某工程软土地基土方开挖基坑支护变形监测及应对措施

某工程软土地基土方开挖基坑支护变形监测及应对措施

摘要：沿海城市某工程，工地西南侧临近城市供水管道，东侧与同类型建筑新完基础相邻。当土方开挖到接近设计深度时，南面仅做锚杆支护或搅拌桩复合土钉墙支护的开挖段发生局部崩塌，结合以往施工经验，并对土体深层水平位移与地表水平位移及沉降等监测结果细致分析，对基坑支护变形及时采取有效应对措施，安全、经济地完成了基础施工，取得了良好的综合效果。

关键词：裂缝；临界状态；监测；异常；被动区加固

1前言

沿海城市，其地质情况复杂，普遍为高灵敏度淤泥质软土，地下室基坑支护、土方开挖阶段隐藏着很大风险。设计方、开发商、施工方对地下室基坑支护的经济合理与土方开挖施工的安全保障常有分歧，难以准确把握。我司根据多年该类基坑施工经验结合土方开挖监测手段，在成本控制与安全保障之间取得较好的平衡，以下是刚完成的一项令各方满意的成功施工案例。

2工程概况

2.1沿海城市某工程，场地现为农田，工地西南侧临近城市供水管道，东侧与同类型建筑新完基础相邻（中间隔一条临时马路）。设计开挖深度为3.90m(至地下室底板垫层底)，4.80m(至地下室承台垫层底)，见表1。

2.2地质概况

2.2.1根据岩土工程勘察报告，基坑开挖深度影响范围内的土层由上而下依次为：粘土（地表下约1.5m厚）；淤泥

2.2.2水文地质情况：场区地下水属孔隐潜水型，其赋水介质为粘土、淤泥具微弱透水性，地下水径流条件差，水量小，直接受大气降水补给，勘察期间测得钻孔的地下水位埋深0.30～1.80m。不需要做孔隙水压力测试。

2.3基坑支护情况概括：东侧，3道Ф48×2.5锚管L=12000@1000；西、北部六排Ф600

@500（L=13.5m）水泥搅拌桩重力式挡土墙，上设冠梁；西南角（距离城市供水干管仅5.2m）做钢筋砼内支撑加主动区七排Ф600@500（L=15m）水泥搅拌桩。

3监测方案

3.1监测布局(图1)

3.1.１土体深层水平位移监测：沿基坑四周设7个土体深层水平位移监测点孔深为16m/孔，观测土体深层水平位移。

3.1.2水平位移及沉降监测：沿基坑周边预设每15m设一水平位移、沉降观测点，监测施工期间水平位移及沉降。

3.1.3支撑轴力测试：根据设计方案在第一道支撑布置2组轴力监测点。

3.2监测内容及控制值详见表2。

3.3现场监测

3.3.1土体深层水平位移

设备：航天部CX-03Ｅ型测斜仪、测斜管、探头等。误差4mm／15m。

PVC测斜管埋设：根据选定位置，钻机成孔，埋放测斜管；校准方位，中细砂封孔，砌砖槽保护。两管连接时槽口须对淮，外用胶带封住。校准方位时须将槽口对准所测水平位移方向(与支护墙墙面垂直)；因测斜管用钻机成孔的方式埋设，测斜管与土体间还未密实，此时所测的数据没有意义，待两天磨合后再进行初次读数；在挖土期间以1次／天，其它时间以1次／3天的频率进行监测，异常情况跟踪监测；当土体深层水平位移值大于或等于设计报警值时，密切关注、及时分析并向有关部门汇报，必要时采取紧急应对措施。

测量方法：测量时，将测斜仪探头轻轻滑入预埋的测斜管底部，自下而上每隔0.5m

测量一次，直至管口。然后将探头旋转180°，重复上述步骤再测一次，两次测量的各测点应在同一位置上。

3.3.2地表水平位移及沉降监测

用以监测支护结构及周围环境地表水平位移及沉降。

1）水平位移

①地表水平位移观测采用极坐标法进行观测，即每次观测时将仪器置于工作点上后定

向，再逐一对每个测点测出角度、边长计算其坐标，采用坐标判定位移量。

②仪器：J2经纬仪

③基准点及测标埋设：

地表水平位移基准点设置在坑外不受基坑开挖影响的稳定区域处，且视野开阔，用直径20rnm，长l.5，用大锤打入地下四周用水泥砂浆填实。并设置两个水平位移观测基准点，另一点作为校准。水平位移测标的埋设，沿基坑边间距每15m设置一个水平位移观测点，先用电锤在基坑边的压顶上钻孔，然后放入长200mm~300mm、直径20mm~30mm的圆头钢筋，四周用水泥砂浆填实即可。

