某深基坑桩锚支护工程监测分析

□□ 宋晋鹏 (山西建筑职业技术学院，山西 晋中 030619)

引言

为了提高生活品质，解决日常交通压力，地铁工程在城市生活中与日俱增，地铁工程的基坑一般是深基坑，桩锚支护结构是地铁工程中最为常见的支护形式，本文结合工程并通过监测数据对桩锚结构进行分析[1]。

1 工程概况

基坑标准段采用桩撑支护，基坑最大开挖深度为29 m，基坑安全等级为Ⅰ级。地下结构的基坑支护按临时构件设计，设计使用年限为2年。

工程采用明挖法施工，标准段基坑深度为14～29 m。围护桩主要为Φ800@1300，竖向设置多道钢支撑。结合断面的开挖图，可知该工程主要开挖土层为素填土层①2、粉质黏土层②1、粉土层②2、粉质黏土层③1、粉质黏土层④1、粉土层④2、粉砂层④3、粉质黏土层⑤1、粉土层⑤2，局部为粉砂层④3。少部分基坑开挖采用锚网喷支护，大部分采用放坡支护结合桩撑支护的支护方式[2]。断面图如图1所示。

图1 基坑断面图

2 监测分析

2.1 地表沉降分析

依据监测数据，提取距离基坑由近至远DBC1-1到DBC1-5的数据，根据时间与沉降数值的关系，绘制地表沉降曲线如图2所示。

图2 地表沉降曲线

从图2可以看出，无论距离基坑远近，1 d的沉降值均为0，这说明1 d内地表不会发生沉降。随着时间的延长，沉降值与距离基坑远近有一定的关系。其中，DBC1-3的沉降值最大，这反应出距离基坑最近的地方并不是沉降最大的位置，在距离基坑3 m左右时出现了最大的沉降位移。

总体上看，不是距离基坑越近地表沉降越大，距离基坑由近至远的地表沉降呈现抛物线形状。

2.2 支护桩水平位移分析

依据监测数据，提取基坑中的一根支护桩，根据时间与桩的水平位移的关系，绘制桩身水平位移曲线如图3所示。

从图3中可以看出，2015年9月12日，桩埋深在-1 m时，桩身水平位移为-1 mm，桩埋深在-8 m时，桩身水平位移为-1.5 mm，桩埋深在-18 m时，桩身水平位移为0。2015年9月22日，桩埋深在-1 m时，桩身水平位移为-2 mm，桩埋深在-8 m时，桩身水平位移为-2.5 mm，桩埋深在-18 m时，桩身水平位移为0。

同一个位置桩身的水平位移随着时间的增加而增加，其中，在时间为10月22日和11月2日时，曲线有交叉，其原因是由于受外界环境的影响。

综上分析，随着时间的增加，桩身的水平位移也在增加，其最后一次的监测值为最大值，桩身的最大水平位移在桩身的1/2处。

3 数值模拟对比

根据工程情况，通过有限元软件Midas，提取后处理数据，对支护结构内力进行分析。三维模型如图4所示。

图4 三维模型

3.1 桩身水平位移对比

根据监测数据，结合数值模拟后处理数据，提取一根相同位置桩的数据，绘制桩身水平位移对比曲线如图5所示。

图5 桩身水平位移曲线对比图

从图5中可以看出，当时间T=60 d时，桩埋深在-1 m时，桩身水平位移为-4 mm，桩埋深在-8 m时，桩身水平位移为-7.5 mm，桩埋深在-18 m时，桩身水平位移为-1 mm。当时间是2015年11月2日时，桩埋深在-1 m时，桩身水平位移为-5 mm，桩埋深在-8 m时，桩身水平位移为-14 mm，桩埋深在-18 m时，桩身水平位移为-2 mm。

曲线的形状相似，其中最大水平位移发生的位置大致相同，均是在桩身中间。实际曲线值比数值模拟的数据偏大，但是仍在安全范围内。

综上所述，两条曲线的变化形式相同，水平位移最大的位置大体一致[3]。

3.2 地表沉降对比

根据监测数据，结合数值模拟后处理数据，提取一相同位置地表沉降数据，绘制地表沉降对比曲线如图6所示。

图6 地表沉降曲线对比图

当第4次开挖时，距基坑边的距离在1 m时，地表竖向位移为2 mm，距基坑边的距离在15 m时，地表竖向位移为-6 mm，距基坑边的距离在30 m时，地表竖向位移为-1 mm。当第95 d开挖时，距基坑边的距离在1 m时，地表竖向位移为-2.5 mm，距基坑边的距离在15 m时，地表竖向位移为-8 mm，距基坑边的距离在30 m时，地表竖向位移为-3 mm[4]。

曲线的沉降值监测值比较大，地表沉降数值在距离基坑最近的位置发生了变化，数值模拟时，基坑出现了小范围的基坑隆起，而实际情况没有发生隆起，但是距离基坑较近的地方沉降位移较小。

综上所述，两条曲线的变化形式相同，水平位移最大的位置大体一致，曲线整体呈现抛物线。

4 结语

本文结合工程案例，对桩的水平位移以及地表沉降变化通过监测数据以及有限元数据分析可知：

(1)距离基坑由近至远的地表沉降呈抛物线形状。

(2)桩身的最大水平位移发生在桩身的1/2处，随着时间增加桩身的水平位移也在增加。

(3)由于数值模拟考虑的工程环境相对理想，影响因素没有工程复杂，导致监测数据与数值模拟数据相差较大，但是总体变化趋势相同。