某近海深基坑监测工程分析

刘凌志

（深圳市勘察测绘院有限公司，广东 深圳 518028）

1 工程概况

1.1 工程简述

某国家重点工程项目，需要在海边进行深基坑开挖，其基坑到海边距离最近距离仅约10m 远，在基坑施工前，先在基坑近海的北侧做了钢板桩及旋喷桩，用以防止海浪、潮水及海水渗漏影响。基坑支护范围：基坑开挖底面积长89m，宽59m。场坪标高在＋4.58 m～＋11.51 m 之间，基底标高为－20.80m，最大护坡高度为32.3 m。工程最大难点在于基坑东侧和东北侧淤泥质土层厚，地质条件复杂。本监测工程项目布置有坡顶沉降点、边坡水平位移（测斜孔）孔、支护桩变形监测（测斜孔）孔、支护桩顶沉降点、爆破振动监测点，通过动态监测，全面及时地反映基坑的安全状况，确保工程的顺利进行，在出现异常情况时应及时反馈，采取必要的工程应急措施，调整施工工艺或修改设计参数。

1.2 工程地质概况

1.2.1 工程场地地貌概述

场地原始地貌为山前海涂滩地，标高一般应为＋2.0～－2.0m，在基坑施工之前经过塑料排水板处理，并堆填了7～13 m 不等厚度的碎（块）石预压，外侧已建成护堤。场地地形均较平坦，开阔。

1.2.2 工程地质情况

1.2.2.1 第四系全更新统地层（Q4）

2）海相沉积层（Q4m）。淤泥：灰色，呈流塑状态，属高压缩性土。层厚为7.70 m，层底标高为－8.44m。

淤泥质粘土：灰色，饱和，呈软～流塑状态，属高压缩性土。层厚：1.00～7.00 m，层底标高为－7.92～0.02m。

淤泥质粉质粘土：灰色，流塑～软塑状态，属高压缩性土；切面稍有光滑，干强度高，韧性中等，无摇振反应。层厚：1.00～7.70 m，层底标高为：－14.67～－7.35m。

含粘性土中砂：灰黄、黄褐色，呈稍密～中密状态。层厚：2.00～2.70 m，层底标高为：－3.56～－2.68m。

1.2.2.2 第四系上更新统地层（Q3）

粉质粘土：褐黄色～灰褐色，可塑～硬塑，属中等压缩性土，层厚：0.60～2.40 m，层底标高为：－17.07～－8.52m。

粘土：颜色一般为灰色～青灰色，呈可塑状态，层厚为1.90m，层底标高：－18.97m。

粉质粘土：灰色～青灰色，呈可塑状态，属中等压缩性土，厚度：1.70m，层底标高：－20.67m。

1.2.2.3 第四系中更新统地层（Q2）

含砾粉质粘土：黄褐色，可塑～硬塑。无摇振反应，稍有光滑，干强度高韧性中等。与下伏基岩直接接触。厚度和揭露厚度为0.70～6.70m，层底标高－21.77～－4.26m。

1.2.2.4 上侏罗系地层（J3）

基岩主要是侏罗系上统地层，凝灰质砂岩与安山玄武岩。岩石致密坚硬，具块状、层状构造。

凝灰质砂岩层厚和揭露厚度0.80～17.00m，层底标高－25.87～5.61m。安山玄武岩的岩层厚和揭露厚度为5.90～9.40 m，层底标高－20.94～－5.19m。

1.3 各土层性质

各土层的物理力学性质指标见表1。

表1 各土层的物理力学性质指标

1.4 基坑支护设计

由于本工程西南为基岩区，而工程北侧、东侧为深埋淤泥层，因此，本基坑边坡分3种地层条件。采用不同支护形式，分述如下。

1.4.1 完全基岩边坡

基岩边坡主要分布在基坑西侧、南侧，通常按1∶0.3放坡。当分级放坡开挖时，边坡过渡平台宽度≥0.5 m。基岩面上部若有回填土层，当坡高在5～8m 内，坡度1∶1.0；过渡平台宽1.0m，坡高小于5m 的不设过渡平台。

1.4.2 基岩埋深小于－8m，无淤泥地层的边坡

位于场地东南角，地层10.61～－2.39m 回填石，－2.39～－7.99 m 为含砾粉质粘土，－7.99m以下为0.6m 的强风化安山玄武岩、6.9m 的中、微风化玄武岩，以下为微风化岩和凝灰质砂岩。

此地层护坡采用上部回填土层放坡，下部基岩放坡，中部含砾粉质粘土层用排桩形式支护，嵌入基岩3m。设2层锚索。

1.4.3 基岩埋深大，淤泥层厚的边坡

位于场地东北角。自＋6.0～2.0m 为回填石层，－2.0～－12.3 m 为淤泥层，至－15.0 m 为含砾粉质粘土层，以下为中风化安山玄武岩。上部回填石层开挖放坡，坡度为1∶1，且增设不小于15m的过渡平台一个。

对于10m 厚的淤泥层进行深层搅拌，搅拌桩径0.6m，桩与桩搭接0.15 m，深搅桩深入下部粘土层0.3m。整个深搅区桩呈格栅式。

护坡桩桩径1m，桩长16m，嵌入基岩3m，桩顶设在－2m 标高，设4层锚索。顶部为拉锚梁及垂直锚索。本基坑护坡桩轴线总长168 m，共113根Ф1 000的钢筋混凝土桩。

2 主要监测项资料成果分析

2.1 爆破振动测试成果分析

经在基坑东南和西北角靠近支护桩区域多次试验爆破，爆破单段药量控制在3kg时，现场测试结果距离爆破区最近的群桩监测点质点最大振速为3.266～9.780cm／s，设计控制标准3cm／s，现场测试均超出该值。之后，经过业主组织基坑爆破专家专题会讨论，将支护桩振动控制指标调整为8～10cm／s，现场测试结果表明各测点监测数据均在控制范围之内。

