软土地区基坑围护设计与监测成果对比研究

潘 海 洋

(上海元易勘测设计有限公司，上海 201203)



软土地区基坑围护设计与监测成果对比研究

潘 海 洋

(上海元易勘测设计有限公司，上海 201203)

针对软土地区的地质特点，结合拟建基坑实际情况，确定了安全、可靠的围护设计方案，在基坑施工过程中，通过基坑监测掌握围护结构变形情况，确保基坑始终处于安全可控的范围内，并结合实际案例对基坑围护设计及监测进行分析，其结果可为上海同类型基坑围护设计与施工提供参考。

软土地区，基坑围护设计，地质条件，周边环境

0 引言

随着经济和城市化建设的不断发展，城市地下空间的开发和利用也因此进入了发展的高潮。上海地下空间的开发利用一直走在全国前列，例如上海北外滩“双子楼”星港国际中心的基坑开挖深度达36 m[1]。

上海地区属于软土地区，软土地区的基坑变形具有发展速度快、变形量大、变形稳定、所需时间较长等特点。目前基坑围护设计计算采用的公式对地层及围护结构均做了相应的简化，与实际条件存在差异，且基坑开挖施工过程中又存在着超挖、降雨、地面堆载等不确定因素，因此对基坑施工过程中进行系统的监测是非常必要的[2,3]。本文对上海莘庄商务区17A-01A地块基坑围护设计及监测情况进行分析，其结果可供上海同类型基坑围护设计与施工提供参考。

1 工程概况

拟建场地位于上海市闵行区，工程基坑为整体2F地下室，基坑形状较为规则，近似长方形(170 m×90 m)，基坑周长约520 m，开挖面积约15 094 m2。根据建筑设计资料及场地标高，基坑地下室的开挖深度10.75 m。

1.1 周边环境

拟建场地基坑南侧、北侧基坑开挖边界线距该侧用地红线最近分别为22.12 m，23.86 m，红线外道路下的管线与本基坑开挖边界线的距离相对较远(2倍基坑挖深范围外)。

基坑东侧：西子国际中心(桩基础)，基坑开挖边界线距该侧用地红线最近约4.98 m，西子国际中心距离基坑开挖边界线最近22.44 m。

基坑西侧：基坑开挖边界线距该侧用地红线最近约4.9 m，用地红线外秀涟路下铺设较多管线，基坑影响范围内电力电缆、燃气管、污水管、雨水管距离基坑开挖边线最近距离依次为6.1 m，8.7 m，14.9 m，18.9 m。

1.2 工程地质条件

根据岩土工程勘察报告，拟建场地基坑影响深度范围内的土层主要围护设计参数如表1所示。

1.3 水文地质条件

对本基坑工程有直接影响的潜水为浅部土层的潜水，潜水位埋深随季节、气候等因素而有所变化。根据上海地区工程经验，基坑围护设计时水位按地面下0.5 m考虑。

场地(微)承压水包括分布于第⑤2层,第⑦层土中，承压水水位埋深的变化范围一般为3.0 m～11.0 m。本工程基坑开挖深度10.75 m，第⑤2层埋深范围约15 m～22 m，经计算对本工程存在影响，可能造成基坑突涌的危险，需采取降压措施。

表1 基坑围护设计主要参数表

1.4 基坑设计等级

根据上海市DG/T J08—61—2010基坑工程技术规范第3.0.3条、3.0.2条的规定综合判定，本工程基坑工程安全等级二级、周围环境保护等级二级。

2 基坑围护设计方案分析

2.1 围护设计方案

根据类似基坑工程的围护方案设计经验，结合本工程实际情况，本工程围护方案选用如下形式：

1)围护体系：本工程基坑围护结构采用φ950@1 150钻孔灌注桩+3φ850@1 200三轴水泥土搅拌桩止水帷幕。灌注桩桩长23.7 m，搅拌桩桩长21.2 m，水泥掺入量20%。

