逆作法工程中的地下连续墙位移曲线特征研究
2015-09-18
中建三局建设工程股份有限公司 上海 200129
1 工程概况
南京青奥中心双塔楼及裙房工程，基坑围护为厚1.20 m地下连续墙，墙顶标高-2.00 m，墙底标高-60.00 m，地下连续墙接头采用钢箱混凝土，槽壁加固采用三轴搅拌桩，接头止水采用三重管双高压旋喷桩。同时利用地下室3层水平结构作为基坑围护内支撑，首层楼板厚400 mm，地下1层、地下2层楼板厚250 mm。
2 工程地质情况及施工工艺流程
本工程位于长江漫滩地貌单元，岩土层分布较复杂，该场地属Ⅱ类环境，土层从上往下依次分布为：①杂填土、②2淤泥质粉质黏土、②3粉质黏土夹砂、③1粉砂、③2细砂、③2A粉质黏土夹砂、④中粗砂混砾石、⑤1强风化泥岩、⑤2中风化泥岩、⑤3微风化泥岩。
本工程施工工艺流程为：明挖至-6.60 m，完成B1层板（标高-4.60 m）→向上施工B0板（标高-0.70 m）及上部结构→B0板养护完成，暗挖至-10.60 m，施工B2层板→B2板养护完成，暗挖至-14.60 m，施工底板。底板封闭时，上部结构施工至17层。
3 基坑监测内容
本基坑监测内容有：圈梁垂直、水平位移监测，深层土体水平位移监测，周边道路路面沉降监测，周边河道沉降监测，基坑（内）外地下水位监测，钢管立柱应力监测，楼板内力监测，地下连续墙内力监测，支撑梁内力监测。本文主要针对深层土体水平位移的监测进行讨论。
青奥工程在基坑支护结构外侧土体中共布设27个深层位移观测孔（CX1～CX27），其中CX3、CX6、CX9、CX13、CX15、CX17、CX19、CX21、CX24、CX26这10个测斜孔是布设在地下连续墙内部的，其长度与钢筋笼长度一致；其他17个测斜孔在地下连续墙外侧布置，其长度大约在62 m。在基坑开挖和地下室主体结构施工期间，在整个基坑支护结构深度范围内，使用测斜仪逐段测量支护结构外侧土体向基坑内的深层水平位移情况（图1）。
图1 测斜孔平面定位示意
4 基坑监测数据与分析
4.1 墙体位移的时间曲线
典型测斜孔实测位移变化如图2～图4所示，测点位移变化分组如表1所示[1]。
1）随着基坑开挖深度的增加，各处墙体水平位移不断增大；
2）不同深度范围内位移增量不同；
3）随着挖深增加，深层土体位移增幅加大，浅层土体位移增幅趋于稳定；
4）位移分别在6 m和13 m深度范围内达到峰值；
图2 CX1位移变化曲线
图3 CX4位移变化曲线
图4 CX19位移变化曲线
表1 CX1、CX4、CX19位移变化分组
5）明挖深度为6.60 m左右，水平位移最大深度为12 m，暗挖至坑底时开挖深度为14.60 m，水平位移最大深度为26 m，因此，深层土体位移约为开挖深度的2倍。
4.2 墙体最大水平位移
根据实测结果，本工程最大开挖深度-20.70 m，位移值与开挖深度比值为0.07%～0.11%，平均比值为0.09%，远小于一般顺作法基坑及逆作法基坑。
如表2所示，逆作法工程地下连续墙最大水平位移远小于顺作法基坑，南京青奥工程墙体水平位移约为顺作法工程的1/4，为其他逆作法工程的1/1.5～1/2.0。
表2 逆作法与顺作法墙体最大水平位移比较
4.3 位移曲线特征
一般逆作法工程首先完成B0层，而后向下进行土方开挖，其位移曲线为抛物线形，如图5所示[2]。
图5 上海廖创兴金融中心大厦典型测孔位移-时间曲线
本工程采用B1作为转换层，施工完B1层后同时向上、向下施工，其位移曲线为M形，如图6所示。
图6 典型测孔累计位移曲线
1）位移曲线为M形，累计位移峰值出现在13 m、6 m深度，谷值出现在9 m深度。
2）本工程开挖深度为-14.60 m，最大累计位移第1峰值出现在13 m深度，约在开挖面上方1.50 m；第2峰值位于6 m深度，约为首次开挖面标高；谷值出现在9 m深度，位于B2层板标高。
3）坑底上方位移峰值大于第2峰值，因第3次开挖土厚6 m，另2次开挖厚4 m，峰值的大小与无内支撑高度有关。
4）水平位移最大影响深度26 m，为开挖深度2倍[3]。
根据上述总结，可得到其位移曲线特征如图7所示。
图7 B1层作为逆作法界面层的位移曲线特征
5 结语
1）采用逆作法施工，墙体位移远小于顺作法工程。南京青奥工程最大位移等同于一般顺作法的1/4、一般逆作法工程的1/2。
2）对于3层地下室，采用B1层作为逆作法界面层时，位移曲线特征与一般工程的抛物线不同，表现为M形曲线；第1峰值位于坑底上方1.50 m，第2峰值位于首次开挖面标高，谷值位于B2层板标高。
3）逆作法施工的墙体位移最大深度为挖深的2倍。
4）逆作法基坑地下连续墙最大位移发生于坑底土开挖时期，随基坑暴露时间的延长，位移不断加大，加快坑底土开挖速度，减短基坑暴露时间，有利于减小地下连续墙水平位移[4-7]。
