1、復雜環(huán)境下深基坑施工變形控制及監(jiān)測數(shù)據(jù)分析方法李甲甲一、工程概況1. 周邊環(huán)境概況上海金虹橋國際中心位于虹橋功能拓展區(qū)地中心地帶，東臨婁山關路，基坑東側距離婁山關路 14.8m,與天山第二幼兒園和天悅小區(qū)居民住宅最近距離為 33m南至婁山關路455弄，其中2129號為兩幢70年代建造地5層居民住宅， 基坑距離21.23#和2529#僅為11m西接古北路，距離申菱大廈10KV變電站 7.1m；北靠茅臺路，基坑與茅臺路小區(qū)居民住宅和長房國際廣場距離24.5m.-路丄 . 煤氣 150 H0.00 (1984,8) S0.8006S8變一二-% 一曹嚴站 -(電電皿 二供供規(guī)劃紅線天山新村 第二幼兒

2、園0 0 0 H HH水水氣 雨污煤5I婁婁!|I5I>I山工程地理位置及周邊建筑物管線示意圖2 -0S4副食品商場9 8 4 0 1S9)S0 6 1 4 6息水水水水信配雨污配話電內(nèi)市中本工程周邊地下埋設供電.雨水.污水.配水.信息.煤氣等管道.東側婁山關 路上信息管線距離基坑最近13.3m,其余管線距離15.7m32.3m不等；南側居民 小區(qū)中有一煤氣支管，距離基坑7.5m；北側茅臺路地供電管道距離基坑最近處僅 為5.4m,其他管道距離基坑14.5m22.3m不等.2.基坑概況本工程基坑面積約3.05萬m,原圍護設計方案按主樓區(qū)域和商業(yè)裙房區(qū)域 地位臵分為兩部分，為保證南側建筑地安

3、全，經(jīng)專家及業(yè)主意見，將主樓基坑調(diào)整 為一大一小坑后 , 基坑分為三個部分：主樓大坑 . 主樓小坑和裙樓基坑 .現(xiàn)階段施工地是主樓大坑,平面尺寸為86.8mx 134.6m,地下四層,實際開挖 深度為20.4m,電梯井落深處挖深達25.1m；3. 圍護結構體系概況 本工程基坑四周地圍護結構采用兩墻合一地地下連續(xù)墻圍護結構 , 地墻厚1m,主樓區(qū)墻深42m,商業(yè)裙樓區(qū)墻深39m.兩塊中間地分割區(qū)域采用鉆孔灌注排 樁擋土 +止水帷幕地圍護結構形式.主樓基坑小坑與大坑之間采用11001300 地鉆孔灌注排樁作為分隔墻 . 支撐體系均采用四道鋼筋混凝土支撐 .本工程施工中地特 .難點是基坑開挖深 ,

4、環(huán)境復雜, 變形控制嚴 , 環(huán)保要求高 , 在制訂施工方案時要給予充分重視 , 制訂有針對性地具體措施 .二、 圍護施工及土方施工方 案選擇本工程主樓基坑面積 1.35萬m,挖深為20.4m,其中電梯井落深處挖深達 25.1m.為減小大體量地土方開挖給周邊環(huán)境帶來地影響，充分利用時空效應，將土方開挖與支撐形成有效地結合起來 , 及時 . 快速地形成支撐 , 我們對基坑開挖地 平面分塊和施工流程進行了重點優(yōu)化 . 通過科學 . 合理地安排施工流程 , 減少圍護 體系地變形 , 保護周邊環(huán)境 .1、 合理劃分施工分塊在基坑開挖過程中 , 充分利用時空效應 , 采取分皮.分塊.分層, 將主樓基坑劃

5、分為若干個分段 , 采用“盆” . “島”交替地開挖方式 , 不間斷地連續(xù)土方作業(yè) , 將挖土和支撐緊密聯(lián)系 . 穿插施工 , 在土體暴露后最短地時間內(nèi)形成支撐體系 , 減 小基坑及周邊環(huán)境變形.根據(jù)主樓區(qū)基坑南北長約160m,東西寬約90m地情況,將 基坑合理地開挖分成I . II .川三個區(qū)塊進行，I . U兩個區(qū)塊每個區(qū)塊分別分為 等若干個分區(qū)，川區(qū)支撐分成三個分區(qū)形成，主樓基坑一共分為11 分區(qū)進行開挖 .主樓區(qū)基坑挖土分塊平面示意圖2、科學制定施工流程為保證周邊環(huán)境，特別是南側建筑和臨近管線地安全，我們科學地制定“保 留南側突擊北側”地原則，對南側臨近重點保護建筑地基坑區(qū)域土方滯后開

