李衍航，谢晓沐，林希贤

（深圳市建设工程质量检测中心 深圳518028）

0 引言

随着我国经济迅速崛起，城市建设规模与建筑高度呈几何式增长，随之而来的城市地下空间应用也向大体量与深基础发展［1］，为确保地下空间的合理利用与施工安全，深基坑全过程控制监测成为建筑工程施工过程控制的重要安全保障手段［2］。

深基坑工程监测作为一项综合性监测技术，涉及监测种类繁多，细节性节点综合影响因素复杂［3］。20世纪60年代，岩土工程实时监测技术——“观察法”开始出现［4］，在岩土工程施工过程中起到了良好的安全保障作用［5］，这种方法的出现为基坑工程监测提供了有益的思路［6］，20 世纪70年代初，为解决软黏土基坑变形控制问题，基坑工程首次出现变形控制监测仪器［7］，在基坑监测中取得较为良好的社会经济效益［8］。自此，在英美等发达国家，基坑工程过程控制监测慢慢普及开来，并相应形成了基坑工程监测技术规程［9］。我国基坑控制检测技术研究起步较晚，但近年来发展极为迅速［10］，20 世纪90年代，上海城市化建设大规模开展，高层建筑与大型基础设施建设密集开工，为保证建筑安全与基坑施工安全，基坑监测技术开始出现［11］。随着我国城市建设的发展，基坑工程监测技术得以迅速发展［12］，监测设备由机械式到电子式［13］，由人工简单测量到信息化监测［14］，各种新型设备层出不穷，促使基坑监测质量得到了长足的进步［15］。但随着城市化进程的加快，基于场地岩土性质与综合经济效益考虑，基坑工程支护除传统放坡开挖形式外，又相继出现了排桩支护、桩锚支护、土钉墙支护、地下连续墙等多种支护形式［16］，随着基坑规模扩大与城市基坑作业断面限制［17，18］，复合支护体系开始出现，传统基坑监测技术已不能完全满足现代基坑工程监测的需要［19］。

研究基于深圳市某深基坑支护实体工程监测控制，综合考虑场地的地质条件，尝试进行桩锚与双排桩复合支护体系监测控制，利用对基坑顶部、赋存环境周边建筑物与道路的水平位移及沉降、立柱桩沉降与支撑轴力、锚索内力与地下水位等基坑支护各要素的监测数据，尝试提出桩锚与双排桩复合支护体系相关监测点的布置原则，及监测过程主要控制因素，为建筑深基坑的安全与稳定提供技术支撑。

1 工程概况

深圳市某大楼建筑面积约2.7 万m2，高层主楼建筑高度66 m，副楼建筑高度18 m。整个项目下设3 层整体地下室，其基坑外轮廓（见图1）呈矩形，基坑周长约265 m，深度为12.4～13 m。

图1 基坑平面Fig.1 Plane of Foundation Pit

拟建场地范围内影响基坑支护的地层为3 层，其自上而下分别为：人工填土层（Qml）、第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）、第四系残积层（Qel），岩土特性如表1 所示。

表1 拟建场地岩土性质参数Tab.1 Geotechnical Parameters of the Site

由于场地狭窄，无自然放坡空间且周边环境复杂，地下管线众多，设计支护在不同区段分别采用“排桩（咬合桩）+预应力锚索”或“双排桩”支护（见图1），其中，ABCD段、JKL段、LMA段均采用咬合桩+ 4 道预应力锚索支护止水，DEF段、FG段、GHJ段均采用双排支护灌注桩+三重管旋喷桩支护止水。基坑工程咬合桩主桩为钢筋混凝土桩，素混凝土桩作为辅桩与主桩进行咬合搭接，共同形成相应的止水帷幕与支护承力结构，对于双排桩部位，在相邻灌注桩之间设置1根三重管旋喷桩，支护灌注桩与旋喷桩沟通形成止水帷幕。

2 基坑监测方案

针对深圳市某深基坑复合支护特点，研究监测主要内容有：基坑顶部、赋存环境周边建筑物与道路的水平位移及沉降监测、立柱桩沉降与支撑轴力监测、锚索内力与地下水位监测等。

监测点（见图2）布置在基坑支护体系支护结构转换的关键节点位置，在基坑开挖前，监测点进行相应原始数据采集，以便于与开挖回填后的基坑监测数据形成相应对比。研究为保障复合深基坑支护体系健康安全运营，在仪器监测的同时对监测设施（基准点、测量点等）、施工工况控制与深基坑周围环境采用人工巡视的方式确保监测点的稳定不受破坏和监测工作正常开展，并定性判定基坑是否存在其他影响基坑稳定性的安全隐患，确保现场试验研究能够顺利开展。

