福州某深基坑工程监测实例分析

ＦｕｊｉａｎＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

福　　建　　建　　筑

Ｎｏ０３􀅰２０２０Ｖｏｌ􀅰２６１

福州某深基坑工程监测实例分析

(福建省水产设计院　福建福州　３５０００１)

摘　要:通过对福州某深基坑工程支护设计和监测方案及结果进行详细分析ꎬ得到时空效应、及内支撑应力、围护墙与水平位移的变化规律ꎮ

关键词:深基坑工程ꎻ施工监测ꎻ支护结构ꎻ信息化施工

中图分类号:ＴＵ４７　　　　　　文献标识码:Ａ　　　　　　文章编号:１００４－６１３５(２０２０)０３－００９８－０４

朱毅斌

ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆａＤｅｅｐＦｏｕｎｄａｔｉｏｎＰｉｔＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＥｘａｍｐｌｅ

ＺＨＵＹｉｂｉｎ

Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒꎬｔｈｅｔｉｍｅ－ｓｐａｃｅｅｆｆｅｃｔꎬｉｎｔｅｒｎａｌｓｕｐｐｏｒｔｓｔｒｅｓｓꎬｒｅｔａｉｎｉｎｇｗａｌｌａｎｄｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆａｄｅｅｐｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｐｉｔｉｎＦｕｚｈｏｕａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ.

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＤｅｅｐｅｘｃａｖａｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎻＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇꎻＳｕｐｐｏｒｔｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎻＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ

(ＦｕｊｉａｎＡｑｕａｔｉｃＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＦｕｚｈｏｕ３５０００１)

０　引言

近年来ꎬ基坑监测方法有了很大提高ꎬ对于监测数据的分析处理也有了新的进展ꎬ通过监测数据反演土体力学参数ꎬ反馈给设计单位ꎬ实现动态设计、优化设计ꎬ并通过监测数据预测未来一段时间内基坑的变形情况ꎬ从而对保障基坑稳定性、指导施工、动态设计具有积极作用ꎮ本文以福州某大厦基坑开挖为例ꎬ通过对基坑支护结构的监测与数据分析ꎬ研究支护结构应力变化与位移情况ꎬ并及时反馈给设计单位ꎬ实现了信息化施工、动态设计ꎬ进而确保了周边建(构)筑物的安全[１]ꎮ

①素填土１􀆰７０~２􀆰４０ｍ厚ꎻ②淤泥１３􀆰００~１５􀆰００ｍ厚ꎻ③含泥碎砾石０􀆰５０~３􀆰００ｍ厚ꎻ

④粘土５􀆰００~８􀆰００ｍ厚ꎮ

竖向支护桩采用Φ８００冲(钻)孔灌注桩ꎬ于１９９４年施工完成后一直处于停工状态ꎬ直至２００７年下半年开始外围水泥搅拌桩及水平支撑立柱的施工ꎮ

２　基坑支护设计

基坑支护采用Ｃ３０钢筋混凝土冲(钻)孔灌注桩ꎬ桩径Φ８００ｍｍꎬ桩长２２ｍꎬ桩距９５０ｍｍꎬ桩顶设撑ꎮ其支护系统平面图、断面图如图１~图２所示ꎮ

０􀆰５０ｍ厚Ｃ３０钢筋混凝土冠梁ꎬ内设三道水平内支

１　工程概况

某大厦位于福州市五四北路和二环路交叉口的东南角ꎮ基坑北侧为二环路高架桥ꎬ东侧为省老干局高压配电房(２层、框架结构)ꎬ南侧为湖前内河河堤ꎬ铺设有１０万伏高压电缆ꎮ该大厦地上３０层ꎬ地下３约１２􀆰６ｍꎮ

层ꎬ基坑占地面积约２０００ｍ２ꎮ基坑开挖深度

该场地地质土层自上而下为:

