夏雪莲

（中山市水利水电勘测设计咨询有限公司,广东 中山 528403）

1 引言

在珠三角沿海地区,软土分布较广,淤泥层厚度一般为10 m～50 m,由于淤泥质土本身含水率较高（一般为40%～85%）,呈现出低抗剪强度、高压缩性、低渗透性、低承载力、未完成自重固结的特点,对基坑开挖工程带来严峻的挑战。

鉴于此,目前已有学者对软土地区深基坑开挖的施工技术及监测数据进行了基于实际工程的可靠分析,得出了相应的结论。郭博瀚[1]以珠江三角洲水资源配置工程为背景,研究基坑变形的时空效应,证明该工程基坑支护结构设计合理,为相关工程提供参考。孟小伟[2]以某车站深基坑为研究背景,结合工程实际对影响地面沉降的因素进行分析,从时间和空间效应上解释了沉降变化原因,提出了相应控制沉降措施。江杰[3]等对南宁市某基坑支护桩深层水平位移、地表沉降、环梁支撑轴力、建筑物沉降等监测数据进行分析。叶任寒[4]等结合温州东海广场深基坑开挖工程,分析了基坑开挖对周边建筑物沉降、道路裂缝、土体深层水平位移、内支撑轴力及地下水位的影响。

本文以珠三角地区某水利工程为背景,对该基坑施工过程中现场实测的数据进行分析,针对围护结构测斜、维护结构竖向位移、基坑周围地面沉降、结构内支撑轴力监测数据开展研究,对本工程开挖期间结构数据变化提出相应解释。

2 背景概况

本基坑工程开挖主体轴线长为450.00 m,整体由西往东分为了三段,开挖宽度25.00 m,净宽23.55 m,开挖深度25.00 m。基坑结构支撑采用钢筋砼支撑和钢支撑进行混合支撑,沿开挖方向第一层设置砼支撑,其余四道采用钢支撑。

根据基坑位置的钻孔揭露,施工现场自上而下第1 层为填土,第2 层为淤泥质土,均为第四系沉积层。基坑开挖深度为25.00 m,坑底处于粉质黏土层,围护结构墙趾端处于灰色质黏土层。

基坑所在位置地下水主要有浅层潜水及处于深层的承压水,潜水受自然降雨及温度影响,5 m 深以下地下水受温度影响较小,水温稳定在15℃～17℃。

3 监测布设及结果分析

3.1 监测点设置

本基坑工程主要监测内容有围护结构测斜（CX）监测；围护结构竖向位移（D）监测；开挖基坑周围地面沉降（DC）监测；结构内支撑轴力变化（ZL）监测。基坑施工现场监测点布设见图1。

图1 基坑施工现场监测点布设图

3.2 监测数据分析

3.2.1 测斜数据分析

选取CX4 和CX9 测斜实测数据结合基坑开挖施工进度展开分析。基坑施工测斜监测结果见图2,测斜位移为正,则朝向基坑内部；测斜位移为负,则朝向基坑外侧。

图2 基坑施工测斜监测数据图

测斜点安置部位贴近墙面,实测数据反应地下连续墙在开挖过程的实时位移情况。从图2 可以看出,随着开挖深度加深,地下连续墙水平位移变化呈现出了先大后小的规律。从初始开挖阶段至最终底板施工完成,水平位移量随着开挖深度的加深不断再变大,测点CX4 最大水平位移为55.40 mm,处于深度18.10 m 处；测点CX9 最大水平位移为19.10 mm,处于深度13.00 m 处。

由图2 a 可知,开挖至14.0 m 之前最大水平位移所在深度较开挖至14.0 m 后最大水平位移所在深度浅。测点CX4在不同开挖过程,基坑水平位移达到最大值后逐渐减小,然而当开挖至14.0 m 之后,基坑测斜数据达到最大值后并未减小至0 位移附近,这与图2 b 中CX9 测点的数据相吻合。测点CX9 最大水平位移量所在深度均在15.0 m～20.0 m 之间,这可能是由于施工开挖对不同测点分布位置影响不同造成的。

3.2.2 竖向位移数据分析

围护结构竖向位移随开挖进程变化数据见图3。随开挖施工进展,围护结构竖向位移最终达到23 mm,且在开挖施工前期即第三道支撑完成前,维护结构位移发展呈现不稳定下降的趋势,表现出随着时间的发展波动较大,可能是由于开挖深度较浅,基坑主体受施工影响较大。从图中还可以看出,第三道支撑完成后,围护结构整体下沉较大,经过对比土层分布得知对应底层为淤泥质土层,因此在开挖中需针对沉降较大的问题采取防护措施。

图3 围护结构竖向位移监测数据图

3.2.3 地面沉降监测数据分析

基坑项目现场周围地面沉降监测数据见图4,图中所示为开挖过程距基坑距离与地面沉降的对应关系。随各层内支撑施工完成,不同施工阶段对应的地面沉降有逐渐加大的规律。整体地面沉降表现出临近基坑和远离基坑处沉降小,距基坑15 m～18 m 处沉降最大的特征,最大沉降量约30.10 mm。从图中数据分布可以看出,远离基坑达到40.0 m 及更远地面沉降影响减小,底板施工完成后最大沉降仅12.0 mm。在第四道支撑及底板施工完成后,地面沉降明显增大,由于此处开挖层为淤泥质土层,导致开挖期间出现较大沉降波动,因此开挖过程需注意不同深度土层变化,采取防护措施。

图4 基坑周围地面沉降监测数据图

3.2.4 支撑轴力监测数据分析

基坑开挖过程ZL1 支撑1～5 层支撑轴力监测数据见图5。从图中可以看出,ZL1-1 砼支撑轴力数据波动明显,施工周期超过30d 后波动有所收敛,一方面是由于支撑靠近地面,另一方面施工初期结构还不够稳固,对支撑扰动较大。不同支撑在施工期间其轴力会有明显跃动现象,尤其ZL1-4、ZL1-5钢支撑在施工最后阶段轴力值跃升显著。实测数据还表明,支撑埋深不同并非是影响轴力的最主要的原因,施工最后阶段ZL1-3、ZL1-4 和ZL1-5 支撑轴力明显高于其余支撑,且ZL1-3 支撑在施工期间始终保持高轴力值。因此基坑开挖过程有必要对支撑轴力进行实时监测,预防轴力突变。

4 结论

结合本基坑开挖项目,针对现场实测数据分析开挖过程地下连续墙变形、结构竖向位移、基坑周围地面沉降及结构支撑轴力变化规律,得出主要结论如下：

（1）地下连续墙不同位置受施工影响程度不同,水平位移量有显著差别,总体表现为随开挖深度加深位移先增大后减小,最大水平位移量一般出现在基坑中部。

（2）第三道支撑完成后,围护结构竖向位移明显增大,围护结构竖向位移受地层影响明显,开挖过程需注意不同深度土层变化,避免施工过程位移过大造成进展困难。

（3）基坑周围地面沉降量随距离呈现先增大后减小的特征,距基坑15 m～18 m 处地面沉降达到最大值约30.10 mm。开挖过程需注意不同深度土层变化,避免造成沉降变化过大。

（4）不同层支撑轴力无明显规律,第一层支撑轴力波动最明显,施工最后阶段ZL1-3、ZL1-4 和ZL1-5 支撑轴力明显高于其余支撑,且ZL1-3 支撑在施工期间始终保持高轴力值。

综上,基坑工程虽然复杂,但通过细致的监测,均可发现一定的规律,结果可为更多类似软土地区基坑开挖项目提供有价值的参考。