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深基坑监测之变形因素分析

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发布时间:2020-05-21
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  深基坑监测之变形因素分析

李朝龙

  摘要:随着城市建设的发展,地下空间开发日新月异,用地越显紧张,随之而来的深基坑施工难度系数不断增大,施工工艺要求不断提升,致使基坑支护事故频发,对周边房屋、道路的影响、地下水污染问题日益突出,基坑监测的需求越发迫切,要求更高,精度更高。然而引起基坑变形因素甚多,且错综复杂,变化多端,加之施工场地内条件有限,给相应工作带来极大不便,因此变形监测经验对于预防基坑事故意义重大。

  关键字:深基坑 预应力 地下水 压力平衡 深层滑动

  一、岩土

  首先基坑工程在于支护结构设计、选型,不仅需考虑基坑范围内地质条件,还须考虑外围地质条件及周边建(构)筑物变形容许量。对于黏性土,其抗剪强度相对较高,蓄水能力较强,自然条件下自稳能力相对较好,对于该类土的结构可选择支挡式结构、锚拉式,其效果都相对较好,对于砂类土,其特点为不蓄水,抗剪强度较低,主要看其颗粒级配、填充物以及密实程度,若颗粒松散,从实际监测变形量来看,采用支挡式结构效果要更好一些,更稳定。

  某基坑工程,砂砾地层,采用预应力锚索结构,成型后,预应力张拉过程中,由于沙砾层较松散,预应力未达到设计值时,锚索有向外拔出趋势,致使预应力张拉不够,不得不采取其他措施来保证基坑稳定。

  二、水文

  从外业基坑监测变形量来看,基坑范围内水文地质条件是影响基坑变形稳定的主要因素之一,不管是支护结构、施工工艺都必须围绕水的分布、来源来进行。常见基坑内水主要有潜水、上层滞水、下水及施工用水,其影响力、影响范围均有不同。上层滞水主要附存于黏性土中,分布范围视地质条件而异,变形量大、可压缩性高,对支护桩而言,由于其自身重量大,对其侧阻力不足,易发生倾斜,对于土钉墙、锚索类支护结构,由于水的存在,土体不仅因牵引容易变形,而且容易拔出;潜水主要附存于砂类土,主要选择连续式支护结构,不仅起止水、支护双重作用,且其稳定性更好,其主要问题是流砂,进而造成颗粒空隙增大,外围地层沉降,影响周边建筑物。下水及施工用水存在范围小,其影响效果与上述类似,但也往往容易被人忽略,以致造成较大影响。

  某管廊基坑工程,两侧为民居,深度范围内为粉土,基坑支护采用钢管桩加内支撑,在基坑施工过程中,土体含水量极高,呈软缩状态,经调查证实,两侧居民下水沿管廊排放,年久失修,漏水严重,下渗并向四周扩散,致使土体达饱和状态,在施工过程中,监测发现,沿管廊一侧房屋稳定,钢管移动也在容许范围内,但房屋内侧却出现较大裂缝,经调查研究,由于顶部有内支撑,其变形量较小,由于底部土质软弱,钢管产生侧向变形,房屋基础下部形成深层滑动,改变了原房屋受力条件,从而产生沉降。

  三、施工工艺

  现存基坑支护施工工艺与基坑变形之间关系密切,施工工艺的选择是否合理,顺序是否恰当,人为操作是否规范,对基坑稳定性或多或少都有一定得影响。

  例如某工地基坑支护采用预应力复合土钉墙结构,坡比1:0.3,地层从上至下为杂填土、圆砾(稍密),基坑深度-2.5米处设置第一道预应力锚杆,在锚杆成型、注浆过程中,使用空压机,高压气流沿填土、圆砾层空隙向外排出,导致基坑外侧10~15米范围内出现大量裂缝,与锚杆设计长度相对应,且随空压机移动而移动,停止空压机作业,则裂缝呈闭合趋势,同时在空压机气流作用下表层填土发生小范围塌方。

  某工地靠近山体,沿基坑一边为交通要道,其边上为废弃污水管道,横向有一条山间渗水通道,其入口已被泥沙封堵,仅有少量渗水存在,基坑在此侧设计为预应力锚杆,横向间距0.5m,在锚杆成孔靠近该通道时,孔内水体溢出,之后又形成点滴状渗水,在之后穿锚杆时,缩孔明显,注浆时严重超方,次日发现路面产生沉降、位移,因此停止施工,根据周边调查及施工记录,分析原因,产生该变形的主要因素是,该土层内由于常年渗水作用,基本呈饱和状态,且土质较软,在成孔过程中,排除了大量水体,静水压力消失,导致土层应力减小,并且由于成孔时带出大量土体,在上层土压力作用下,形成蠕动,土体发生收缩,进而在土体内产生较大压力差,从而使路面出现变形,在此过程中,基坑内侧没有发现明显变形,在对其出水孔进行封堵处理后,静置一段时间,还原以前应力状态后,边坡趋于稳定,未再次发生较大变形。该基坑变形不仅与施工工艺有关系,还与地下水关系密切。

  四、结论

  1、基坑设计选型,岩土条件首当其冲,不仅要考虑其适用性,安全性,还需面对由施工引起的不利因素,充分考虑支护结构的可靠度。

  2、自然条件下,地下水是一个动态的存在,来源丰富,随时间变化快,变化量大,且少许的变化足以引起支护结构的变形,引发不可估量的后果,因此对于水位的变化、流速等的监测尤为重要。

  3、施工存在许多不确定因素,容易改变原始地质条件,影响设计的初衷,使得某些地质条件超出设计容许范围。因此施工在尽量不扰动原始地质条件,不改变原状土体受力平衡,不改变静水压力条件下施工最为稳妥。

  4、基坑变形制约因素繁多,相互影响,互为因果,需综合考虑,择优而选,以最大之限度降低基坑的变形。

  参考文献:

  [1] 建筑边坡工程技术规范 GB50330-2013

  [2] 建筑基坑支护技术规程 JGJ 120-2012

  [2] 建筑变形测量规范 JGJ 8-2016

  [4] 李广信.张丙印.于玉贞.《土力学》第二版.清华大学出版社