深基坑SMW工法桩环梁支护结构的监测

□文/徐莉莉 董 澎

工程概况

西安道地下停车场工程位于和平区西安道、柳州路和营口道3条路围合地块，占地面积8 250 m2，地下建筑面积19 512 m2，地上建筑面积1 091 m2。设计标高±0.000相当于大沽水平标高3.50 m，室外地坪+0.20 m。地下为平面移动机械式4层立体车库，埋深约12.5 m，基坑最大深度12.65 m；地上局部1层，其他部分利用车库屋顶覆土绿化，形成立体园林景观。

周边情况及地质条件

周边情况

工程地处市区繁华地段，周边道路地下管线、电缆错综复杂，各类建筑均与基坑相隔一条马路且周边道路交通繁忙。南侧西安道距基坑边缘仅10 m，距基坑边缘约26 m是天津市第一中学15层宿舍楼；东侧柳州路距基坑边缘仅8 m，路东为胸科医院；西北侧营口道距基坑边缘约21 m；北侧为津汇广场写字楼。基坑开挖所面临的岩土工程问题较多，周围环境复杂，因此选择适宜的支护、降水方案，确保周围建筑物、道路和周边管线安全至关重要。

地质条件

基坑开挖涉及土层分布情况见表1。

表1 各层土质特征

地下静止水位埋深1.40～1.50 m，相当于标高2.06～1.97 m，表层地下水属潜水类型。埋深约20.00 m以下粉土（4b）为微承压水层，微承压水层承压水头埋深约5.00 m，相当于大沽水平标高-1.40 m左右。

基坑支护及降水方案

基坑支护方案

基坑呈三角形，西北侧110 m，南侧95 m，东侧85 m。根据地下建筑物平面布局、桩基布置、用地情况以及场地周边环境综合考虑，基坑支护方案选用SMW工法桩+2道钢筋混凝土环梁内支撑体系。SMW工法桩径φ850 mm，桩间距600 mm，有效桩长23.5 m。每根水泥搅拌桩内插热轧H型钢，型钢间距600 mm，有效长度20.5～21.0 m。水泥搅拌桩长度超过型钢目的在于将承压水层截断，在施工降水时不会发生串井，使用SMW工法桩优点在于此桩既挡土又止水且占地少，内插的H型钢可拔出回收，降低工程造价。

支撑结构包括水平支撑系统和支撑柱。水平支撑系统根据结构楼层的标高和SMW工法桩受力合理性来布置，包括帽梁、腰梁、2道环梁及辐射撑；帽梁与第1道环梁标高-1.1～-1.8 m，腰梁与第2道环梁标高-6.85～-7.5 5 m，采用3个不同直径的环梁相切，在环梁与环梁、环梁与帽梁、环梁与腰梁相切部位采用现浇板连接并加强，角部做成辐射支撑形式。支撑柱采用灌注桩和钢格构柱，灌注桩部分桩径φ800 mm，有效桩长20 m，钢格构柱部分与钢筋笼焊牢一并下入，钢格构柱轴线与支撑轴线垂直和平行。

基坑降水方案

基坑内设21口大口井降水并提前做成，降水15 d后进行开挖。开挖至坑底标高时沿基坑周边做等粒径碎石盲沟，盲沟随挖随填形成300 mm宽、400 mm深，与降水井相连组成排水系统。降水井采用φ500 mm无砂水泥管，保证抽水不抽泥。基坑周围设观测井8口，该井兼做回灌井，井深14.5 m，成井要求同降水井，井口高出地面0.5 m。基坑内设减压井2口，井深23.5 m，由钢管与滤管组成，自现地坪至大沽标高-17.7 m为钢管部分，-16.7 m至井底为滤管部分，钢管与滤管在-16.7～-17.7 m处衔接，衔接部分密封不得漏水，-17.2 m至井底在滤管外回填等粒径碎石滤料，-17.0～-8.5 m即基础设计标高-12.0 m范围内在钢管外回填粘土球，以确保减压井只能排出承压水而不与潜水层连通。基坑地表面周边做截水沟，防止地面水流入基坑。

