多种支护模式下基坑监测数据处理与分析_李旭.pdf

：多种支护模式下基坑监测数据处理与分析收稿日期：基金项目：中国核工业二四建设有限公司生产攻关项目（）作者简介：李 旭（），男，从事施工项目管理、基坑工程工作李 旭，郑少强，佟庆伟，绳 虎（中国核工业二四建设有限公司，江苏 徐州）摘 要：依托徐州市某项目基坑工程，对该基坑工程中桩顶水平和竖向位移以及立柱竖向位移进行监测，并对不同支护模式下监测数据进行分析。分析结果表明，不同支护模式下桩顶水平和竖向位移均可以分为四个阶段。第一阶段增长缓慢；第二阶段增速显著；第三阶段增长相对较缓；第四阶段先显著增长，最后趋于稳定。分析了不同支护模式下基坑变形规律，工法 内支撑和单排钻孔灌注桩 内支撑综合效果最好。关键词：基坑监测；多种支护结构；变形特征；数据分析中图分类号：文献标识码：文章编号：（）引言随着城市建设的快速发展，基坑支护结构多样化，同时考虑到城市建设用地的局限性等因素，基坑监测结果可以很好地反映基坑工程的稳定性。目前，不同支护模式下基坑围护结构变形特征及检测方法正在进一步研究中。李芒原等采用 激光扫描技术、等采用无人机图像，等采用锚索轴力监测系统以及贺勃涛采用三维激光扫描仪对基坑工程监测技术进行创新；江毅、尹利洁等、龙林、刘军、刘志刚、胡化刚、侯亚彬、熊宗喜等分别对广州、兰州、长沙、郑州、上海等地区基坑支护结构监测结果进行分析；王登杰等基于距离收敛对坡顶水平位移进行分析；彭祥国等结合红谷隧道工程对信息化施工条件下深基坑监测结果进行分析。本文以徐州某项目基坑工程为例对多种组合支护模式结构进行研究，对桩顶水平和竖向位移、立柱竖向位移进行了监测以及监测结果分析，研究相关异常值现象成因及变化趋势，研究了不同支护模式对基坑整体稳定影响及变化规律。工程概述 工程概况本工程位于徐州市泉山区，基坑设计安全等级为一级，监测点及基坑支护平面图见图。ZYXWVURQPONMKJIHGFEDCBA图 1基坑支护 BIM 三维模型本工程场地总用地面积 ，现场车库基坑挖深 ，主楼基坑挖深 ，基坑设计等级为一级，抗震设防类别为丙级。工程地质及水文地质条件该工程场地所处的地貌单元类型为废黄河高漫滩地貌单元，该场地现为平地，地形总体上较为平缓。场地地面标高最大值 ，最小值 ，地表相对高差 。根据勘察并结合区域地质资料，该工程主要土层均属第四系沉积物，土体参数见表。表 典型土层特征参数土层名称厚度 土层特征杂填土 杂色，松散，碎石为主粉土 干强度低，韧性低粉砂 饱和，中密，级配较好含砂姜黏土 干强度高，韧性高中风化石灰岩灰色，隐晶质结构，为较硬岩，未穿透 基坑支护设计方案该工程基坑支护安全等级为一级，使用年限 个月，根据该场地的工程地质水文条件及挖深情况，该项目基坑采用 ，钻孔灌注桩 一道钢筋（角撑）以及 工法 内支撑（角撑），三轴搅拌桩止水的组合支护模式，并按不同段划分，基坑支护的 三维模型如图 所示。典型的三种支护模式中，为代表的 工法桩 内支撑；以，为代表的双排钻孔灌注桩 三轴搅拌桩；以及以 为代表的双排钻孔灌注桩 三轴搅拌桩。三种典型的基坑支护如图 所示。基坑围护结构监测方案本工程基坑开挖深度深、面积大、边长长、周边环境复杂，必须借助监测手段保证工程稳定安全。对桩顶水第 卷 第 期 年 月 山西建筑 38.45 m39.25 m40.45 m31.40 m21.25 m15.45 m8506007三轴搅拌桩，850600桩长 L=23.8 mH7003001324 型钢 600隔一插二，桩长 L=18.0 m同底板标号混凝土换撑块支撑梁轴力值：1 280 kN支撑梁600800 C35冠梁 GL3排水沟钢筋网 6.5200200喷射 C20 混凝土面层，厚 802 00028001 30015 9507 0502 000AB CD FGH 段剖面图1 2008002 2008001 300冠梁 GL1同底板标号混凝土桩间土喷浆排水沟冠梁 GL1三轴搅拌桩，850600桩长 