2.2 边坡沉降及水平位移观测

2.2.1 边坡沉降观测

本工程在基坑施工之前部分区域淤泥经过打设排水板堆载预压处理之后，淤泥固结度较高。累计最大的沉降点均分布在为北侧边坡，其中累计沉降量最大的点为51.7 mm。岩质边坡的沉降监测点累计沉降量均在20mm 以内。

2.2.2 边坡深层水平位移（测斜管）观测

边坡深层水平位移（测斜管）设置在基坑平台边坡上的回填碎石开挖线后缘，东侧边坡从施工时开始到开挖到基坑底高程期间深层水平位移（测斜管）最大变化点总位移为97.24mm，在基坑施工期间，靠近基坑侧帷幕灌浆施工时，深层水平位移产生向基坑外部方向的位移，变化速率在－3.31～4.84mm／d，主要由于灌浆压力挤压测斜管所致。

东侧边坡变化量最大的测斜管各阶段变化量：起始地面标高＋3.0m，开挖至－2.5m 高程累计位移为61.08 mm，占施工期间总位移量的60.5%；－2.5m高程开挖至－6.0m 高程，它的累计位移为18.56mm，占施工期间总位移量的18.4%；－6.0高程至－10.0m 高程累计位移为11.66mm，占施工期间总位移量的11.5%；－10.0 m 高程开挖至－14.0m 高程累计位移量为4.23mm，应占施工期间总体累计位移量的4.2%；－14.0m 高程开挖至基坑地板标高的－20.8m 高程，累计位移量应该为2.28mm，占施工期间总体位移量的2.3%。，基坑基础施工及回填期间，累计位移量为3.12 mm，占施工期间总体位移量的3.1%。

监测数据表明基坑边坡主要位移量发生在东侧基坑边坡形成过程以及腰梁浇筑之前，该时间段历时130d，而从－2.5 m 高程开挖至地面标高的－20.8m高程历时81d，土体变形规律和实际施工情况相吻合。开挖过程中基坑东侧边坡各高程深层水平位移典型变化曲线见图1。

图1 东侧边坡深度水平位移典型变化曲线

2.3 支护桩沉降及水平位移观测

2.3.1 支护桩沉降观测

桩顶沉降监测点按照回填土（石）层、下卧淤泥层处密、完全基岩边坡处疏的原则布置于支护桩桩顶。桩顶沉降从基坑开挖到基坑回填完成，桩顶累计沉降量在7.3～11.8mm。最大值发生在淤泥质土层较的基坑东侧，最小值发生基坑西北侧，桩顶沉降变化总体较为稳定。

2.3.2 支护桩深层水平位移（测斜管）观测

监测期间水平位移深层水平位移（测斜管）最大值发生在基坑东侧，东侧边坡后方回填土石层地面标高＋10.0m，支护桩护坡深度达30m，在开挖期间，支护桩由于后方主动土压力的作用，该区域的测斜孔位移明显大于其他区域测斜孔，最大累积水平位移为53.15 mm，未超出警戒值80 mm。深度在孔口下6.5m；东北侧和北侧支护桩水平位移在27.97～36.94mm 之间。

东侧支护桩深层水平位移（测斜孔）最大点从－2.5m 高程开挖至－6.0 m 高程，累计位移量为12.37mm，占施工期间总累计位移的22.8%；从－6.0m高程开挖至－10.0m高程累计位移量为14.64mm，占施工期间总累计位移的27.0%；从－10.0m开挖至－14.0m高程累计位移量为20.61mm，占施工期间总累计位移的38.1%；从－14.0m高程开挖至地板－20.8m 高程累计位移量为6.53mm，占施工期间总累计位移的11.1%。结合现场实际施工，从－10.0m 高程开挖至－14.0高程过程中东侧部分区域已爆破至－20.8高程，基坑内侧应力释放过早导致该时间段内位移速率相对较大，但基坑整体安全状况处于受控状况。开挖过程中支护桩深层水平位移典型变化曲线如图2所示。

图2 支护桩深层水平位移典型变化曲线

东北侧支护桩监测点平均水平位移在27.97～32.73mm 之间，平均位移量为30.4 mm，对应深度为管口下6.5～7.5 m，基坑开挖施工期间平均位移为0.30～0.34mm／d，未出现超标情况；北侧支护桩监测点平均深层水平位移在33.42～36.94mm，平均位移量为35.2 mm，对应深度为管口下3.0～7.5 m，基坑开挖施工期间平均位移为0.40～0.43mm／d，未出现超标情况；基坑支护桩在施工期间监测数据基本正常，安全状况处于受控状况。

2.4 支护体系内力观测

锚索测力计设置6个监测断面，在不同高程的四层腰梁相应位置安装锚索测力计。其中基坑北侧边中部的－5.5m 高程锚索实测荷载368kN 超出设计值341kN，其余锚索实测荷载略小于设计值，总体实测值均控制在设计值的80%～110%。整个基坑开挖及回填过程中，锚索受力无明显异常情况。

3 结论

1）由爆破振动测试、深层土体水平位移、地表沉降、锚索测力计等各项监测资料表明：本基坑在施工期间，基坑安全稳定状况处于受控状态。通过现场监测，实现了动态管理及信息化施工，并验证了基坑支护设计方案是安全可行的。

2）爆破振动监测中，设置合理的质点振动速度的允许值，可有效防止基坑爆破引起的桩身及周边建筑物的破坏，对节约施工成本、保证施工合理工期有重要意义。

3）本文监测成果可为类似基坑设计参数提供参考。

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