泉州和昌贸易中心深基坑施工变形监测分析

潘志平 李庶林 黄波 高真平

(1.厦门大学 福建厦门 361005；2.中建海峡建设发展有限公司 福建福州 350003)

泉州和昌贸易中心深基坑施工变形监测分析

潘志平1,2李庶林1黄波1高真平1

(1.厦门大学 福建厦门 361005；2.中建海峡建设发展有限公司 福建福州 350003)

以泉州和昌贸易中心大深基坑为研究背景，对基坑的支护结构安全和周边环境变形问题进行监测。基于现场监测数据，重点分析了施工过程中不同深度下围护桩的水平变形规律，支撑梁钢筋应力随时间的变化规律，分析结果表明基坑的支护结构是安全的。同时，分析了基坑周边建筑物、地表、地下管线沉降量随时间的变化规律，得出建筑物整个沉降过程呈近似线性变化，而地表和地下管线沉降分为快速线性沉降、低速线性沉降、沉降速率增长、沉降速率减小、沉降趋于稳定5个阶段。以上沉降变形均在设计允许范围内，表明该工程设计达到了预期效果。

深基坑；变形监测；支护结构；周边环境

1 工程概况

泉州和昌贸易中心位于丰泽街黄金地段，北临丰泽街，西面与世贸中心酒店隔路相望，南侧与和昌二期安置房相依，东侧与中国银行大厦隔路相望，总用地面积为3.4万m2。该工程为1座超高层建筑、3座高层建筑及4层大商场的建筑群，设有4层整体大地下室，总建筑面积约19.4万m2，其中地下室面积约6.7万m2，地下室单层面积约1.7万m2。

该工程地下室南北宽92.1m～128m，东西长187.807m～197.5m，+0.00相当于黄海高程6.100m；地下室底板面标高为-18.100m，底板厚1m，垫层厚0.15m，基坑开挖深度为19.25m，为大深度基坑。主楼范围内采用大筏板承台，最大厚度4.8m，垫层厚0.1m，局部开挖深度22.90m，开挖总量约35万m3。

1.1 地质条件

各土层物理力学参数见表1，各土层分别为：

(1)杂填土：松散～稍密，以粘性土为主，含数量不等的碎块石、碎砖、砂土等。

(2)粉质粘土：可塑为主，局部软塑，含高岭土、氧化铁，干强度较高，韧性较高。

(3)淤泥：饱和，流塑，含腐植质，有机质，个别烂木、贝壳、云母片等。

(4)粉质粘土：饱和，可塑～硬塑，中粗、细砂等，干强度较高，韧性中等。

(5)含淤泥质粉质粘土：饱和，软塑～可塑，干强度中等，韧性中等。

(6)粗(中)砂：饱和，中密，以中粗砂为主，级配较均匀，含泥量 12%～26%。

(7)残积(砾)砂质粘性土：可塑～硬塑，手捻呈粉土～砂土状，干强度高，韧性低。

(8)全风化花岗岩：力学性能接近残积土，手捻呈粉土～砂土状。

(9-1)强风化岩①：岩芯大都风化成土状，手挤压呈砂土状，为极软岩，极破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。

(9-2)强风化岩②：岩芯风化成土状，手挤压呈砂土状，为极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。

表1 土层物理力学参数

(9-3)强风化岩③：局部岩块强度接近中等风化岩。极软岩，易破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。

(10)中风化花岗岩：致密，较硬～坚硬岩，花岗结构，块状构造，节理、裂隙发育，岩体基本质量等级Ⅲ～Ⅳ级。

1.2 支护方案

图1为基坑支护剖面图。该工程基坑支护采用3层内撑式排桩支护结构，第一、二、三层支撑均采用方形钢筋混凝土支撑，围护桩采用旋挖灌注桩桩型，南侧桩径Φ1 100mm，桩中心距1 300mm，其它部位桩径Φ1 000mm，桩中心距1 200mm，桩长为23.5m～30.3m。围护桩外侧采用Φ850@600三轴搅拌桩进行止水挡土，在有(6)粗中砂位置，在三轴搅拌桩底部2m范围内采用三重管高压旋喷桩Φ1 000进行加强止水。内支撑采用钢筋混凝土桁架支撑，节点下设置87根立柱桩，立柱桩(支撑桩)采用格构式钢柱与(冲)钻孔灌注桩(Φ900)组合桩。