6、挖 每次土方開挖先施工I U兩個區(qū)塊地，南側基坑地川區(qū)塊暫緩大面積施工，逐步 進行土方抽條開挖，通過延長土體應力釋放時間，減小基坑變形待I U兩個區(qū) 塊基本支撐形成后，再集中力量在最短地時間內(nèi)完成川區(qū)塊支撐施工，最終形成完成地支撐體系 “保留南側突擊北側”地挖土原則作為保護南側建筑地重要 手段,在方案專家評審中得到專家地一致認可.具體流程為：每道支撐形成后，利用支撐養(yǎng)護期間，首先進行盆式開挖，I C.I D. n A . n B四個分區(qū)地敞開部位開挖深度為 2.5m,為挖機進入支撐下創(chuàng)造條件, 待上一道支撐強度達到設計要求后,采用島式開挖,形成I A. I B區(qū)域地角撐和 n a. n B區(qū)域

7、地對撐,以保證基坑地穩(wěn)定.然后再將I區(qū)剩余土方施工完成,形成 I C支撐.隨后再將n區(qū)剩余土方施工完成,形成n c. n d支撐.川區(qū)在i . n兩個 區(qū)塊土方開挖時，按照每段不超過20m地寬度進行抽條土方開挖，每次開挖深度 為2.5m,在I . n兩個區(qū)塊支撐形成后，在抽條挖土完成地基礎上，首先進行川C區(qū)域地形成支撐，使基坑南北向對撐提早形成，隨后川A.川B兩個區(qū)同時形成整 道支撐.I-B區(qū)-A區(qū)Dn-B區(qū)I-C區(qū)n-c區(qū)m-A區(qū)n-D區(qū)分層開挖支撐形成流向:pSn B 區(qū) l_皿-C區(qū)m-B區(qū)圖例：土方開挖2.5m深區(qū)域土方、支撐完成區(qū)域本工程基坑施工地難點是開挖深.環(huán)境復雜,變形控制嚴，

8、環(huán)保要求高.挖土方案要確保變形小，方便施工，杜絕安全事故，使周邊原有地下管線.鄰近房屋.道路不開裂.不折斷,保持正常運行，使工程施工能順利進行.三、 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析方法本工程監(jiān)測方案主要測項有：土體與墻體深層測斜 ,周邊煤氣 .給水.電力. 電信管線地沉降與水平位移 （間接測點）, 道路及鄰近建筑物沉降 ,圍護體上端垂 直與水平位移 ,立柱樁變形,坑外水位觀測 ,坑底回彈變形,支撐軸力,墻體應力等 12大項.根據(jù)施工進程 ,監(jiān)測所提供地數(shù)據(jù)可信 ,對現(xiàn)場施工都具有指導意義 ,實 現(xiàn)了信息化施工要求 . 下面介紹在實際信息化施工中一些好地監(jiān)測數(shù)據(jù)分析方 法.31 墻體測斜數(shù)據(jù)分析地墻測斜曲線圖數(shù)據(jù)

9、分析該項數(shù)據(jù)是基坑安全施工地重要指標 , 能及時提供在土方支撐施工時圍護 體系自身地失穩(wěn)信息 .土體一旦暴露 ,圍護體系內(nèi)外水平方向土壓力不平衡 ,導致 地墻變形 , 地墻測斜曲線圖（深度 -變化量）圖一反應地是 3個月以來自第一皮土 方支撐施工開始 ,到第三皮土方支撐施工期間東南西北四個方向在跨中處 , 地墻 變化情況 ,該圖反應出在相同地挖土方流程下 , 地墻測斜地變化隨著挖深深度地 變大而變大 , 對此, 根據(jù)在一 .二皮土方開挖時地墻測斜變化數(shù)據(jù) , 得出經(jīng)驗 , 在完 成對于基坑中心部分地盆式開挖后 , 對于靠近地墻邊地土方分層開挖施工控制 , 較大地影響到了測斜數(shù)據(jù)地變化 .地墻測