2）沉降

①沉降观测采用二等水准测量施测，逐一对每个测点进行观测，最后计算其高程，相邻二次观测成果进行比较，判定其沉降量。

②仪器：高精度自动安平水准仪，2m长铟钢尺。

③基准点及测标埋设：

沉降基准点设置在4倍基坑开挖深度以外，不受基坑开挖影响的稳定区域处，且视野开阔，用直径20mm，长1.50m，用大锤打入地下四周用水泥砂浆填实。沉降基准点应设置两个基准点，另一点作为校准。并在近处均匀布设若干工作基点，以方便观测和保证精度。沉降测标的埋设，沿基坑边间距每15m设置一个沉降观测点，先用电锤在基坑边的压顶上钻孔，然后放入长200mm~300mm、直径20mm~30mm的圆头钢筋，四周用水泥砂浆填实即可。3.3.3支撑轴力监测

1)钢筋计埋设：在水平支撑梁钢筋笼扎好后，按照埋设位置，把支撑粱钢筋笼的主筋对称的二根各割去一段长约20cm。用电焊把各只钢筋计搭焊在所割钢筋上，要求悍接长度大于10d(d为钢筋的直径)。每个测点截面上下对称埋设二个钢筋计，钢筋计电缆线集中保护；在钢筋计安装完毕后，进行安检测试一次，待水平支撑梁砼的强度达标后，对钢筋计进行初测。

2)测量仪器：采用振弦式读数仪。

3.3.4土钉抗拔试验

1）加载设备

采用ZY-30型穿心千斤顶和手动压力泵加载，用YS-l型数字液显压力表直接测读实际加载值，压力表灵敏度为lkN。为了试验的需要，将土钉接长600mm，并要求将土钉周边喷射混凝土层凿开，加强筋割断，以使土钉符合工程实际受力条件。

2）位移量测

在土钉顶端安装一只百分表，用以量测各级抗拔荷载作用下土钉的上拔量。固定百分表用的基准杆(Φ48钢管)直接焊接在邻近的士钉上，以保证位移量测的精度。

3）试验方法

试验参照《基坑土钉支护技术规程》(CECS96:97)中有关规定进行。

4操作流程

4.1在土方开挖前按设计布局埋设PVC测斜管。

4.2在基坑外土体上设置地表水平位移及沉降监测点，沉降基准点设置在4倍基坑开挖深度以外，不受基坑开挖影响的稳定区域处。

4.3支撑施工时埋设钢筋应力计2组。

4.4土钉抗拔试验。

4.5土方开挖，同时进行观测。在挖土期间以1次／天，其它时间以1次／3天的频率进行监测，异常情况跟踪监测。

4.6观测数据一般应当天填入规定的表格，并及时提供给施工、建设、监理、设计等单位。

4.7监测工期由基坑开挖开始，一般当主体结构施工至±0.000高程时止，变形正常情况下可以提前结束。基坑监测结束后15d提交监测报告。（见图2）

5异常及应对措施

5.1地表开裂

5.1.1在土方开挖到一定深度（约2m）时，基坑附近的地表观察到许多平行于基坑的裂缝，此时土体深层水平位移值并未报警，这阶段土体变形还在容许范围内，但要随时观测引起重视，并采取相应措施。

5.1.2相应措施

1）及时用水泥浆将裂纹灌密实，以免地表水渗入。

2）基坑周边严格控制施工荷载，严禁超载，并不得扰动土体。

3）若场地条件容许，对主动区顶部进行适当卸土。

5.2局部崩塌

5.2.1当土方开挖到接近设计深度（约3.5m）时，南面仅做锚杆支护或搅拌桩复合土钉墙支护的开挖段（长约12m）发生局部崩塌，这时深层水平位移值已经超过警戒值，这说明基坑支护处于塌方的临界状态。此时赶紧停挖，并采取紧急措施。

5.2.2紧急措施

１）对局部崩塌段立即回填，并静置一段时间；

2）对被动区加固：打入垂直花锚（深度至深层水平位移值为零处，本工程L=10m）并灌浆；

3）若场地条件容许，对主动区顶部进行适当卸土（本工程卸土深2m左右，宽5m）；

4）对于过于经济的设计方案，报请监理、业主与设计等各方主体共同重新补强，根据不同情况有：

①增加一道水平锚杆；

②在被动区打槽钢桩，顶部用槽钢焊接形成整体并加斜撑；

③重新设计1~2道内支撑。

对于群楼，在采取上述措施的同时，可依托已施工并达到设计强度的基础逐步向前推进。

6结束语

该工程在土方开挖工程中，因与监测紧密结合，虽然在东北一小段发生局部（该段土体已受相邻工地扰动，基坑支护设计又是仅做锚杆支护）崩塌的险情，经与设计、监理、业主等方沟通，结合以往施工经验，及时采取了4.2.2.1）、2）、3）等措施，用较少的投入在最短的时间内安全的完成了基坑施工。因为将支撑轴力监测与土体深层水平位移监测有机的结合指导施工，工地西南侧的城市供水管道安然无恙。类似工程基坑支护施工一般在11000~13000元/m，该工程仅合7800元/m，基础施工总体进展顺利，在安全、质量、进度等方面均取得了良好的效