某隧道基坑监测及安全稳定分析

吴晓旺，付建军，杜学飞

（1.中铁五局建筑公司遵义第五分公司，遵义 563000；2.中国科学院武汉岩土力学研究所，武汉 430071；3.恒大地产集团西安有限公司总工室，西安 710075）

某隧道基坑监测及安全稳定分析

吴晓旺1，付建军2，杜学飞3

（1.中铁五局建筑公司遵义第五分公司，遵义 563000；2.中国科学院武汉岩土力学研究所，武汉 430071；3.恒大地产集团西安有限公司总工室，西安 710075）

以某隧道RK2+280～+300段深基坑支护为例，介绍了桩撑支护监测方案，并对基坑围护结构水平位移及顶部沉降位移、周边建筑物沉降位移、支撑受力监测数据进行了分析整理。论证了桩撑支护在狭长型深基坑的适用性，同时指出了桩撑支护能保证基坑工程开挖及周边施工。

深基坑；桩撑支护；沉降位移；施工安全

0 前 言

随着城市建设的发展，世界各大城市都对地下空间进行了不同用途的开发利用，如地下铁道、地下公路隧道等。基坑的工程特性也发生了两方面的明显变化：一方面基坑形状由传统的浅、矩形向深、狭长形转变；另一方面许多地铁线路都要经过建筑物密集群与地下管线群等，相应的施工环境对基坑的影响越来越复杂。以上基坑工程特性的变化将影响着基坑设计的两个关键性问题，即土压力模型和不同工况下支护结构简化形式。因此基坑开挖现场的监测工作也日益受到重视。深基坑工程现场监测的目的在于确保施工期间基坑的稳定性、结构体本身的安全和稳定；确保施工影响区域内的已有建筑物及市政管线的安全稳定；及时为施工提供反馈信息，随时根据监测资料调整施工工序，以便对可能出现的工程危害、周围建、构筑物安全采取及时补救和加固措施，消除安全隐患。

1 工程概况

1.1 工程地质概况

此隧道RK2+280－+300段深基坑工程所处地层结构为典型的二元地层结构，上部以软－可塑粘性土为主，具有中等－中等偏高压缩性和较低强度，下部以中密－密实粉细砂层为主，呈中等－低压缩性较好强度，各岩土层及地层结构及岩土工程特性见表1。

表1 工程土体物理力学性质参数

1.2 工程特性及基坑支护

此基坑工程开挖深度12.5m，宽39m，沿纵向延伸，属于典型的狭长型深基坑。线路左侧离基坑10m处附近有6层民房。综合上述特点，基坑工程重要性等级为一级。主体采用筒桩支护，使用阶段不参与主体结构受力，采用Φ1200mm，壁厚250mm的联体筒桩，桩间距为1300mm，桩长25m，设四道Φ609mm§16mm的钢支撑，支护剖面见图1。

图1 基坑支护剖面

2. 基坑监测及数据分析

2.1 监测方案

基坑监测的重点在于力学场、位移场监测，而力学场和位移场是相互影响的，基坑土体内部受力变化小，位移变化缓慢，基坑土体内部受力变化剧烈，位移变化快。国内外工程实践及研究表明：土压力监测数据准确性有待考证，土体变形力学模型一直是一个争议的话题，即从力学性质变化推导变形存在不确定性，因此侧重力学场监测很难迅速指导施工。本工程主要侧重于变形监测，变形监测点的布设，坚持“全面监测、重点突出”的原则，平面位置上力求对称，对基坑变形发展趋势反应敏感。监测项目包括周边地表沉降、周边建筑物沉降、桩顶部水平位移和沉降监测、支撑轴力监测（见图2）。

