软基某深基坑监测分析与研究.pdf
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1、2023.21 科学技术创新软基某深基坑监测分析与研究陈金辉(上海海洋地质勘察设计有限公司,上海)引言软土主要包括淤泥、淤泥质土和部分冲填土、杂填土及其他高压缩性土,由软土组成的地基即软土地基。由于软土具有含水量高、孔隙比大、压缩性高及抗剪强度低等特点,基坑土方开挖后围护结构在外侧水土作用下极易向坑内位移,引起坑外市政管线及建构筑物的沉降,基坑底板浇筑完成后坑外环境变形仍会持续,软土具有较强的流变特性1-4,一旦被扰动后将需要较长的时间完成应力调整,对坑周环境的安全是极为不利的,因此在基坑土方开挖施工过程中及底板浇筑完成一段时间内均应实施监测工作,确保围护结构及周边环境的安全,尤其围护结构的变
2、形控制5,变形量的大小决定了基坑本体及周边环境的变形量。本文对上海地区某深基坑施工监测成果进行了全面分析及研究,旨在为类似工程安全施工提供一定的借鉴经验。1工程概况1.1工程概况某深基坑平面尺寸为 8 m4 m,开挖深度 11.5m,采用灌注桩围护结构,灌注桩桩长 25 m;桩外设置双排高压旋喷桩作为止水帷幕。基坑沿竖向设置 3 道型钢支撑。1.2地质条件1.2.1地基土构成场地地基土构成见表 1。表 1场地地基土构成1.2.2承压水场地分布的承压水为t、2层微承压水及层承压水,对于层埋深较大,根据最不利条件初步估算,以层层面最浅埋深 30.60 m,微承压水水头埋深3.0 m,发生水土突涌的
3、临界开挖深度约为 14.50 m,故本基坑不存在承压水突涌风险。1.3周边环境考虑到场地地质条件以软土为主,监测工作实施前对基坑周围 3 倍范围内的环境做了详细调查,基坑摘要:软土地基深基坑工程桩、围护结构、防渗体系、土方开挖及拆撑施工过程中会引起支护结构及周边环境的变形与应力变化,通过对基坑支护结构及周边环境进行监测,获取准确可靠的变形与应力变化信息,施工过程中将各测项的变形与应力变化信息进行综合分析,判断基坑开挖的安全风险,实时调整施工工艺,为基坑开挖的安全进行保障护航。本文对软基某深基坑监测成果进行了综合分析,研究了变形及应力变化的成因,旨在为类似地质条件的深基坑安全施工提供参考依据。关
4、键词:软基;深基坑;防渗帷幕;挤土效应中图分类号院TU473文献标识码院A文章编号院2096-4390渊2023冤21-0137-04层号 土层名称 层厚(m)层面标高(m)1 杂填土 1.505.50/2 浜底淤泥 0.301.00/12 粉质粘土 1.27 3.750.54 淤泥质粉质粘土 6.83 2.63-1.21 T 粘粉夹淤粉 2.74 1.92-5.53 a 灰色粘土 5.59-4.608.57 灰色淤泥质粘土 5.58-4.439.21 1-1 灰色粘土 5.69-10.16-14.56 1-2 灰色粉质粘土 4.57 16.13-20.77 2 灰色砂质粉土 4.90-18.
5、38-20.93 3 灰色粉质粘土/-18.91-26.63 暗绿色粉质粘土 2.85-21.25-25.63 砂粉夹粉粘 未揭穿-25.83 作者简介:陈金辉(1978-),男,本科,工程师,研究方向:岩土工程。137-科学技术创新 2023.21周边主要分布有 1 层混凝土结构建筑物、河道桥梁、河道防汛墙、给水及信息管线。其中 1 层厂房建筑位于基坑北侧,与基坑净距约 12.24 m;桥梁位于基坑东南侧,与基坑净距约 11.62 m;河道防汛墙位于基坑东侧,与基坑净距仅 1.72 m;500 给水管位于基坑南侧,与基坑净距约 6.7 m。2监测点布置本基坑开挖深度为 11.5 m,安全等级
6、为二级,环境保护等级为二级,综合基坑安全等级及环境保护等级判定本基坑的监测等级为二级,监测点布置根据基坑监测等级进行设置。本基坑设置了灌注桩深层水平位移、围护顶部竖向及水平位移、支撑轴力、坑外地下水水位、坑外地表竖向位移、周边管线及建构筑物竖向位移等监测项目,各监测项目之间形成监测断面,以综合分析监测数据之间的关联及成果的准确性与可靠性。基坑本体监测点布置见图 1。图 1基坑本体监测点布置3监测成果及分析3.1灌注桩深层水平位移监测灌注桩围护具有刚度大、施工影响小等优点,特别适用于开挖深度在 15 m 以下的深基坑。基坑土方开挖后,灌注桩两侧明显压力差,在坑外水土荷载共同作用下灌注桩逐渐向坑内
7、位移,由于本基坑平面尺寸小,空间效应的影响较小,钢支撑的安装速度较快,大大削弱了基坑暴露引起的时间效应,加之灌注桩自身具有较大的刚度,土方开挖过程中引起的围护结构变形总体不大,底板浇筑完成后灌注桩最大深层水平位移仅 14.02 mm,远小于类似深度的深基坑变形量。基坑底板浇筑后,随着混凝土强度的快速增长,底板自身的板撑作用发挥明显,快速抑制了灌注桩向坑内的位移;支撑拆除过程中,坑内外应力平衡再次改变,灌注桩向坑内产生了少量位移,监测末期灌注桩向坑内的水平位移已收敛。各工况 P2 孔深层水平位移曲线见图 2,监测末期各测孔最大累计位移量见表 2。表 2监测末期围护结构深层水平位移统计图 2各工况
8、 P02 深层水平位移曲线可以看出,各工况下基坑长边的灌注桩深层水平位移较短边要大,主要因为基坑平面尺寸小,在坑周相同荷载作用下长边更易产生水平位移。监测末期各测孔的最大水平位移均位于坑底以上部位,主要与坑底高压旋喷加固有关,坑底满堂加固后有效提高了被动区水平抗力,基坑开挖到底后围护结构的最大位移孔号 最大累计水平位移(mm)发生深度(m)P1 13.84 8.5 P2 17.95 10.0 P3 13.36 9.5 P4 19.26 10.0 138-2023.21 科学技术创新量相应发生在未进行加固的坑底以上部位,可见坑底加固对减小围护结构的总体变形及变形部位均有调节作用。3.2围护顶部竖
9、向位移监测基坑土方开挖是坑内卸荷的过程,一般会使围护隆起,若施工过程中孔底有较厚的沉渣,基坑土方开挖卸荷过程中极易造成围护结构的沉降,尤其在开挖初期这种沉降相对明显,当沉降达到一定量值后围护结构与底部土体形成了相对密贴,沉降可能向隆起转换,本基坑围护顶部竖向位移历时过程曲线见图 3。第二层土方开挖过程中,围护顶部持续下沉,主要有两个原因,一是桩底沉渣引起的桩身下沉,二是坑周作业机械等形成的附加应力在桩周产生了负摩阻力引起桩身下沉,故第二层土方开挖过程中围护顶部沉降速率在整个基坑施工期最为明显;随着桩底与土体的逐渐密贴,土方开挖引起的桩身沉降速率逐渐减缓,第三层土方围护顶部竖向位移历时过程线表现
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