作者简介:朱毅斌(１９７０.６－　)ꎬ男ꎬ工程师ꎮＥ￣ｍａｉｌ:９２０２０２１０８＠ｑｑ􀆰ｃｏｍ收稿日期:２０２０－０２－１２

图１　支护系统平面图

２０２０年０３期总第２６１期朱毅斌􀅰福州某深基坑工程监测实例分析􀅰９９　􀅰

图２　支护剖面图

３　监测结果与分析

３􀆰１　监测内容

根据设计图纸及相关规范要求ꎬ对基坑支护结构及周边情况进行了监测ꎮ主要监测内容有:支撑轴力、连续墙后土体深层位移、连续墙顶部水平位移、立柱竖向位移及周边建(构)筑物竖向位移、水位监测等ꎮ测点的布置根据设计图纸及现场实际情况布设ꎬ如图３所示ꎮ

３􀆰２　主要监测成果的监测数据分析

在每道支撑上分别布设６组应力传感器ꎬ应力传感器均布设在支撑梁垂直面两侧ꎬ如图３所示ꎮ支撑应力实际上是支撑对周围土压力的集中反力ꎬ其数值大小及变化情况与施工进程密切相关ꎮ三道支撑的平均应力随时间变化的结果如图４所示ꎮ

由图４分析可见三道支撑应力变化情况如下:

图４　三道支撑的应力随时间变化曲线

变化较平缓ꎬ平均应力在－１０ｋＮ左右ꎮ

(１)基坑的第一道支撑在开挖过程中ꎬ支撑应力(２)第二道支撑在开挖过程中的变化不均匀ꎬ且

数值各不相同ꎬ其大小变化与支撑部件的位置受力不

图３　监测点位布置图

􀅰１００　􀅰福　　建　　建　　筑２０２０年

同及开挖顺序有关ꎬ南北向中间两道支撑的受力变化较大ꎮ开挖至坑底后ꎬ应力达到最大值ꎻ底板浇捣后ꎬ应力逐渐减少ꎬ在拆除第三道支撑时ꎬ应力又逐渐增大ꎮ

(３)第三道支撑的平均应力比第二道支撑的平

及施工工艺等ꎮ监测点如图３所示ꎬ测试结果如图６所示ꎮ

均应力小ꎬ其平均应力约为－７ｋＮꎮ当基础底板浇捣后ꎬ由于基础产生的压力变化和水化膨胀作用ꎬ使得３􀆰３　地下连续墙后土体水平位移第二道和第三道支撑的应力有所下降ꎮ

地下连续墙墙体在土体开挖后ꎬ墙体受力增加产生一定的变形ꎬ通过对围护桩后土体的测斜管监测ꎬ可以适当反映墙体变形ꎮ在基坑四周共布设９个２４ｍ深的测斜管ꎬ东西南北各边主要测试结果如图５所示ꎮ

图５　连续墙后土体深层位移沿深度随时间变化曲线

由图５可见连续墙后土体深层位移沿深度变化如下:

大水平位移处随开挖深度逐渐增大(１)深层位移曲线特征为两端小ꎬ向下移动ꎬ中间大ꎬꎬ且最最终在基坑底面附近处达到最大(南侧ꎬ最大位移变形为４４ｍｍ墙体的水平位移变化速率逐渐增大(２))ꎮ

在第一道支撑做好后到第二道支撑完成前ꎻ当第二道支撑完ꎬ成后ꎬ位移速率有所下降ꎬ但随开挖的继续ꎬ速率又开始增大ꎮ相对位移速率变化较大ꎬ从而引起第二道支撑应力的增加ꎮ

３􀆰４　连续墙顶部水平位移

连续墙顶部水平位移是墙体最直接变形量的反应ꎬ其变形量的大小ꎬ主要取决于基坑的宽度、开挖深度、土层的性质、墙体刚度、入土深度、开挖支撑形式图６　连续墙顶部水平位移随时间变化曲线

从图６可看出连续墙顶部水平位移变化如下:最大水平位移变化均发生在连续墙体中部ꎬ且东侧和南北侧的顶部水平位移相对较大ꎬ这与基坑的宽度较大有关ꎮ

３􀆰５　立柱沉降

除监测连续墙墙体水平位移外ꎬ还要监测土体开挖对地下连续墙引起的隆起或沉降ꎮ同时ꎬ由于基坑的开挖ꎬ在基坑的底部引起隆起或沉降使立柱桩向上或向下产生侧向力ꎬ从而使支撑有失稳破坏的可能ꎮ