图2 周边建筑物沉降量变化曲线图

2.2 监测结果及分析

位移监测结果显示，随着基坑开挖深度增加，周边地表沉降、桩体水平位移、桩顶沉降位移和周边建筑物沉降不断增加，各最大值出现在开挖完成后。周边建筑物靠近基坑一侧的沉降(-35mm)明显大于远离基坑一侧(-6mm)，民房墙体出现了裂缝，影响了建筑物安全。监测中及时报警，建议停止施工，及时采取了注浆的补救措施，避免裂缝进一步发展,确保了安全。图2是建筑物的最终沉降结果；周边地表沉降、桩顶水平位移呈现反弹趋势，主要原因是坑底土体轴向及坑侧土体侧向卸荷引起的土体回弹；桩侧水平位移显示，最大位移出现在坑底附近，且每次支撑后最大值都出现在支撑面下，说明维护墙体之深层水平位移随开挖呈明显的多跨梁受力特点，见图35。

图3 桩顶沉降量变化曲线图

图4 桩侧位移量变化曲线图

图5 周边地表沉降量变化曲线图

图6内支撑受力结果显示，G Z C 1 4-2、GZC14-3、GZC14-4施加预应力远没达到设计1100kN要求，且随着开挖的进行，受力不断增加。GZC14-3表现极为显著，属于一种被动的基坑支护，即内支撑产生作用力是以筒桩产生位移为基础的，造成此类结果的原因可能是施工工序或接触面质量控制不严的原因，因此建议施工单位加强施工质量控制；GZC14-1内支撑轴力监测结果显示，随着基坑开挖，内支撑轴力先有增加趋势，后由于多道支撑即开挖完成，内支撑轴力减少到一个稳定值，一直维持在1800kN左右。表明在多道内支撑支护体系中，第一道支撑的功能发挥对保证整个支护结构的安全尤为重要。

图6 内支撑受力时间变化曲线图

3 结语

（1）在符合当前相关规范规程前提下，监测点的布设应着重考虑边坡变形特性，因为监测点的变形速率、变形量都对基坑安全有预报作用，有目的地选取特征点位，可对基坑边坡进行准确及时地监控。

（2）狭长型深基坑采用桩撑支护，既能有效控制桩基变形，又能节俭工程费用，可以使工程费用、质量、进度目标最优化。

（3）根据监测反馈信息，及时调整、修改支护设计，切实做好信息化施工，可以确保基坑工程安全，为提高工程项目经济、社会效益做出应有贡献。

[1] 刘建航,侯学渊.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.

[2] 赵明阶,何光春,王多垠.边坡工程处理技术[M].北京:人民交通出版社,2003.

[3] 夏才初,李永盛.地下工程测试理论与监测技术[M].上海:同济大学出版社,1998.

[4] 王 浩,覃卫民,汤 华.关于深基坑施工监测现状的一些探讨[J].岩土工程学报（增刊）.2006（28）.

[5] GJ 120-99,建筑基坑支护技术规程[S].

[6] DB 42/ 159-1998,深基坑工程技术规定[S].

[7] JGJ/ T 8-97J,建筑变形测量规程[S].

Monitoring and Stability Analysis on A Tunnel Foundation Pit

WU Xiaowang1, FU Jianjun2, DU Xuefei3
(1.The Fifth Subcompany of China Railway NO.5 Engineering Group Co. Ltd, Zunyi, Guiyang 563000; 2. Institute of Rock and Soil Mechanics, CAS, Wuhan, Hunan 430071; 3. Xi’an Subcompany of Evergrande Real Estate Group, Xi’an Shaanxi 710075)

Taking the tunnel RK2+280 +300 section in a foundation pit as an example, this paper introduced a monitoring program for the pile-bracing system, and carried out some monitoring data, including the horizontal displacement and displacement at the top of the pile pit structure, surface settlement of surrounding buildings, supporting ability. Through analyzing the applicability of the strip-type support used in the deep narrow excavation, this paper pointed out that the strip-type support can guarantee safety of excavation and construction security.

foundation pit; pile-bracing system; displacement of settlement; construction security

TU198

A

1007-1903(2009)03-0026-03