多环形支撑在深基坑施工过程中监测数据的分析

李能武

摘要：基坑施工是工程项目在建设过程中重要的施工环节，基坑施工稳定性和质量直接影响整个建筑工程项目的稳定性。为了提升基坑施工稳定性效果，需要对基坑支护方案进行合理的设计，并对基坑变形数据进行实时的监测。本文基于天津市某五环形支撑工程项目，对基坑监测数据进行了分析。

关键词：多环形支撑；基坑监测

引言

随着城市建设不断发展，基坑工程开挖的深度和规模也逐渐的增大，为了能够有效地提升基坑工程施工的安全稳定性，对基坑变形和沉降等不良情况进行合理的控制，需要对基坑支护结构进行科学的设计，并做好基坑施工现场的变形和沉降监测工作。环形支撑结构在大型基坑项目中获得了广泛的应用，主要是基于环形支撑体系具有结构受合理和施工便捷等优势，对于提升基坑施工效率和质量发挥重要性作用。

1依托工程概况

此工程项目为天津市某五环形支撑项目，基坑具体情况：开挖施工面积为24200m2,设一层地下室，普遍开挖深度7.05m～7.95m，局部深坑达9.05m。基坑采用钢筋混凝土灌注桩（长18.5m，φ700mm@1800mm）+1道钢筋混凝土支撑（1个1800mm×700mm大环撑+4个1400mm×700mm小环撑）的支护体系，支撑顶标高均为相对标高-2.30m；止水帷幕为长12.00m双轴φ700@900mm水泥土搅拌桩。基坑设计安全等级二级，地下室外边线距离用地红线的最近约为3m，在基坑开挖三倍深度范围内无建筑物及管线。

坑底位于⑥1灰色淤泥质黏土中，支护桩底位于⑦浅灰色粉质黏土及⑧1褐黄色粉质黏土中，土方开挖主要涉及土层为①3层吹填土（粉质黏土）、⑥1、⑥2层淤泥质黏土，涉及含水层为浅部土层的潜水。

基坑开挖从东往西进行。

测点布设图如下所示：

2监测数据分析

2.1支护桩顶竖向位移监测

支护桩顶竖向位移采用徕卡LS15电子水准仪，按照二等精密水准测量技术要求进行测量，各监测点时程曲线图如下所示：

分析如下：

(1)支护桩顶部竖向位移最大累计变化量为：+15.19mm（ZDC43），未超预警值（±30mm）。

(2)土方从东向西开挖期间，坑内竖向荷载减小，受基底回弹作用，支护结构呈隆起趋势。

(3)随着开挖完成，施工底板，荷载变化较小，监测数据变化不明显。

(4)主体结构施工阶段，竖向荷载变化较小，数据逐渐趋于稳定。

2.2支护桩顶水平位移监测

支护桩顶水平位移采用徕卡TS60全站仪，按照极坐标法进行测量，各监测点时程曲线图如下所示：

分析如下：

(1)支护桩顶部水平位移最大累计变化量为：+29.8mm（ZDS16），未超预警值（±40mm）。

(2)土方开挖期间，坑内水平向荷载减小，支护桩在两侧土压力差作用下往坑内变形，桩顶由于砼支撑作用，位移较小。

(3)底板施工阶段，坑内水平向荷载变化较小，监测数据变化不明显。

(4)支撑于5月14日开始从东往西进行拆除。支撑切断拆除后，坑内外压力差急剧增大，导致支护桩顶向坑内产生较大变形，所有桩顶测点均在拆除后变化速率预警（预警值±4mm/d），但最终累计值未超预警值。对比发现，最先拆除的东侧北部测点ZDS12～ZDS17数据相对后拆除的其他区域较大，而其中ZDS15为阴角处，相对较小。

