談深基坑支護優化設計監測

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關鍵詞：深基坑；優化設計；監測 

1工程概況

擬建工程為一棟26層商辦樓，帶兩層地下室。地下室基坑形狀近矩形45.80m×48.30m，其北側深9.40m，南側深10.20m。基坑東、南及西側距離紅線較近。其東側和南側為一層廠房。西側為已建的18層住宅樓及地下室，最近距離約13m。

2工程地質情況

本場地地層主要由新近堆積的填土（Q4ml）、第四系上更新統（Q3pl+al）沖洪積成因的粘土、粉質粘土等組成。場地各土層的組成及物理力學指標見表1。本場地中地下水主要為賦存于①層雜填土中。地下水水量、水位的變化幅度受天氣影響明顯，在豐水期地下水位較高，最高可達地表，水量中等；枯水期水位較低，部分地段無地下水，水量貧乏；最大變化幅度約1.5m。

3支護設計

3.1支護型式選擇

由于該基坑不具備放坡條件，不能采用土釘墻支護；且地方政策不允許支護結構出紅線，錨桿在本基坑支護中不能使用。本基坑平面尺寸較小，形狀接近于正方形，因此采用灌注樁加水平斜支撐是較為合理的支護型式（見圖1）。支護樁采用旋挖樁，⌀900@1800，嵌固段長度大于8m。

3.2優化設計

在初步設計時采用兩道水平斜支撐(見圖2）。經計算，坡頂最大水平位移約為12.7mm。該方案安全性較高，但對施工影響較大，工程造價較高，施工周期較長。最終施工圖改為一道水平斜支撐。開始時水平斜支撐布置在-2.5m處，并且布置一道腰梁，后為了控制樁頂水平位移，把水平斜支撐上移布置到了冠梁處（見圖3）。經計算其坡頂最大水平位移約為18.4mm。最終方案更加簡單，對施工影響相對較小，降低了工程造價，極大地縮短施工周期，但坡頂位移相對較大。為保證支護結構的可靠性，在場地允許的南側、西側和北側增加了拉錨樁，作為冗余設計。同時要求在底板澆筑時，將筏板與支護之間的空隙用同標號混凝土一起澆筑，即相當于在底板處形成一個支點，可有效控制支護體系變形。

4監測分析

4.1監測方案

為了驗證支護結構設計和施工質量，本基坑監測布置了坡頂水平和豎向位移監測、深層水平位移監測、支撐內力監測、立柱沉降監測以及周邊建筑物豎向沉降監測。布置坡頂水平和豎向位移監測點11個，深層水平位移監測點5個，支撐內力監測點11個，立柱沉降監測點2個，周邊建筑物豎向沉降監測9個。

4.2水平與豎向位移

冠梁頂部的水平與豎向位移值均較小，其中冠梁頂部的水平最大水平位移為16mm，最大豎向位移為3.3mm。均比理論計算的樁頂位移量要小。

4.3深層水平位移

CX3、CX4樁深層水平位移曲線見圖4、圖5。當開始挖土時，樁頂位移逐漸增大，并沿深度方向呈近似線性關系。基坑開挖接近底部時，樁頂反方向小幅位移，樁頂以下5.0~6.0m位置的位移量增大，位移曲線近似弓形。其中CX4最大位移為20.17mm，最大側位移約為基坑深度的0.2%。換撐之后，樁頂約束消失，樁頂位移明顯增大。南側CX3點換撐位置以上位移相對平緩，樁頂位移量達24.26mm；西側CX4點換撐位置以上位移急劇增大，樁頂位移量達42.97mm。造成樁頂位移不同的原因，是由于西側中間距離紅線較近，無法施工拉錨樁，而南側中部施工了3根拉錨樁。監測結果表明必要的冗余設計，可有效地減小坑頂位移，增加結構的穩定性。

4.4軸力

支撐梁內力變化曲線見圖6。從曲線中可發現，隨著基坑開挖深度的增加，支撐梁內力逐漸增大。實測最大內力8496.10kN，最小4105.70kN，均在支撐梁承載能力設計值范圍內。采用啟明星軟件計算的最大內力3047.9kN，最小2251.6kN。實測支撐梁內力比理論計算的軸力要大1.57~3.14倍。

4.5周邊建筑豎向位移

本基坑西側已建的18層住宅樓及地下室，其底板標高與本基坑開挖深度標高基本一致，未布設監測點。緊鄰基坑的圍墻豎向位移量較小，至換撐時，最大沉降量僅為9.10mm。

5結論

在深基坑支護設計時，當周邊環境簡單，可以適當允許支護結構發生較大變形，從而對內支撐進行優化設計，如減少內支撐道數、調整內支撐的豎向位置、增加拉錨樁等冗余設計。通過施工過程的監測分析，本基坑頂部水平與豎向位移、深層水平位移量均未超過預警值，緊鄰基坑的圍墻豎向變形量也較小，與最初設計值基本一致，滿足了施工的要求。優化后的設計方案有效地降低工程造價、縮短施工周期。拆換撐后，支護體系會發生較大變形，在設計和施工過程中應充分考慮，如設計時增加冗余設計、施工中做好應急處置措施等。

參考文獻：

[1]JGJ120-2012建筑基坑支護技術規程[S].中國建筑工業出版社,2012.

[2]GB50497-2009建筑基坑工程監測技術規范[S].中國計劃出版社,2009.

[3]周香蓮,王建華.北侖電廠循環水泵房基坑監測分析[J].巖土工程學報,2006，28(增刊):1802-1805.

[4]龔曉南,楊仲軒.巖土工程變形控制設計理論與實踐[M].中國建筑工業出版社,2018.

作者：鄧祖保 季鄭杰 孫麗 單位：安徽工程勘察院