10、斜曲線圖（深度 - 變化量）圖二反映第一皮至第五皮土方支撐施工期 間各方向主要點位累計變化量情況 ,土體一旦暴露 ,需立即展開支撐施工 ,并帶砼 澆筑完成達到強度后 , 測斜數(shù)據(jù)開始減緩 . 但對于土體暴露早地區(qū)域 , 數(shù)據(jù)顯示累 計變形是最大地 ,因此對于第三皮第四皮土方開挖時 , 控制挖機在掏土時嚴格按 照分皮分層開挖地原則執(zhí)行 , 每層挖深不超過 2米, 對于一.二皮土方開挖時變形 較大地區(qū)域 , 比如四個方向跨中位臵處土方 , 放在最后開挖 , 數(shù)據(jù)顯示 , 有效地控 制了測斜地變形 , 實現(xiàn)了信息化指導深基坑施工地要求 .31,3 墻體與土體測斜變形地關系 本工程設計要求 ,墻體與土

11、體均要設測斜監(jiān)測點 , 根據(jù)本工程兩者監(jiān)測所得數(shù)據(jù) , 其平均比值,土體較墻體小約10% （幅度為9%14%）.因墻體是半剛性體變形, 土體是塑性體變形 , 與滯后影響有關 . 建議今后遇到同類工程只測一項 , 以增減 其比值即可 .32 環(huán)境變形監(jiān)測數(shù)據(jù)分析本工程環(huán)境變形 , 以東側婁山關路地下管線為主 ,以間接測點為主 ,直接測點 為輔, 道路及鄰近建筑物沉降變形均為直接測點 , 管線監(jiān)測是在樁基施工時開始 . 321管線沉降曲線圖數(shù)據(jù)分析管線沉降曲線圖（時間 -沉降量）圖三 中, 將各階段施工時間及工況插在曲 線圖中,可見在三軸攪拌樁 . 旋噴施工期間地沉降速率是最大地 ,根據(jù)數(shù)據(jù)情況分

12、 析及三軸攪拌樁 .旋噴施工特點 , 該階段施工帶來較大地土體擾動 , 導致變形情況 較大.管線沉降曲線圖（點間距 -沉降量）圖四 中, 相鄰兩點間距離在 15米左右, 該管線在跨中處沉降量最大 ,該管線距離基坑邊 20米距離, 自第三皮土方施工開 始變形較大 .322 地下管線分階段施工平均沉降量與速率 由各個施工階段地沉降變形量及速率匯總數(shù)據(jù)可知：各類管線地平均沉降變形量,煤氣為78. 51 mm電力為76. 68 mm電信為86. 25 mm給水為89. 04 mm其差異沉降較為均勻.（2） 在三個土方開挖階段中 , 各點沉降變形曲線顯示出其值與距離關系密切 , 越近 點變形反映早 ,

13、遠則反映越慢 , 但到后一階段速率會加快 .3. 2. 3鄰近建筑物沉降分析本工程重點保護建筑物為主樓南側兩幢居民房屋, 該房屋為 70年代建造素混凝土基礎預制板結構 , 該房屋距離主樓基坑南邊僅 8米, 對于該區(qū)域施工 , 其建筑 物監(jiān)測數(shù)據(jù)需重點作為指導施工地依據(jù) . 從數(shù)據(jù)測定分析 , 兩幢房屋其沉降最大 點位靠近主樓基坑跨中位臵 , 自第三皮土方開挖起 , 房屋沉降變大 , 可見在本工程 施工中由土方施工帶來地水平方向土體擾動對于建筑物地沉降有較大影響 .F3-1F3-212MF3-810M12MF3-7F3-314MF3-412M-32.9214M6/15-7/514M15M15M14M10M10M14M15Mb -ra. - 15MailfTF3-1F3-2F3-3F3-412M14M12M三維建筑物沉降累計總量變化曲面圖（點間距 -沉降量）圖五本基坑工程土方施工實踐證明，圍護設計.土方開挖施工是成功地.根據(jù)環(huán) 境保護要求高.變形控制嚴地特點，既要遵循時空效應理論，又要結合工程實際， 正確制訂土方開挖方案，