2)支撑体系：因基坑形状(近似长方形)较为规则，支撑形式采用对撑+角撑+边桁架的二道混凝土布置形式。

3)立柱及立柱桩：本工程采用φ800的钻孔灌注桩内插型4L140×140×14钢格构柱作为水平支撑系统的竖向支撑构件。

2.2 计算结果

采用同济启明星软件对上述围护设计方案进行计算，水土计算采用分算的形式。对基坑整体稳定性、抗倾覆、坑底抗隆起等进行验算，计算结果汇总如表2所示。

表2 基坑围护结构计算结果汇总表

3 基坑监测数据分析

为了分析基坑的变形情况，本节选择围护结构深层水平位移、围护结构顶部水平位移、地表竖向位移进行基坑变形分析[4]。

1)围护结构深层水平位移。

从图1围护结构深层水平位移变化曲线可知：基坑第二层土方开挖时，基坑最大位移仅7.19 mm，在基坑开挖第三层土方至底板浇筑完成时，基坑位移变化幅度最大，最大位移出现在坑底以下，深度约为12 m；基坑底板浇筑完成后，变形趋于稳定，但累计变化量较大，为45.70 mm，超过规范允许值。

分析其原因为基坑第三层土方开挖至底板浇筑完成前，是基坑最危险的阶段，基坑此时受力最大。为了减小基坑围护结构的变形，应尽快浇筑底板，减少基坑的暴露时间。另基坑土方开挖未按照设计要求的盆式开挖进行，也会造成基坑变形较大，存在一定的安全隐患。

2)围护结构顶部水平位移。

基坑开挖过程中，围护结构顶部水平位移向基坑内位移，从图2各施工阶段对应水平位移变化曲线图中可以看出，监测点位移变化趋势为先快后慢，在底板浇筑完成后，变化趋于稳定，最大值仅为7.1 mm，未超过规范允许值。

3)地表竖向位移。

从图3可以看出，基坑开挖至基坑回填过程中，基坑周边的地表沉降监测剖面各监测点的沉降情况不同，在距离基坑开挖边线1.0倍～1.5倍基坑开挖深度内，监测点的沉降随着距离基坑边的距离增加而变大，超过一定距离后，监测点的沉降随着距离基坑边的增大而减小，曲线近似呈抛物线形式。本基坑最大地表

沉降为63 mm，距离基坑边线14 m～17 m。

4 围护设计和监测成果对比分析

通过工程实例对比研究，基坑围护设计计算变形和现场监测变形数据基本一致，能够反映基坑变形实际情况，得出以下结论可作为同类工程实践的参考。

1)本基坑开挖深度10.75 m，周边环境较复杂，采用钻孔灌注桩+二道水平钢筋混凝土支撑的围护形式，通过基坑稳定性验算及监测成果，被证明是安全可靠的，其设计思路可供上海同类基坑参考；

2)基坑开挖应按设计要求采用盆式开挖，充分利用基坑的时空效应减小基坑的变形，同时基坑开挖至坑底是基坑最危险的阶段，应及时浇筑底板，缩短基坑暴露时间，减小基坑变形；

3)通过围护结构及地表沉降的监测变形数据可知：基坑变形的影响因素很多，实际监测的变化情况要大于计算的结果，设计时要充分考虑到这些影响因素，采取措施减小基坑的变形，确保工程项目安全。

5 结语

1)基坑监测在基坑施工过程中是必要的，其监测变形数据是反映基坑围护设计计算和施工变形的重要数据，为基坑工程信息化施工提供依据；

2)基坑围护设计过程中在考虑工程特点和周边环境的基础上，应充分考虑基坑施工中的不确定因素对基坑可能造成危险，确保基坑工程的安全；

3)围护设计计算结果和基坑监测数据相互验证，有助于提高基坑施工的安全。

[1] 刘国彬,王卫东.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[2] 石汉生,周念清,周洪波.港湾广场(一期)深基坑变形监测与分析[J].岩土工程技术,2007,21(6):236-237.

[3] 丁勇春,王建华,徐中华,等.上海软土地区某深基坑施工监测分析[J].西安建筑科技大学学报,2007,39(3):90-92.

[4] DG/T J08—2001—2006，基坑工程施工监测规程[S].

A comparative study on retaining design and measurement result of excavation in soft soil area

Pan Haiyang

(ShanghaiYuanyiSurvey&DesignCo.,Ltd,Shanghai201203,China)

Against the geological characteristics of soft soil, combining with the actual situation of proposed excavation, identify a safe and reliable retaining design. In the construction process of the excavation, through the measurement to grasp the deformation of the retaining structure, to ensure that the excavation is always in a safe and controllable range. This paper analysis the retaining design and measurement of the excavation by practical case, the results can provide reference for the retaining design and construction of the same type of excavation in Shanghai.

soft soil area, excavation retaining design, geological conditions, surroundings

1009-6825(2017)14-0077-02

2017-03-28

潘海洋(1988- )，男

TU463

A