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深厚軟基基坑安全監(jiān)測實例分析

文檔作者：鄧恒楊帥東黃志懷文檔來源： 1．廣東華南水電高新技術開發(fā)有限公司 2．珠江水利委員會珠江水利科學研究院		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年10月12日
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DOI：10．16616／j．cnki．11—4446／TV．2016．11．019
深厚軟基基坑安全監(jiān)測實例分析
鄧 恒 楊帥東 黃志懷
(1．廣東華南水電高新技術開發(fā)有限公司，廣東廣州 510611；
2．珠江水利委員會珠江水利科學研究院，廣東廣州510611)
【摘要】 基坑安全監(jiān)測是保證工程建設協(xié)調進行、確?；有畔⒒┕さ年P鍵。本文結合工程實例對基坑施工
過程中出現(xiàn)問題的原因進行分析，并針對性提出了現(xiàn)場措施，避免了險情持續(xù)發(fā)展。對類似工程有借鑒意義。
【關鍵詞】基坑；安全監(jiān)測；分析
中圖分類號：TV551．4 文獻標志碼：B 文章編號：10054774(2016)11-0069-03
Instance analysis on deep soft foundation pit safety monitoring
DENG Heng ，YANG Shuaidong ，HUANG Zhihuai
(1．Guangdong Huanan Hydropower High—tech Development Co．，Ltd．，Guangzhou 510611，China；
2．The Pearl River Water Resources Commission of the Pearl River Water Conservancy Science Research Institute，
Guangzhou 510611，China)
Abstract：Foundation pit safety monitoring is critical to ensure the coordinated progress of engineering construction and
guarantee the information—based construction of foundation pit．In the paper，engineering instance is combined for analyzing
the reasons of problems in foundation pit construction process．Site measures are proposed in a targeted mode for avoiding
the continuous development of risk situation．It has reference significance for similar projects．
Key words：foundation pit；safety monitoring；analysis
隨著城市地下工程的利用與發(fā)展，基坑向大深度、
大面積方向發(fā)展成為必然趨勢。特別是在軟土地區(qū)，
由于其具有強度低、壓縮性和天然含水率高、孔隙比大
等特性，基坑自土方開挖就處于變化狀態(tài)，圍護結構的
受力狀態(tài)、大小、位移變形都隨著開挖深度的增加而增
加。因此，在基坑施工過程中必須進行安全監(jiān)測，實時
掌控基坑安全狀態(tài)，為信息化施工提供數(shù)據(jù)支撐。
基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)能及時反應施工過程中基坑的安全
狀況，并對監(jiān)測異常值及時分析，提出相應處理措施和
建議。
本文對廣州市南沙區(qū)靈山島尖北段海岸及濱海景
觀帶建設東環(huán)涌北閘橋工程出現(xiàn)的異常情況進行分
析，并給出處理措施，供類似工程參考。
1 工程概況
該工程位于廣州市南沙區(qū)，靠近蕉門水道。為新
