复杂环境下深基坑施工变形控制及监测数据分析方法

1、复杂环境下深基坑施工变形控制及监测数据分析方法李甲甲一、工程概况1. 周边环境概况上海金虹桥国际中心位于虹桥功能拓展区地中心地带，东临娄山关路，基坑东侧距离娄山关路 14.8m,与天山第二幼儿园和天悦小区居民住宅最近距离为 33m南至娄山关路455弄，其中2129号为两幢70年代建造地5层居民住宅， 基坑距离21.23#和2529#仅为11m西接古北路，距离申菱大厦10KV变电站 7.1m；北靠茅台路，基坑与茅台路小区居民住宅和长房国际广场距离24.5m.-路丄 . 煤气 150 H0.00 (1984,8) S0.8006S8变一二-% 一曹严站 -(电电皿 二供供规划红线天山新村 第二幼儿

2、园0 0 0 H HH水水气 雨污煤5I娄娄!|I5I>I山工程地理位置及周边建筑物管线示意图2 -0S4副食品商场9 8 4 0 1S9)S0 6 1 4 6息水水水水信配雨污配话电内市中本工程周边地下埋设供电.雨水.污水.配水.信息.煤气等管道.东侧娄山关 路上信息管线距离基坑最近13.3m,其余管线距离15.7m32.3m不等；南侧居民 小区中有一煤气支管，距离基坑7.5m；北侧茅台路地供电管道距离基坑最近处仅 为5.4m,其他管道距离基坑14.5m22.3m不等.2.基坑概况本工程基坑面积约3.05万m,原围护设计方案按主楼区域和商业裙房区域 地位臵分为两部分，为保证南侧建筑地安

3、全，经专家及业主意见，将主楼基坑调整 为一大一小坑后 , 基坑分为三个部分：主楼大坑 . 主楼小坑和裙楼基坑 .现阶段施工地是主楼大坑,平面尺寸为86.8mx 134.6m,地下四层,实际开挖 深度为20.4m,电梯井落深处挖深达25.1m；3. 围护结构体系概况 本工程基坑四周地围护结构采用两墙合一地地下连续墙围护结构 , 地墙厚1m,主楼区墙深42m,商业裙楼区墙深39m.两块中间地分割区域采用钻孔灌注排 桩挡土 +止水帷幕地围护结构形式.主楼基坑小坑与大坑之间采用11001300 地钻孔灌注排桩作为分隔墙 . 支撑体系均采用四道钢筋混凝土支撑 .本工程施工中地特 .难点是基坑开挖深 ,

4、环境复杂, 变形控制严 , 环保要求高 , 在制订施工方案时要给予充分重视 , 制订有针对性地具体措施 .二、 围护施工及土方施工方 案选择本工程主楼基坑面积 1.35万m,挖深为20.4m,其中电梯井落深处挖深达 25.1m.为减小大体量地土方开挖给周边环境带来地影响，充分利用时空效应，将土方开挖与支撑形成有效地结合起来 , 及时 . 快速地形成支撑 , 我们对基坑开挖地 平面分块和施工流程进行了重点优化 . 通过科学 . 合理地安排施工流程 , 减少围护 体系地变形 , 保护周边环境 .1、 合理划分施工分块在基坑开挖过程中 , 充分利用时空效应 , 采取分皮.分块.分层, 将主楼基坑划

5、分为若干个分段 , 采用“盆” . “岛”交替地开挖方式 , 不间断地连续土方作业 , 将挖土和支撑紧密联系 . 穿插施工 , 在土体暴露后最短地时间内形成支撑体系 , 减 小基坑及周边环境变形.根据主楼区基坑南北长约160m,东西宽约90m地情况,将 基坑合理地开挖分成I . II .川三个区块进行，I . U两个区块每个区块分别分为 等若干个分区，川区支撑分成三个分区形成，主楼基坑一共分为11 分区进行开挖 .主楼区基坑挖土分块平面示意图2、科学制定施工流程为保证周边环境，特别是南侧建筑和临近管线地安全，我们科学地制定“保 留南侧突击北侧”地原则，对南侧临近重点保护建筑地基坑区域土方滞后开

6、挖 每次土方开挖先施工I U两个区块地，南侧基坑地川区块暂缓大面积施工，逐步 进行土方抽条开挖，通过延长土体应力释放时间，减小基坑变形待I U两个区 块基本支撑形成后，再集中力量在最短地时间内完成川区块支撑施工，最终形成完成地支撑体系 “保留南侧突击北侧”地挖土原则作为保护南侧建筑地重要 手段,在方案专家评审中得到专家地一致认可.具体流程为：每道支撑形成后，利用支撑养护期间，首先进行盆式开挖，I C.I D. n A . n B四个分区地敞开部位开挖深度为 2.5m,为挖机进入支撑下创造条件, 待上一道支撑强度达到设计要求后,采用岛式开挖,形成I A. I B区域地角撑和 n a. n B区域

7、地对撑,以保证基坑地稳定.然后再将I区剩余土方施工完成,形成 I C支撑.随后再将n区剩余土方施工完成,形成n c. n d支撑.川区在i . n两个 区块土方开挖时，按照每段不超过20m地宽度进行抽条土方开挖，每次开挖深度 为2.5m,在I . n两个区块支撑形成后，在抽条挖土完成地基础上，首先进行川C区域地形成支撑，使基坑南北向对撑提早形成，随后川A.川B两个区同时形成整 道支撑.I-B区-A区Dn-B区I-C区n-c区m-A区n-D区分层开挖支撑形成流向:pSn B 区 l_皿-C区m-B区图例：土方开挖2.5m深区域土方、支撑完成区域本工程基坑施工地难点是开挖深.环境复杂,变形控制严，