立柱沉降点位布设如图３所示ꎮ四周墙体及立柱呈上浮变形ꎬ但变形值均较小ꎬ最大为３ｍｍꎮ这是由于基坑开挖土体卸载回弹ꎬ以及围护墙侧土体侧限

解除ꎬ从而带动了四周墙体及立柱发生向上的位移ꎮ

３􀆰６　周边建(构)筑物沉降

在基坑施工期间ꎬ对邻近场地的道路、湖前河岸、老干局配电房等建(构)筑物进行沉降监测ꎬ具体监测点位如图３所示ꎮ

３􀆰６􀆰１　邻近道路监测

基坑北侧邻近道路沉降最大为５６􀆰７ｍｍꎬ而基坑北侧顶部最大变形为２５ｍｍꎬ说明基坑周边土体变形以沉降为主ꎬ这也与施工期间大型车辆进出荷载有关ꎮ

３􀆰６􀆰２　湖前河岸沉降监测

该基坑南侧河岸埋设有１０万伏高压电缆ꎬ在基坑施工前ꎬ特将电缆暴露ꎬ周围用沙覆盖ꎮ由于南侧基坑支护桩中心距离河岸仅３ｍꎬ为安全起见ꎬ在水泥搅拌桩施工时ꎬ在河道内架设满堂架支撑河道ꎮ邻近河岸最大沉降量为２８􀆰４ｍｍꎬ最小为７􀆰４ｍｍꎬ平均沉降１７􀆰１ｍｍꎮ

(下转第１３１页)

２０２０年０３期总第２６１期蔡有德􀅰基于本科教育的建筑学公开评图制度研究􀅰１３１　􀅰

关于这一方面ꎬ嘉庚建筑学院的学生表现还不够好ꎮ从某个角度来说是老师们没有去特意关注创造更多的机会来让学生锻炼这一技能ꎮ现在学院内的教学ꎬ绝大部分的老师主要强调的还是图纸表达和模型制作等实体的东西ꎬ而对于口头表达则几乎没有要求ꎬ学生只能在不得不上台阐述方案观点的时候自求多福ꎮ

笔者认为ꎬ沟通的技巧是可以后天锻炼学习的ꎬ而这其中的关键就是老师应该为学生创造更多的上台汇报的机会ꎮ这些机会ꎬ可以合理地分布在整个设计过程ꎮ比如ꎬ可以在一草考试之后ꎬ三草完成之后ꎬ以及最后的成图展览之时ꎬ给学生提供３次比较正式的汇报机会ꎬ以锻炼他们的语言表达能力ꎮ

①

重要的转变之后ꎬ指出了“公开评图”在实践过程中所遇到的问题ꎬ并且从理论和实践的角度指出几个需要被关注的方面ꎮ希望能对未来的学科建设和课程改革起到一定的支持帮助作用ꎮ

注　释

①一草考试是嘉庚学院建筑学院陈纲伦院长首创的一个全新的教学环节ꎬ即在每一个课题开始前的第一次课ꎬ会利用三节课的时间ꎬ以考试的形式让学生当堂画出一套完整的一草图纸ꎮ

参考文献

[１]　ＢｏｓｗｏｒｔｈＦ.Ｈ.Ｊｒ.ａｎｄＪｏｎｅｓꎬＲ.Ｃ.ꎬＴｈｏｕｇｈｔｏｎＤｅｓｉｇｎ[２]　ＡｎｔｈｏｎｙꎬＫ.Ｈ..ＤｅｓｉｇｎＪｕｒｉｅｓｏｎＴｒａｉｌ.ＶａｎＮｏｓｔｒａｎｄＲｅｉｎ￣[３]　ＷａｙｎｅＡｔｔｏｅ.ＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＣｒｉｔｉｃａｌＩｍａｇｉｎａｔｉｏｎ.１９７８ꎬ

ｐ.ｘｉｉ.