图1 基坑支护结构剖面图

2 监测方案

为确保基坑开挖及降水期间支护结构及周边建筑物、道路、地下管线的安全，根据有关规范[1-5]、 设计要求和工程经验[6-7]，在施工期间对支护结构和周边环境进行监测。主要监测“围护桩水平位移(测斜)、坡顶水平位移、坡顶沉降、立柱水平位移及沉降、围护桩桩身应力、支撑梁钢筋应力及围护桩侧向土压力，周边建筑物的沉降、倾斜及水平位移，周边道路、地表及地下管线沉降，地下水位，土体分层沉降”。基坑监测主要测点见图2。

图2 基坑监测点布置平面图

3 支护结构监测

3.1 围护桩水平位移监测

图3为测斜点C2、C6、C8、C10、C15、C19实测的桩体水平位移随开挖深度的变化曲线。从图3中可知，围护桩水平位移随深度增加先增大而后略微减小，然后再增大，深层水平位移近似呈现出侧向“M”形，总体上表现为中间大两头小的“鼓肚”现象，其最大水平位移大部分出现在深度为10m上下的地方。

通过对比测斜点监测结果及所在位置，位移较大的C10、C15监测点均在基坑边的中间位置，且不在支撑轴垂直支撑范围内，而其余测点均靠近坑角或位于支撑轴垂直支撑的位置。

根据监测结果，各测点中水平位移最大值在16.56mm～44.06mm之间，小于设计允许值45mm，表明围护结构对于深层土体水平位移有较好控制效果。

图3 围护桩水平位移监测结果

3.2 支撑梁钢筋应力监测结果分析

图4为2014年基坑第二道支撑梁Z2-5、Z2-6、Z2-7、Z2-8、Z2-9、Z2-10的钢筋应力随时间的变化曲线。从图4中可知，支撑梁钢筋应力随时间而增大，从9月开始，应力增长速度减缓而趋于平稳。

通过现场监测数据分析可知，当基坑开挖较浅(8.8m)时，主要是第一道支撑梁受力；当基坑开挖较深(13.7m)时，主要是第二道支撑梁受力。第一道支撑梁最大钢筋应力-134.02MPa～-12.73MPa(“-”负值表示受压，下同)，第二道支撑梁最大应力-221.18MPa～-24.84MPa，第三道支撑梁最大应力-109.21MPa～-0.22MPa，均在设计允许强度范围内。

从图4可以看出，支撑梁应力先快速增大，然后增长趋于缓慢，接着又快速增大，最后逐渐趋于稳定，可大致与施工工况相对应。

图4 支撑梁钢筋应力与时间关系曲线图

4 基坑工程周边环境监测

4.1 建筑物沉降监测结果分析

根据监测结果，基坑在开挖施工过程中，周边建筑物沉降变形正常，监测点(1#～45#)累计沉降量为1.20mm～6.44mm，远小于设计允许值30mm，沉降量最大值出现在28#测点，且各测点监测结果的变化速率均比较稳定。

图5是32#～35#测点对基坑工程西侧世贸酒店的沉降监测结果，从图5中可以看出，各测点沉降量均与时间呈现出较好的线性关系。

图5 建筑物沉降与时间关系曲线图

4.2 周边地表沉降监测结果分析

根据监测结果，在基坑开挖施工过程中，监测点沉降变化正常。各测点累计变化量为9.36mm～29.35mm，沉降量最大点在D6测点，均在设计允许范围内(30mm)。

图6为对D5～D6测点对丰泽街地表监测结果随时间变化关系图，从图6中可以看出，曲线呈现近似“S”形，地表沉降可以分为5个阶段：①快速线性沉降；②低速线性沉降；③沉降速率增长；④沉降速率减小；⑤沉降趋于稳定。