监测项目

基坑较深且面积较大，周边环境复杂，因此基坑侧壁安全等级按一级考虑，为确保基坑实施顺利进行，同时保证相邻建筑物、道路的安全，在基坑开挖时进行现场监测。监测项目包括：围护结构墙顶和支撑系统的水平位移监测；支撑系统的垂直位移检测；支撑构件的内力及挠曲变形监测，包括帽梁、腰梁、环梁及辐射撑等的内力及挠曲变形；基坑围护结构沿垂直方向水平位移的监测；支撑柱沉降或隆起；场地周围建筑物、地下设施、道路和管线的沉降监测；周边道路水平位移监测。

基坑报警值：基坑变形预警值为55 mm，位移不稳定且超过规范要求；坑底、地面或周边管线出现异常或裂缝；地面沉降量报警值为最大沉降量≤0.1%H（H为开挖深度）。

监测方法

围护结构墙顶和支撑系统的水平位移监测

考虑基坑降水、开挖对围护结构墙顶和支撑系统的影响，在围护结构墙顶和支撑系统上布设水平位移观测点，使用全站仪定期对各点进行监测。每间隔15～25 m布设一个观测点，围护结构墙顶设置17个监测点（1～17），-1.800 m与-7.550 m处支撑系统顶各设置16个监测点（R-1～R-16）。

支撑系统的垂直位移监测

在施工现场沉降影响范围之外，设置3个基准点作为沉降监测基准点。先对设置的3个基准点联测，再将基准点和全部监测点组成闭合水准环路进行监测。

支撑构件内力及挠曲变形监测

采用振弦式钢筋计，在被测构件沿钢筋方向每间隔一段距离设置一对，环梁内主筋螺纹连接，信号线伸出环梁外。钢筋计传感器与信号线做防水处理，信号线采用金属屏蔽线，以减少外界因素对信号的干扰。在环梁浇注混凝土前测量出初始值，基坑开挖前再量测一次内力值。在-1.800 m与-7.550 m处环梁上各设置4组轴力监测点和4组挠曲监测点（F-1～F-4）。

基坑围护结构沿垂直方向水平位移监测

使用测斜仪由下至上量测预先固定在工法桩H型钢侧壁上测斜管的变形情况，以了解基坑开挖、基础施工过程中基坑支护结构在各个深度上的水平位移情况，推算围护结构变形。在埋设时必须使测斜管的十字导槽垂直于基坑方向，使测斜管保持在一条直线上。当测斜管埋入后，即可开始测定初始值，根据基坑设计要求，在基坑围护结构上设置6个监测孔（J-1～J-6）。

支撑柱隆起监测

利用高程监测的方法对支撑柱隆起监测，支撑柱设置16个沉降监测点（C-1～C-16）。

临近建筑物及临近道路沉降监测

在基础施工期间，考虑到降水对临近建筑物及临近道路的影响，采用高程监测的方法对临近建筑物及临近道路沉降监测。在临近建筑物结构主体靠近地表处设置监测点，临近的6栋建筑物设置35个沉降监测点（1-1～8-6），临近道路西安道、柳州路和营口道上设置 17个监测点（S-1～S-17）。

临近道路水平位移监测

监测方法同围护结构墙顶水平位移监测，临近道路西安道、柳州路和营口道上设置17个监测点（S-1～S-17）。

监测数据分析

监测频率

开挖前10 d进行初读，开挖期间1次/d，报警期2次/d，拆撑期1次/d，坑底至±0.000每3～7 d一次。

数据分析

监测结果见表1。

表1 基坑监测数据

结语

针对工期紧，施工场地狭窄，周边环境复杂等不利因素，基坑支护采用SMW工法桩围护结构、两道环梁及钢格构支撑柱的混合支撑体系，提高了围护结构整体刚度和稳定性。SMW工法桩在上海等地应用广泛，但在天津市12.65 m的深基坑施工中采用SMW工法桩尚属首例，为现场提供了较大的工作面，不影响后续配套管线施工，缩短了工期，取得了较好的社会和经济效益，为今后施工同类型基坑提供了经验。

[1]JGJ8-2007，建筑变形测量规范[S].

[2]JGJ120-99，建筑基坑支护技术规程[S].

[3]YB 9258-97，建筑基坑工程技术规范[S].

[4]DGJ08-116-2005，型钢水泥土搅拌墙技术规程[S].

[5]GB50202-2002，建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].