图2 监测点平面布置Fig.2 Layout of Monitoring Points

3 监测结果与分析

3.1 坑顶位移

深基坑坑顶位移是基坑监测的重点，坑顶位移一般包括水平位移与竖向沉降。研究针对复合支护体系支护特征，选择与之相应的监测点进行监测。

对比坑顶水平与竖向位移时间累计关系曲线（见图3），可以看出：①坑顶水平位移离散性较大的主要因素应归结于支护形式的差异，对于没有锚索支护的纯排桩支护，其在开挖前期曲线陡增整体位移较大，但在支护结构完全形成后其差值较小，位移趋于稳定（如WY03、WY04 等），而桩锚支护结构在锚索系统形成时基坑坑顶水平位移会得到一定的修正（如WY04、WY09 等）；②坑顶沉降发展呈现出三阶段形式，无论何种支护形式均为前期发展平稳，后期沉降积累效应较为明显；③复合支护体系水平位移的离散性大于竖向沉降，在不同形式的支护分段上，沉降曲线均一性较好，几乎所有曲线发展趋势均相似，而在不同支护分段上水平位移趋势较为杂乱，其中WY05 与WY11曲线最为明显。

3.2 立柱沉降

立柱桩沉降受支护形式影响较小。基于研究开展监测点来说（见图4），沉降与开挖深度、基坑所处地层信息关联较为密切，锚杆支护系统对于立柱桩沉降影响不明显。立柱桩监测的3个特征点仅L01 与L02、L03 相差略大，但整体发展趋势则较为一致。

图3 坑顶位移时间累计关系曲线Fig.3 Pit Top Displacement Time Cumulative Relationship Curve

图4 立柱桩沉降时间累计关系曲线Fig.4 Settlement Time Curve of Vertical Pile

3.3 支撑轴力与锚索内力

复合支护体系支撑轴力（见图5）在开挖前期变化较为剧烈在锚索内力（见图6）稳定后，支撑轴力波动性趋稳，复合支护体系支撑轴力后期无较为明显的大规模波动。

与复合支护系统支撑轴力相类似，锚索内力（见图6）发展趋势亦为前期徒增，待体系形成以后平稳固定，该趋势亦与传统桩锚支护相似，锚索内力随锚固系统稳定，复合支护系统锚索内力波动较小，内力值固定。

图5 支撑轴力时间累计关系曲线Fig.5 Relation Curve of Supporting Axial Force Time

图6 锚索内力时间累计关系曲线Fig.6 Relation Curve of Anchor Cable Internal Force Time

3.4 赋存环境影响分析

深基坑开挖对赋存环境影响主要为地下水渗流场、周边建筑物水平及竖向位移与道路沉降。在复合地基支护系统中止水帷幕是深基坑稳定的关键，复合支护系统地下水位在前期波动性较大（见图7），后期则地下水位波动趋缓，复合支护系统对土体渗流影响较明显，开挖后有一定排水作用，但整体来看对周围渗流场影响较为有限，赋存环境周边岩土体力学性质受排水作用影响较小。

图7 地下水位升降时间累计关系曲线Fig.7 Relation Curve of Groundwater Level Rise and Fall Time

复合支护对临近建筑物与道路影响集中于支护形成的中后期，即复合支护基坑对附近建筑物水平位移与沉降影响（见图8、图9）有一定的滞后性。对于复合地基支护，不同支护措施对于赋存环境中的建筑物与构筑物的影响较为不同，排桩与桩锚支护水平位移差异较大，锚索对于土体的收束作用较为明显，CJ12～CJ14 表明排桩支护土体位移仍较大，对赋存环境周边建筑物的影响大于锚桩支护结构。

图8 周边建筑物位移时间累计关系曲线Fig.8 Displacement Time Accumulation Curve of Surrounding Buildings

图9 周边道路沉降时间累计关系曲线Fig.9 Relationship Curve of Settlement Time of Surrounding Roads

比较周边建筑物与道路沉降，复合地基支护系统对周边建筑物与道路沉降影响较为严重，但水平位移仍是不可忽略的重要因素，为保证赋存环境内建筑物与构筑物安全，两者必须进行监测。

4 结论

研究通过对深圳市某深基坑监测工程结果分析得出以下结论：

⑴建筑深基坑复合支护体系应根据不同区段支护形式进行监测点加密，使得监测系统可以真实地反映支护系统的力与位移情况。

⑵建筑深基坑复合支护体系应着重对位移进行监测，支护体系形成后结构内力较为稳定。

⑶建筑深基坑复合支护体系对赋存环境的影响，主要集中在赋存环境内建筑物与构筑物累计形变量，对于水平位移与竖直沉降两者必须进行监测。