L=24.3 m钻孔灌注桩，8001 000桩长 L=21.5 mGFFG162 00025 主筋181015020 主筋1410150162 000DEF IJKMN XY 段剖面图G-G 剖面F-F 剖面38.45 m39.25 m40.45 m31.85 m14.95 m16.95 m2 0006 60014 9002 000基底砖模护栏2 00021 0501 0001 300排水沟钢筋网 6.5200200喷射 C20 混凝土面层，厚 80冠梁 GL2 换撑块支撑梁轴力值：1 140 kN支撑梁600800 C35桩间土喷浆三轴搅拌桩，850600桩长 L=26.3 m钻孔灌注桩，1 0001 200桩长 L=19.0 m同底板标号混凝土EE E22 主筋1410150142 000E-E 剖面YZA 段剖面图2 0006 60012 4006 50038.45 m39.25 m40.45 m31.85 m12.95 m19.45 m（a）SMW 工法桩+内支撑（b）双排钻孔灌注桩+三轴搅拌桩（c）单排钻孔灌注桩+三轴搅拌桩图 2三种典型基坑支护模式单位：mm平和竖向位移、立柱竖向位移进行监测，实时了解基坑支护体系的实际状态，确保基坑工程施工安全，同时得到实时变形情况和对周边环境的影响。监测项目监测点、监测控制指标如表 所示。主要测点按区段划分，布置平面示意图如图 所示。表 监测项目及监测点监测对象测点数量控制指标 报警总允许值桩顶水平位移桩顶竖向位移立柱竖向位移 监测仪器与观测要求桩顶水平和竖向位移围护体系中冠梁的水平位移和竖向位移可以控制每个结构类型断面处变形情况。水平位移观测根据一级基坑监测的要求按变形监测一级精度进行测量。监测仪器为莱卡 全站仪，标称精度 ，观测点的坐标中误差为 。本项目围护桩顶水平 监测按实际情况采用小角法进行量测。竖向位移采用按照变形测量一级技术要求进行几何水准测量，监测仪器为美国天宝 电子水准仪，条码铟钢水准尺，标称精度 。监测点埋设方式如下：水平位移与竖向位移监测点共用，监测点设置为冠梁每隔 布置 个点，共 个监测点，采用强制对中标志，对应的编号为 。立柱竖向沉降位移立柱竖向位移按照变形测量一级技术要求进行几何水准测量，监测仪器为美国天宝 电子水准仪，条码铟钢水准尺，标称精度 。该项目结合实际情况，基坑支护监测体系中立柱竖向沉降位移点为 个，编号为 。监测指标该项目基坑支护监测工程中监测项目监测点、监测控制指标如表 所示。基坑监测数据分析 桩顶位移累计水平位移经过对不同支护模式的周边监测点的长期数据进行分析，得到不同段的累计水平位移的结果，如图 所示。后文将以具有代表性的分段进行分析。）工法 内支撑。由图（）可以看出，在 工法 内支撑的支护模式下，以，段为代表，累计水平位移变化趋势可以分为四个阶段。第一阶段节点为 年 月 日，第 次检测，该过程缓慢增长；第二阶段节点为 年 月 日，第 次检测，该过程增长迅速；第三阶段节点为 年 月 日，第 次检测，该过程增长相比第二阶段增速减缓；第四阶段节点为 年 月 日之后，先经过一段时间的快速增长，最后趋于稳定。该现象由于土体沉降不均匀及开挖荷载变化所致。四个阶段累计位移值均为正值，说明桩顶逐渐向坑内侧偏移，最大偏移值为 ，监测点为，超过监测报警值，小于总允许值。这是由于该监测点周围出现建筑物材料堆载，并且处于长期大车行驶道路，致使坑侧荷载值超过设计荷载，坑侧压力增大，水平位移严重增大。第 卷 第 期 年 月 李 旭等：多种支护模式下基坑监测数据处理与分析）三轴搅拌桩 单排钻孔灌注桩。由图（）和图（）可以看出，在三轴搅拌桩和双排钻孔灌注桩的支护模式下，以，段为代表，累计水平位移总体变化趋势和，段相同，分为四个阶段：第一阶段缓慢增长；第二阶段增长迅速；第三阶段，段趋于稳定，段依旧保持较快增长速度；第四阶段，段缓慢增长，段依旧保持较快增长速度。段最大偏移值为，监测点为，超过监测报警值，小于总允许值。