建小型水閘，基坑采用水泥攪拌樁支護，兩側采用水泥
土攪拌樁格柵狀布置，開挖深度5m，樁徑500mm，樁長
15m(見圖1)。基坑安全等級為三級。監(jiān)測的主要內
容有垂直位移、水平位移、滲透壓力等。布設水平位移
點8個，分別布設在基坑兩側支護結構的墻頂，主要監(jiān)
測基坑開挖和基礎施工時，基坑兩側擋墻的位移量；布
． 69．
一水利建設與管理 2016年·第11期
設測壓管4個，分別布設在支護結構外側土體中，主要
監(jiān)測地下水位的變化情況；在基坑開挖出現(xiàn)異常時，基
坑周圍土體裂縫處增設6組裂縫測點。
5000
UP
圖1 東環(huán)涌北閘橋剖面
鉆探結果表明：從上至下各土層及厚度依次為素
填土層1．60m、耕土層0．90m、淤泥質粉質黏土層15m、
淤泥質中砂層7．60m，主要土層物理參數(shù)見表1。
表1 主要土層物理參數(shù)
天地 層 名 稱 然重度 天然含水量 黏聚力 內摩擦角
(kN·m-3) ∞／％ c／kPa (。)
素填土 18．40 35．60 16 12
耕土 l8．40 50 10 12
淤泥質粉質黏土 17 51．80 6．5O 6．60
2 監(jiān)測情況及原因分析
2．1 監(jiān)測情況
監(jiān)測位移曲線見圖2。
圖2 位移曲線
施工方首先開始的工序是在基坑未開挖的原地面
進行水泥攪拌樁基坑支護施工。當攪拌樁施工完成
后，施工方從地面標高4．60m 開挖至基坑面標高
2．10m處，即工況1位置，進行預制混凝土管樁施工，
管樁施工深度達15m。在預應力管樁施工完成后，10
． 70 ．
月12 13，開始繼續(xù)進行基坑開挖工序，開挖至基坑地
面標高一0．40m處，即工況2位置，進行基坑底部閘板
施工。從圖2看出在工況2開挖當Et基坑監(jiān)測水平位
移數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，監(jiān)測人員在基坑支護與土體結合處
發(fā)現(xiàn)1cm裂縫，同時水平位移監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)驟變，底部
管樁向外滲水，圍護樁1／2高度處出現(xiàn)垂直于樁長方
向約2m長裂縫，土體裂縫有持續(xù)發(fā)展趨勢。
2．2 原因分析
2．2．1 基坑施工順序不當
施工方在完成攪拌樁施工后，開挖至工況1高程，
并開始預制混凝土管樁施工。管樁在沉入土體后，對
周圍的土體產生擠壓力。當基坑被開挖時，靠近管樁
一側的擠壓力被釋放，支護發(fā)生變形，向卸土一方產生
水平位移。
試驗和實踐證明，一般情況下分層開挖時基坑支
護位移比一次性開挖的位移值要小。故考慮到工況2
時基坑的開挖是一次性開挖并未分層，才導致位移值
的驟變，所以根據(jù)朗肯土定律，采用水土合算，首先計
算工況1和工況2情況下水泥攪拌樁支護前后的主、
被動土壓力受力情況(見圖3)。
g
2．1 素填土 尋
工況1 耕土 蒙
- 0．4
工況2
淤泥質
粉質黏土 8
圖3 土壓力情況分布
求主動土壓力的公式如下：
Ea=(1／2)yH2Ka (1)
式中 —— 主動土壓力系數(shù)，Ka：tan (45。一 2)；
一擋土墻高度。
gm， 4{嘴
鄧 恒等／深厚軟基基坑安全監(jiān)測實例分析
被動土壓力的公式如下：
印=(1／2) Kp+2cH√ (2)
式中 ——被動土壓力系數(shù)， =tan (45。+妒／2)；
一擋土墻高度。
通過式(1)、式(2)，計算出水泥攪拌樁支護前后
所受到的主、被動土壓力情況，具體見表2。
表2 土壓力計算結果
施 主動土壓力／ 被 動土壓力／
工階段 開挖深度／m (k
N／m) (kN／m)
工況1 2．5 1189．14 2281．57
工況2 5．0 1189．14 15o4．71
由圖2并結合土壓力計算結果可以看出，當基坑
處于工況1的情況時，支護結構處于平衡狀態(tài)，但在基
坑開挖到工況2標高時，坑內的土方開始剝離后，支護
結構兩側土體形成一定的高差，其原有平衡狀態(tài)被打
破。為了尋求新的平衡，支護結構將逐步向基坑內側
移動，使得墻后土體產生主動土壓力，墻前土體產生部
分被動土壓力，墻底土體對墻身的摩阻力逐步增大，支
護結構將得到新的平衡。隨著基坑內土方不斷挖出，