将地表沉降5个阶段与施工工况对应起来分别为：①开挖至-8.8m并加第二道内支撑；②开挖至-13.7m并加第三道内支撑；③开挖至-19.3m；④基坑开挖施工结束⑤基坑变形随时间趋于稳定。

图6 地表沉降与时间关系曲线图

4.3 地下管线沉降监测结果分析

根据监测结果，各测点累计变化量为8.27mm～29.63mm，沉降量最大点在G2测点，均在设计允许范围内(30mm)。

图7是对G2～G5测点地下管线监测结果随时间变化关系图，从图7中可看出，曲线形状与地表沉降曲线相似，亦可以分为上述5个阶段，分别与5个施工工况相对应。

图7 地下管线沉降与时间关系曲线图

5 结论

在基坑工程实测数据基础上，重点分析了支护结构和周边环境的监测数据，得到如下结论：

(1)围护桩水平位移和支撑梁钢筋应力均在设计值范围内，说明采用排桩支护、三层钢筋混凝土梁支撑是安全合理的，这种支护方式对于类似工程具有借鉴意义。围护桩水平位移近似呈现出侧向“M”形，总体上表现为中间大两头小的“鼓肚”现象；围护桩在基坑边的中间无垂直支撑部分易产生较大位移，施工过程需提高警惕。

(2)周边建筑物监测结果表明，建筑物沉降与时间呈现出较好的线性关系，且沉降量远小于设计值，说明本基坑工程开挖对周边建筑物影响较小。

(3)地表与地下管线监测结果表明，其沉降过程可以分为5个阶段：快速线性沉降、低速线性沉降、沉降速率增长、沉降速率减小、沉降趋于稳定，分别与施工工况对应。

[1] GB50497-2009 建筑基坑工程监测技术规范[S].北京：中国计划出版社，2009.

[2] JGJ120-2012 建筑基坑支护技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[3] JGJ8-2007 建筑变形测量规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2007.

[4] GB5007-2011 建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[5] GB50021-2001 岩土工程勘察规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[6] 将冲，周科平，胡毅夫.深圳平安金融中心基坑围护结构变形监测分析[J].岩石力学与工程学报，2012，31(增1):3383-3389.

[7] 徐希萍，杨永卿.深基坑支护技术的现状与发展趋势[J].福建建筑，2008，116(02)：34-36.

[8] 张忠苗，房凯，刘兴旺，等.粉砂土地铁深基坑支撑轴力监测分析[J].岩土工程学报，2010,32(增1)：0426-0429.

[9] 逄铁铮，方勇生，覃卫民.厦门梧村隧道明挖深基坑施工监测分析[J].岩石力学与工程学报，2013，32(增1)：2751-2757.

Deformation monitoring and analysis of deep foundation pit construction of Hechang Trade Center in Quanzhou

PANZhiping1,2LIShulin1HUANGBo1GAOZhenping1

(1.Xiamen University Xiamen 361005；2.CSCEC Strait Construction and Development Co.，Ltd，Fuzhou 350003)

Taking the big and deep foundation pit of Hechang Trade Center in Quanzhou as the research background, the safety of the supporting structure of foundation pit and the deformation of surrounding environment were monitored.Based on the monitoring data, the law of horizontal deformation of retaining piles in different depth in construction process was focused analyzed, as well as the variation law between stress of steel bar in supporting beam and time, and analysis results show that the foundation pit supporting structure is safe.At the same time, the variation law between subsidence of buildings, ground and underground pipelines around the foundation pit and time was analyzed, and it is concluded that the whole subsidence process of buildings is presented as approximate linear transformation, and the subsidence of ground and underground pipeline can be divided into five stages: fast linear subsidence, slow linear subsidence, increasing stage of subsidence rate, reducing stage of subsidence rate, stage of tending to be stable.The above subsidence is in the allowable range of design, which shows that the expected effect of design in the project is achieved.

Deep foundation pit; Deformation monitoring; Supporting structure; Surrounding environment

潘志平(1985.1- )，男，工程师。

E-mail:406181202@qq.com

2016-09-05

TU473

A

1004-6135(2016)12-0052-04