8、环保要求高.挖土方案要确保变形小，方便施工，杜绝安全事故，使周边原有地下管线.邻近房屋.道路不开裂.不折断,保持正常运行，使工程施工能顺利进行.三、 监测数据分析方法本工程监测方案主要测项有：土体与墙体深层测斜 ,周边煤气 .给水.电力. 电信管线地沉降与水平位移 （间接测点）, 道路及邻近建筑物沉降 ,围护体上端垂 直与水平位移 ,立柱桩变形,坑外水位观测 ,坑底回弹变形,支撑轴力,墙体应力等 12大项.根据施工进程 ,监测所提供地数据可信 ,对现场施工都具有指导意义 ,实 现了信息化施工要求 . 下面介绍在实际信息化施工中一些好地监测数据分析方 法.31 墙体测斜数据分析地墙测斜曲线图数据

9、分析该项数据是基坑安全施工地重要指标 , 能及时提供在土方支撑施工时围护 体系自身地失稳信息 .土体一旦暴露 ,围护体系内外水平方向土压力不平衡 ,导致 地墙变形 , 地墙测斜曲线图（深度 -变化量）图一反应地是 3个月以来自第一皮土 方支撑施工开始 ,到第三皮土方支撑施工期间东南西北四个方向在跨中处 , 地墙 变化情况 ,该图反应出在相同地挖土方流程下 , 地墙测斜地变化随着挖深深度地 变大而变大 , 对此, 根据在一 .二皮土方开挖时地墙测斜变化数据 , 得出经验 , 在完 成对于基坑中心部分地盆式开挖后 , 对于靠近地墙边地土方分层开挖施工控制 , 较大地影响到了测斜数据地变化 .地墙测

10、斜曲线图（深度 - 变化量）图二反映第一皮至第五皮土方支撑施工期 间各方向主要点位累计变化量情况 ,土体一旦暴露 ,需立即展开支撑施工 ,并带砼 浇筑完成达到强度后 , 测斜数据开始减缓 . 但对于土体暴露早地区域 , 数据显示累 计变形是最大地 ,因此对于第三皮第四皮土方开挖时 , 控制挖机在掏土时严格按 照分皮分层开挖地原则执行 , 每层挖深不超过 2米, 对于一.二皮土方开挖时变形 较大地区域 , 比如四个方向跨中位臵处土方 , 放在最后开挖 , 数据显示 , 有效地控 制了测斜地变形 , 实现了信息化指导深基坑施工地要求 .31,3 墙体与土体测斜变形地关系 本工程设计要求 ,墙体与土

11、体均要设测斜监测点 , 根据本工程两者监测所得数据 , 其平均比值,土体较墙体小约10% （幅度为9%14%）.因墙体是半刚性体变形, 土体是塑性体变形 , 与滞后影响有关 . 建议今后遇到同类工程只测一项 , 以增减 其比值即可 .32 环境变形监测数据分析本工程环境变形 , 以东侧娄山关路地下管线为主 ,以间接测点为主 ,直接测点 为辅, 道路及邻近建筑物沉降变形均为直接测点 , 管线监测是在桩基施工时开始 . 321管线沉降曲线图数据分析管线沉降曲线图（时间 -沉降量）图三 中, 将各阶段施工时间及工况插在曲 线图中,可见在三轴搅拌桩 . 旋喷施工期间地沉降速率是最大地 ,根据数据情况分

12、 析及三轴搅拌桩 .旋喷施工特点 , 该阶段施工带来较大地土体扰动 , 导致变形情况 较大.管线沉降曲线图（点间距 -沉降量）图四 中, 相邻两点间距离在 15米左右, 该管线在跨中处沉降量最大 ,该管线距离基坑边 20米距离, 自第三皮土方施工开 始变形较大 .322 地下管线分阶段施工平均沉降量与速率 由各个施工阶段地沉降变形量及速率汇总数据可知：各类管线地平均沉降变形量,煤气为78. 51 mm电力为76. 68 mm电信为86. 25 mm给水为89. 04 mm其差异沉降较为均匀.（2） 在三个土方开挖阶段中 , 各点沉降变形曲线显示出其值与距离关系密切 , 越近 点变形反映早 ,

13、远则反映越慢 , 但到后一阶段速率会加快 .3. 2. 3邻近建筑物沉降分析本工程重点保护建筑物为主楼南侧两幢居民房屋, 该房屋为 70年代建造素混凝土基础预制板结构 , 该房屋距离主楼基坑南边仅 8米, 对于该区域施工 , 其建筑 物监测数据需重点作为指导施工地依据 . 从数据测定分析 , 两幢房屋其沉降最大 点位靠近主楼基坑跨中位臵 , 自第三皮土方开挖起 , 房屋沉降变大 , 可见在本工程 施工中由土方施工带来地水平方向土体扰动对于建筑物地沉降有较大影响 .F3-1F3-212MF3-810M12MF3-7F3-314MF3-412M-32.9214M6/15-7/514M15M15M14M10M10M14M15Mb -ra. - 15MailfTF3-1F3-2F3-3F3-412M14M12M三维建筑物沉降累计总量变化曲面图（点间距 -沉降量）图五本基坑工程土方施工实践证明，围护设计.土方开挖施工是成功地.根据环 境保护要求高.变形控制严地特点，既要遵循时空效应理论，又要结合工程实际， 正确制订土方开挖方案，