宜昌及周边地区基坑设计实践与监测研究

张彦辉 张红琼

(1.湖北三峡职业技术学院，湖北 宜昌 443000；2.湖北省地质勘察基础工程有限公司，湖北 宜昌 443000)

现代高层建筑的兴起，尤其是在寸土寸金的大都市，开发商对地下空间的开发越来越多，各种大型深基坑越来越多。随着施工经验的增加，开挖深度在10m以内的基坑设计和施工都较为成熟。由于实际工程中专业分割的关系，深基坑在工程实践中没有将设计、施工、监理三者很好的结合起来。目前，宜昌地区超大型深基坑开挖施工工程中支护结构及周边环境等变形特性缺乏有针对性的研究成果，该地区大型深基坑的支护设计和施工存在较大的技术挑战和研究意义。本文依托宜昌某小区A地块基坑工程，采用双排桩、桩锚、土钉墙及自稳放坡作为支护结构的大型基坑开挖现场监测实例，研究基坑开挖工程中支护结构变形、地表沉降的变化规律，旨在为该地区深基坑的开挖支护设计与施工提供有价值的参考。

1 工程概况及地质条件

1.1 工程概况

宜昌某小区A地块拟建项目由五栋25层住宅楼附属商业及地下室组成，拟建建筑为框架及剪力墙结构。项目规划总占地面积约20856.0m2，规划总建筑面积100510.0m2。拟建建筑场区设有一至三层地下室，基坑最大开挖深度为17.08m，基坑成矩形，周长约473.8m，开挖面积约15553.9m2，约14.5万m3。基坑东侧、西侧及北侧为已建道路，道路下方分布有煤气管及污水管，基坑南侧为施工空地，场地条件较宽松。

1.2 地质条件

根据揭露地层，基坑侧壁主要地层各层土的物理力学指标见表1。地下水主要为地表水和上层滞水。

表1 抗剪强度参数取值成果表

2 基坑支护方案设计

由于该基坑周边环境复杂，地质条件较差，开挖深度较大，考虑到基坑开挖过程中对周边道路及管线的保护，结合本地同类型基坑支护的成功经验，拟根据不同地段采用不同的支护结构型式[1-2]：AB及KA段填土较厚，采用双排桩支护；BC段采用排桩+一排锚索支护，桩顶土层采用自稳放坡支护；HK段采用排桩+两排锚索支护；EF段采用放坡+土钉支护；其余各段采用自稳放坡+挂网喷浆支护。本基坑重要性等级为AB、BC、CD、HK及KA段为一级、其余段为二级。

3 监测项目及监测点布置

为监测基坑施工过程中支护结构和周围环境的变化情况，结合本工程施工特点及一级基坑变形控制要求，沿基坑四周及周边道路布置沉降和位移监测点[3-4]。本工程共设置桩顶水平位移、沉降监测点16个监测点，编号为S01-S16。土体深层水平位移监测点11个，编号CX01～CX13。道路沉降观测点48个，编号C01～C48。

4 监测结果分析

本项目的数据统计至基坑底板完成后 的28d。本次选取变形较大的观测点作为研究，所有监测数据测点布置取值从基坑开挖前开始到监测期间基坑稳定且各项监测数据不再变化时截止。

4.1 支护结构顶部水平位移

由图1可知，1-1剖面S05～S10偏差已超出设计范围，在基坑开挖期间，该段支护桩冠梁曾出现较大裂缝，报警时间第一次出现在基坑开挖至标高70.0m左右时，在采取措施后，裂缝扩展得到了控制，同时位移的变化速率也得到了控制，在第9期之后基本趋于稳定。主要原因为施工单位设置的排水管未穿过加固体，加固体与两侧基岩形成类似拦挡坝结构，加上该段位于原冲沟地段，在强暴雨情况下，地下水汇集无法排出，导致土压力增大，位移突然增大，超过报警值。施工单位采取措施后，降排水管打通，排出桩后积水，后期位移呈现出变小的趋势，随着土方开挖，位移呈缓慢增长的趋势，后期趋于稳定。

图1 支护结构顶水平位移累计视图

图2 支护结构顶竖向位移累计视图

从图1看出，各监测点位移的变化趋势相似，排除变形过大的几个点后，其余点位的变形趋势相对稳定，位移的变化趋势与设计曲线比较一致。

4.2 支护结构顶部竖向位移

从图1和图2看出，由于基坑开挖原因，较大点位和发生时间在竖向位移图和水平位移图上基本一致。由于土体以及支护桩的变形在水平和竖向上几乎同时发生，导致两者在数据发展和曲线形态上高度一致。

由于经典理论的近似性，我们还可以发现支护结构两端部分点位出现水平位移较小竖向位移较大的情况，可以在某种程度上满足实际工程的需要。

5 结 语

本文结合宜昌地区某小区A地块基坑工程，从设计、施工、监测等多方面进行研究探讨。依据该工程环境特点，设计多种支护方案并比较分析，分段将基坑支护形式合理组合。通过现场跟踪，将计算成果和监测数据对比分析，得到以下结论。

(1)通过检测数据表明，对于基坑周边分布有建筑物、道路及重要管线的地方，采用排桩加锚索(支撑)或双排桩的支护方案使得整体刚度和稳定性较好，保证了基坑安全，并且经济实用。

(2)通过基坑检测数据，真实反映了基坑及周边的动态变化，证明了支护结构设计是真确的，及时发现隐患并整改，证明了基坑监测的重要性，为设计和施工提供了巨大的帮助，发挥了重要的作用。

(3)本工程因多处遗留地下障碍物，虽然给施工造成了很大的影响，但由于发现及时，合理调整设计方案，应对措施得当，避免了重大问题的出现。说明在基坑设计前，要全面正确清查地下情况，及时了解地下障碍物的所在，为基坑设计提供最准确的数据支撑。

(4)基坑支护设计方案既要保证基坑及周边环境的安全，又要考虑成本支出的合理性；施工方应根据本工程地质、水文、环境等特点编制合理的施工组织方案，同时要有多种应急措施，最大限度的降低风险；监测方要通过基坑监测方案及时发现设计的不足和施工过程中的缺陷，及时采取应对措施，避免不良后果的发生。通过本工程实践验证了设计、施工、监测三方相辅相成，对类似基坑工程施工也有参考意义。