相連的兩個(gè)矩形形狀，設(shè)計(jì)為地下2層建筑，為單建掘開(kāi)式人防工程。該基坑形狀近似為兩對(duì)角相連的矩形，北基坑規(guī)格約為97m×97m，南基坑規(guī)格約為80m×80m，開(kāi)挖深度為10～10.4m?；訃o(hù)結(jié)構(gòu)示意如圖1所示?？辈焐疃确秶鷥?nèi)揭露場(chǎng)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(hù)結(jié)構(gòu)示意圖

（1）雜填土。場(chǎng)區(qū)普遍分布，厚度為1.3～3.7m，平均厚2.23m；層底標(biāo)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(zhì)黏土。場(chǎng)地內(nèi)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(biāo)高61.89～65.91m，平均64.78m。地層呈黃褐色、灰褐色，可塑，無(wú)搖振反應(yīng)，切面稍有光澤，干強(qiáng)度中等，韌性中等。

（3）強(qiáng)風(fēng)化安山巖。場(chǎng)區(qū)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(biāo)高56.11～60.9m，平均59.02m。地層呈灰色、灰黃色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斑晶主要為斜長(zhǎng)石、輝石和云母，基質(zhì)為玻質(zhì)交織結(jié)構(gòu)。風(fēng)化強(qiáng)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(jiān)硬程度分類屬軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)分類為Ⅴ級(jí)。場(chǎng)地內(nèi)地下水類型按賦存方式可分為第四系孔隙潛水和基巖風(fēng)化裂隙水。

2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)方法

通過(guò)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)，開(kāi)展信息化反饋優(yōu)化設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)達(dá)到優(yōu)質(zhì)安全、經(jīng)濟(jì)合理、施工快捷的要求。根據(jù)規(guī)范要求，參考基坑支護(hù)工程設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)原則，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況和地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，要求進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)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(jiān)測(cè)項(xiàng)目。隨著工程施工的進(jìn)度，監(jiān)測(cè)工作在工程期間穿插進(jìn)行。為了保證施工的安全性，并做到能時(shí)時(shí)指導(dǎo)施工進(jìn)度，及時(shí)將處理數(shù)據(jù)反饋給技術(shù)部和業(yè)主代表、項(xiàng)目管理單位、監(jiān)理公司。必須采用報(bào)表制度，資料按照?qǐng)D表格式進(jìn)行整理，凡在當(dāng)天監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)，必須當(dāng)天處理完畢，并及時(shí)反饋給相關(guān)部門。采用警戒控制法結(jié)合變形速率進(jìn)行安全信息反饋，在當(dāng)天數(shù)據(jù)超過(guò)規(guī)范警戒數(shù)據(jù)時(shí)，監(jiān)測(cè)人員必須在當(dāng)天的報(bào)表中標(biāo)注出來(lái),并向有關(guān)部門進(jìn)行匯報(bào)。每周將本周的報(bào)表進(jìn)行處理，進(jìn)行一次匯總，做成成果表進(jìn)行周報(bào)，并及時(shí)建立一定時(shí)期后驗(yàn)回歸模型，利用原因參量和效應(yīng)參量在一定時(shí)間序列的關(guān)系，確定回歸曲線，對(duì)設(shè)計(jì)假定進(jìn)行檢驗(yàn)，同時(shí)為工程積累經(jīng)驗(yàn)。

3 監(jiān)測(cè)結(jié)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(jié)論：（1）隨著基坑工程建設(shè)時(shí)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(jiān)測(cè)點(diǎn)距離基坑的位置而變化趨勢(shì)減小，靠近基坑其變化趨勢(shì)顯著，遠(yuǎn)離基坑其變化趨勢(shì)基本一致。（3）基坑周邊地表沉降變化速率總體趨勢(shì)表現(xiàn)為先沉降，后逐漸上升這一過(guò)程。這是由于基坑開(kāi)挖引起周邊地表沉降速率增大，隨著基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)逐步起到顯著作用，基坑周邊地表沉降速率減小，相對(duì)以前為上升趨勢(shì)。

圖2 基坑周邊地表沉降變化速率圖

圍護(hù)結(jié)構(gòu)錨索拉力累計(jì)變化如圖3所示。由圖3可得到如下結(jié)論：（1）隨著監(jiān)測(cè)次數(shù)的增加，土巖雙元地層基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)錨索拉力累計(jì)量逐級(jí)增大，最終達(dá)到穩(wěn)定值。（2）基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)錨索拉力呈現(xiàn)上下波動(dòng)變化，這是由于基坑工程開(kāi)挖是一個(gè)卸荷加載循環(huán)過(guò)程，其錨索受力狀態(tài)也隨著基坑開(kāi)挖受拉、隨著基坑支護(hù)受壓。（3）預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)能夠有效地束縛土釘墻和樁基變形，減小了基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生傾覆的危險(xiǎn)。

圖3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)錨索拉力累計(jì)變化圖

4 結(jié)論

（1）土巖雙元地層基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)入巖后，基坑周邊地表沉降量較小。

（2）采用灌注樁+預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)可以有效地控制土巖雙元地層基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，其中預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)能夠有效地束縛土釘墻和樁基變形，減小了基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生傾覆的危險(xiǎn)。