ｈｏｌｄꎬＮ.Ｙ.ꎬ１９９１ꎬｐｐ.１０７－１１８.１９３２ꎬｐ.７.

ＣｒｉｔｉｓｍꎬＡＳｔｕｄｙｏｆＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＳｃｈｏｏｌｓꎬＳｃｒｉｂｎｅｒꎬＮ.Ｙ.ꎬ

３　结语

本文在梳理了近现代大学建筑教育中的一个很

３􀆰６􀆰３　老干局配电房沉降监测

配电房监测点中ꎬ其最大沉降量为１１􀆰３ｍｍ(Ｆ７点)ꎬ最小沉降为６􀆰９ｍｍ(Ｆ４点)ꎬ平均沉降为８􀆰４ｍｍꎬ相邻沉降差最大为３􀆰８ｍｍ(Ｆ５和Ｆ６点间)ꎬ其相邻沉降差满足规范(ＧＢ５０００７－２００２)规定的０􀆰００２Ｌ的要求(Ｌ为相邻监测点的距离ꎬ单位ｍｍ)ꎬ但顶层楼板出现部缝ꎬ后经修补后ꎬ未再出现新增裂缝ꎮ配电３􀆰７　设计优化

根据监测点数据监测数据反馈分析ꎬ各边中间深部位移较大ꎬ两端较小ꎻ墙顶水平位移变化最大处也发生在墙体中部ꎬ且东侧、南北侧顶部水平位移相对较大ꎮ对原设计两端的内支撑间距适当优化ꎬ并调整各边中部的支撑点位置ꎬ使中部支撑点位根据实际灌注桩施工完成后的位置设置的更为合理ꎮ房运行正常ꎮ

(上接第１００页)

体的暴露时间ꎬ及时架设支撑和浇筑混凝土底板ꎬ以减少基坑的变形和支护结构的变形ꎮ基坑工程具有时空效应ꎬ土侧压力与开挖步骤密切相关及基坑弯处与侧边中部的变形有较大差异ꎮ从连续墙顶部水平位移随时间变化曲线分析ꎬ在不规则深基坑中阳角位置一般为基坑的薄弱位置ꎬ支护变形较基他位置偏大ꎮ

(２)数据反馈设计ꎬ实现动态设计ꎮ从监测结果

表明ꎬ墙体后土体最大变形为４４ｍｍꎬ与墙体的埋深０􀆰３５％ꎬ均在一般工程许可范围内ꎮ数据反馈设计ꎬ加快工程进度ꎬ缩短工期ꎬ节省建设投资ꎬ收到较好的经济效益ꎮ

(３)组织监测ꎬ做到信息化施工ꎮ由于深基坑支(２２ｍ)和基坑的深度(１２􀆰６ｍ)之比分别为０􀆰２０％和

护工程中ꎬ荷载难于确定ꎬ而地质条件和施工条件又较复杂ꎬ所以有必要对整个施工过程进行监测ꎬ这样ꎬ既可以对理论设计的结果进行比较与验证ꎬ又可以将监测的数据进行反馈ꎬ指导施工进程ꎬ做到信息化施工[２]ꎮ

参考文献

建筑工业出版社ꎬ２０１２.

４　结论

通过该工程监测方案的实施和施工过程中的信息化监测ꎬ有效地保护了基坑支护结构和周边环境的安全ꎬ证明设计方案与施工组织是相对有效的ꎬ根据以上分析ꎬ可得出以下几点结论:

(１)合理的土体暴露时间ꎮ基坑开挖中ꎬ深层土

[１]　ＪＧＪ１２０－２０１２建筑基坑支护技术规程[Ｓ].北京:中国[２]　张建全.北京某深基坑工程施工监测与成果分析[Ｊ].工

程勘察ꎬ２０１０ꎬ３８(０２):６６－７０.

体的开挖会引起较大的支撑结构应力与支护结构的位移及土体沉降变形ꎮ施工中应严格控制这部分土