段累计水平最大值为 ，小于预警值，安全。这是由于 段为工程正门前道路，来往的大车较多，段为小路，车流量少，对应荷载少。段坑侧荷载值超过设计荷载，水平位移严重增大。）三轴搅拌桩 双排钻孔灌注桩。图（）（）是在三轴搅拌桩和双排钻孔灌注桩的支护模式下的再细分。段为最初早期基坑开挖，段为 号楼商业，段加上了内支撑。段的累计水平位移可以分为两个阶段，年 月 日前的快速增长阶段和之后的相对缓慢增长阶段。段累计水平最大值为 ，小于预警值，安全。段为后开挖，整体呈逐渐增大趋势，没有明显的分界线。段累计水平最大值为 ，小于预警值，安全。段为单排钻孔灌注桩 三轴搅拌桩 内支撑，整体趋势与，段相同，第一阶段缓慢增长；第二阶段增长迅速；第三阶段增长相对较慢；第四阶段先快速增长，最后趋于稳定。段累计水平最大值为，小于预警值，安全。）综合对比分析。从图 可以发现，不同支护模式下桩顶水平位移总体趋势是逐渐增加的，即向基坑内侧偏移。对比几种支护模式位移变形情况，可以看出 工法 内支撑以及单排钻孔灌注桩 三轴搅拌桩 内支撑的桩顶水平位移总量最大，双排钻孔灌注桩 三轴搅拌桩次之，单排钻孔灌注桩 三轴搅拌桩最少。此外，累计水平位移受外界环境影响较为显著，特别是 段和 段，存在长期车辆荷载。2021-08-132021-07-172021-06-202021-05-242021-04-272021-03-312021-03-0425201510502021-02-052021-01-092020-12-13AB 段-C1AB 段-C43CD 段-C6CD 段-C7SMW 工法+内支撑累计水平位移/mm监测日期2021-07-222021-06-272021-06-022021-05-082021-04-132021-03-192021-02-222021-01-282021-01-03BC 段-C2BC 段-C3BC 段-C4BC 段-C5累计水平位移/mm监测日期302520151050三轴搅拌桩+双排钻孔灌注桩2021-08-142021-07-172021-06-192021-05-222021-04-242021-03-272021-02-272021-01-302021-01-022020-12-05累计水平位移/mm监测日期20151050三轴搅拌桩+双排钻孔灌注桩JKMN 段-C18JKMN 段-C19JKMN 段-C20JKMN 段-C21JKMN 段-C22JKMN 段-C23（a）AB，CD 段（b）BC 段（c）JKMN 段（d）HI 段（e）NOPQV 段（f）YZA 段2021-08-112021-07-292021-07-162021-07-032021-06-202021-06-072021-05-2510864202021-05-122021-04-292021-04-16累计水平位移/mm监测日期HI 段-C16HI 段-C17三轴搅拌桩+单排钻孔灌注桩2021-12-172021-11-282021-11-092021-10-212021-10-022021-09-132021-08-252021-08-062021-07-18累计水平位移/mm监测日期三轴搅拌桩+单排钻孔灌注桩20151050NOPQV段-C24NOPQV段-C26NOPQV段-C28NOPQV段-C30NOPQV段-C25NOPQV段-C27NOPQV段-C29NOPQV段-C312021-08-132021-07-172021-06-202021-05-242021-04-272021-03-312021-03-042021-02-052021-01-092020-12-13累计水平位移/mm监测日期20151050三轴搅拌桩+单排钻孔灌注桩+内支撑YZA 段-C39YZA 段-C40YZA 段-C41YZA 段-C42图 3累计水平位移累计竖向位移与累计水平位移不同分段相对应，累计竖向位移的结果如图 所示，取具有代表性的分段进行分析。）