(5)支撑拆除后至结构完成，坑内荷载变化较小，监测数据逐渐趋于平稳。

2.3支护桩侧向变形（测斜）监测

支护桩侧向变形（测斜）采用北京航天CX-06B测斜仪进行监测，选取最大变形位置监测孔绘制时程曲线图如下：

(1)支护桩侧向变形（测斜）各测孔最大累计变化量为：+31.2mm（ZT-11，7.0m处），，未超预警值（±35mm）。

(2)土方开挖期间，坑内水平向荷载减小，支护结构两侧土压力差产生变化，引起支护结构向坑内变形。

(3)底板施工期间，在底板未浇筑完成前，支护结构持续向基坑内变形，坑底附近变形最大。

(4)支撑拆除期间，坑内外压力差急剧增大，导致支护顶部往坑内产生较大位移，变化速率均超过预警值，达到监测预警，下部在底板支撑作用下，变形较小。拆除完成后数据变化逐渐趋于平稳。

2.4支撑轴力

支撑轴力采用频率计进行监测，各监测点时程曲线图如下所示：

分析如下：

(1)支撑轴力各测点最大累计变化量为：+4526KN（ZCL-3），未超预警值（6574KN）。

(2)土方从东向西开挖期间，坑内水平向荷载减小，支护结构在两侧压力差作用下向坑内变形，致使支撑受压增大。

(3)随着开挖完成施工底板，在底板支撑作用下，支撑受压减小。至支撑拆除，停止监测。

2.5立柱竖向位移监测

立柱竖向位移采用电子水准仪按二等水准要求进行监测，各监测点时程曲线图如下：

分析如下：

(1)立柱竖向位移最大累计变化量为：+15.48mm（LZC4），未超预警值（±30mm）。

(2)土方从东向西开挖期间，坑内竖向荷载减小，立柱在坑底回弹作用下呈隆起趋势。

(3)随着土方开挖完成施工底板，荷载变化较小，监测数据变化不明显。至支撑拆除，停止监测。

2.6坑外地下水位监测

坑外地下水位采用电阻水位计进行测量，各观测井时程曲线图如下所示：

分析如下：

(1)坑外地下水位最大累计变化量为：192mm（DSW-8），未超预警值（1000mm）。

(2)土方开挖期间，基坑东北区域出现坑外潜水漫过止水帷幕渗入桩后土体，导致部分桩后土体流失及桩间渗水现象。为确保基坑安全，施工单位采用观测井内抽水来降低坑外潜水水位，我方停止观测。

(3)其他区域开挖及底板施工期间围护结构未发现明显渗漏水情况，坑外地下水位主要受降雨和季节性气候影响一直波动变化。

2.7周边地表沉降监测

周边地表沉降采用电子水准仪按二等水准要求进行监测，各监测点时程曲线图如下：

分析如下：

(1)周边地表竖向位移最大累计变化量为：-17.22mm（DBC4-1），未超预警值（±40mm）。

(2)土方开挖期间，坑内荷载减小，支护结构向坑内变形，引起周边土体向坑内位移，地表测点呈下沉趋势，靠近基坑越近，沉降量越大。

(3)随着土方开挖完成施工底板，支护结构变形减小，坑外土体沉降不明显；

(4)支撑拆除期间，支护桩向坑内位移较大，坑外土体呈下沉趋势。

(5)支撑拆除后至结构完成，支护结构变形较小，坑外土体沉降曲线逐渐趋于平稳。

3结论：

(1)从数据分析中可以看出，各监测项目变化量主要发生在土方开挖及支撑拆除过程中；

(2)由于本工程采用了放坡+钻孔灌注桩+1道钢筋混凝土支撑的支护形式，以及分段施工方式，较为有效的控制了基坑在土方开挖、底板施工、支撑拆除过程中支护结构的变形。

(3)开挖期间基坑东北区域出现坑外潜水漫过止水帷幕渗入桩后土体，导致部分桩后土体流失，桩间渗水的情况，建议后续工程止水帷幕及冠梁顶部高于最高地下水位。

(4)支撑拆除期间，应尽可能的减少坑边堆载，严禁重车通行，这样能减小对支护结构的压力，有效防止支护结构变形过大而产生安全隐患。

(5)在本工程施工过程中，由于加强和完善了对支护结构及周边环境的变形监测，及时的反馈信息、指导施工，确保了本工程最终安全、顺利的完成了所有地下结构施工工作。因此，工程监测是保障工程安全、减少经济损失，同时验证支护设计准确性的不可缺少的强有力手段。

参考文献：

[1]GB50497-2019 建筑基坑工程监测技术标准[S].

[2]JGJ 8-2016 建筑变形测量规范[S]