上海陶家宅基坑监测与分析

陈 让 清

(西安科技大学建筑与土木工程学院，陕西 西安 710054)

0 引言

随着社会经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，城市住房和基础设施建设也飞速发展。而城市可利用的土地资源又十分有限，这使得城市地下空间的利用大大增加。对城市空间开发利用不可避免地要遇到深基坑工程问题[1]，而这类基坑工程不仅周边建筑众多而且道路、地下管线繁多复杂，这就要求在基坑施工过程中必须严格控制基坑的变形，从而尽可能多的减小基坑施工对临近环境的不利影响。对此国内众多学者[2-5]通过对实际基坑工程监测数据进行分析，研究基坑开挖对周围环境的影响。本文主要通过对围护结构、支撑轴力、立柱及坑外水位的变形监测分析，及时了解基坑施工过程中对周围环境的影响，从而确保工程施工的顺利进行。

1 工程简介

1.1 工程概况

图1为陶家宅基坑平面及周围环境图。该工程建设场地位于上海市浦东新区，其南侧紧邻昌邑路、西侧有一栋4层建筑物及一条小路，北侧为一处待建空地，东侧紧邻福山路。该工程总的建筑面积约为38 952.9 m2，而基坑开挖面积约为7 784.3 m2，平面布置基本成梯形，开挖深度为10.5 m。

1.2 工程地质条件

根据勘察报告可知，该工程场地地质类型主要为软弱地层，具体土层的物理力学性质见表1。

2 监测方案

按照相关监测要求，结合本工程相关安全要求及周围环境情况，拟对该项目3倍开挖深度及1.5倍桩长范围进行信息化监测，具体监测项目和相关测点布设情况如下：

1)围护顶部变形监测：围护桩桩身水平位移监测主要反映围护墙相对于围护墙顶面不动点的相对位移，故必须测出围护墙顶面的绝对水平位移，通过两者比较才能得出围护墙纵深方向各个点的绝对水平位移。

表1 土层物理力学指标

2)围护结构侧向位移监测：为监测围护墙体侧向变形，拟对可能产生较大变形的部位埋设带导槽的PVC塑料管。

3)坑外潜水水位观测：通过水位孔监测基坑开挖后止水帷幕的止水效果，避免因坑内水土流失严重对基坑正常施工及周边环境带来严重危害，同时以保持基坑内土体的相对干燥，便于土方开挖和土渣运输。

4)立柱桩垂直位移监测：为了避免因坑内土体隆起过大造成基坑失稳破坏，及时掌握基坑内土体隆起情况，拟在立柱桩顶部设置垂直位移监测点。

5)支撑轴力监测：为避免基坑在施工过程中，支撑实际轴力出现远大于设计值情况，造成基坑因轴力破坏发生失稳，拟对支撑受力和截面较大部位进行监测。

3 监测警戒值

1)对于水平和垂直位移监测，若出现连续3 d每天沉降量大于3 mm或者累计达到30 mm时应立即停止施工，同时采取相应防治措施。

2)对于支撑轴力监测，由于支撑布设位置不同，若第一道支撑轴力达到6 000 kN或者第二道支撑轴力达到8 000 kN时，应及时停止施工。

3)对于土体深层位移监测，若支护结构在水平方向每天位移达到2 mm或者累计位移达到20 mm时，应采取相关防治措施。

4)对于坑外地下水位监测，若地下水位变化量累计达到1 000 mm时，应采取相关防治措施，控制地下水位变化。

4 基坑主要监测数据及分析

基坑监测每天进行一次，及时了解基坑的相关变形情况，并适时做出调整以确保基坑的稳定和周边环境及建筑物的安全使用。

4.1 围护结构水平位移

图2，图3给出基坑在开挖过程中围护结构的水平位移变化情况。

由图2，图3可以看出，发生最大位移为48 mm(Q4测点)。随着基坑开挖围护结构水平位移逐渐增加，当基坑开挖至基底时围护结构水平位移趋于稳定。由于基坑底板浇筑完成进行地下结构施工及支撑的拆除导致土体发生回弹围护结构水平位移出现迅速增长，当地下结构施工完成，围护结构的水平位移再次趋于稳定。基坑围护方案主要采用型钢水泥搅拌墙加二道钢筋混凝土内支撑的围护形式，其整体性相对于地下连续墙小，且空间效应不太明显。

4.2 围护结构垂直位移

图4，图5给出基坑在开挖过程中围护结构的垂直位移变化情况。

由图4，图5围护结构垂直变形监测结果可以看出，随着基坑土体的不断开挖，围护结构会随着土体共同下沉，同时围护结构又对土体的沉降起到一定约束作用，围护结构垂直变形变化逐步趋于稳定。由于土体的卸荷作用，围护结构的垂直变形发生明显下沉。

4.3 立柱桩垂直位移

立柱桩的垂直位移变化如图6所示。

由图6可看出，立柱桩的垂直变形主要集中在基坑开挖阶段，由于基坑内土方的开挖，坑内土体卸载造成坑底土体回弹，带动立柱上升直至基坑开挖至底部，变化不再明显增大，趋于稳定。

4.4 支撑轴力

图7为基坑开挖各支撑轴力变化情况。

各支撑在完成后，随着下层土体的开挖，轴力逐渐增大。当基坑土体开挖从第二道支撑向下挖至基底时，第二道支撑轴力迅速上升，第一道支撑轴力增大速率明显减小。此外土体开挖至底部时，第二道支撑轴力逐步达到最大，第一道支撑轴力开始出现减小。随着第二道支撑的拆除，第一道支撑的轴力又出现增加。说明每道支撑的设置和拆除会对临近支撑产生很大影响。

4.5 坑外水位

图8为基坑开挖坑外水位变化情况。

由图8中监测点SW5的水位变化情况可以看出，水位变化主要集中在基坑开挖期间，随着基坑开挖至底部，地下水位变化也逐步趋于稳定。最大累计变化量达到1.36 m，最小累计变化量为0.36 m，均小于监测预警值。说明全封闭式三轴搅拌桩止水帷幕施工较好，起到了良好的止水效果。

5 结语

通过对上海陶家宅基坑工程监测资料的整理分析，可以得出以下结论：

1)支撑的拆除对围护结构的水平变形和垂直变形均有一定影响，随着支撑距离地表的距离越小，拆除影响的效果越明显。

2)支撑的设置和拆除对临近支撑会产生很大影响，所以支撑的设置和拆除应加强对临近支撑的监测。

3)围护结构的水平位移和垂直位移随基坑开挖深度的不断增加均呈现增大的趋势，但都在允许范围内。