支護結構為保持平衡而不斷向基坑內移動，直到土方
開挖全部結束。
該基坑開挖計劃分為3次，施工單位為趕工期，一
次性開挖到基坑底，造成支護樁墻后側向土壓力突然
增大，由圖2看出導致支護結構位移量的迅速變大，這
是造成位移突變的主要原因，但應考慮到支護結構自
身的抗傾覆力，且隨基坑開挖深度的增加可能較小，故
進行不同工況下支護結構的抗傾覆穩(wěn)定性驗算，此支
護結構滿足重力式水泥土墻的傾覆穩(wěn)定性驗算公式：
： ≥Ko (3)
ak~／,
式中 ——抗傾覆安全系數(shù)，其值不得小于1．3；
E E ——水泥土墻上的主、被動土壓力標準
值，(kN／m)；
z ——水泥土墻內側被動土壓力合力作用點至
墻趾是豎向距離，m；
G——水泥土墻的自重，kN／m；
— — 水泥土墻底面上的水壓力，kPa；
— — 水泥土墻的底面寬度，m；
n
。
— — 水泥土墻外側主動土壓力合力作用點至
墻趾的豎向距離，m；
o ——水泥土墻內側被動土壓力合力作用點至
墻趾是豎向距離，m；
n ——水泥土墻自重與墻底水壓力作用點至墻
趾的水平距離，m。
通過式(3)得出工況1的抗傾覆系數(shù) 為2．21，
大于規(guī)范要求1．30的抗傾覆安全系數(shù)，工況2的抗傾
覆系數(shù) 為1．36，也大于1．30的安全系數(shù)，可判斷出
基坑支護的安全性滿足規(guī)范要求。故判斷主要原因是
施工工序的問題，施工方工況1打樁時產生的擠土效
應對基坑支護產生了擾動，降低了基坑的安全狀態(tài)。
2．2．2 地下水位影響
地下水位埋深0．50m，基坑高水位狀況下開挖，水
位驟降最為危險。開挖期間測得測壓管內的水位較
高，作用在墻體上的水壓較大，應及時在基坑周圍進行
降水措施。
3 措施及成效
3．1 采取措施
施工單位根據(jù)監(jiān)測單位上報的監(jiān)測數(shù)據(jù)，采取措
施有：⑧ 對基坑兩側支護外土方同時進行開挖卸荷，開
挖寬度至基坑支護外側5m 處，開挖至高程面
一0．40m，保持與基坑底部高程相同；⑥在基坑支護開
挖卸荷處抽取地下水，降低坑外地下水水位，同時抽排
基坑內積水；⑥基坑回填，在支護樁墻頂水平位移較大
處所對應的基坑底部進行回填；③靠近水平位移較大
部位的基坑作業(yè)全部停止，撤出相關設備、材料，疏散
施工作業(yè)人員，待基坑位移值穩(wěn)定后，繼續(xù)基坑開挖。
3．2 成效
施工單位采取相應應對措施取得了很好的效果
(見圖3)。10月23日，基坑外側開挖后，基坑支護結
構頂部的水平位移測點出現(xiàn)了向基坑外側的小幅回
彈，10月25日，基坑支護已基本穩(wěn)定。
(下轉第21頁)
· 71·
萬泉等／大型水閘水下修補工程施工實踐探討
據(jù)破損部位深度及范圍，采用鍍鋅帶槽鋼釘或錨筋固
定電焊鍍鋅鐵絲網(wǎng)(鋼筋網(wǎng))，然后確定修補澆筑的工
程量，在防汛工作船上進行聚合物抗裂砂漿或者聚合
物抗裂混凝土拌和，一次性運送至氣壓沉柜或者開口
鋼圍堰內進行現(xiàn)場澆筑，用刮刀將澆筑面刮至與原底
板水平、收光，最后進入養(yǎng)護階段，養(yǎng)護時間不少于4h。
伸縮縫清洗完成后用風機將縫內吹干，在岸上拌
好彈性環(huán)氧砂漿后采用料桶送至澆筑部位進行灌注，
施工人員將專門的漏斗放在伸縮縫上，緩慢地通過漏
斗向伸縮縫內進行彈性環(huán)氧砂漿灌注，直至與兩側的
混凝土面齊平，完成伸縮縫修補工作。
6 施工質量控制及檢驗
水下檢修是一項施工工藝技術要求較高的工作，
在施工過程中，不僅要抓好原材料質量關，還要把握好
施工工序關。專業(yè)技術人員負責現(xiàn)場施工、技術指導、
質量檢查工作，施工人員嚴格按有關規(guī)范、標準及設計
要求施工。自檢合格后，由監(jiān)理人員進入氣壓沉柜或
開口鋼圍堰內現(xiàn)場檢查，待上一道工序通過檢查合格
后方可進入下一道工序的施工，施工結束后出具自檢
資料，監(jiān)理部復檢。
7 結語
萬福閘水下修補工程經(jīng)過2015年汛期大流量開
閘泄洪的嚴峻考驗后，2016年汛前，管理單位對該閘
進行水下檢查，閘底板、消力池(坎)混凝土破損、伸縮
縫口混凝土剝落及填料流失處修補質量良好，未發(fā)現(xiàn)
沖坑和明顯破損，達到了預期設計效果。實踐證明采
用白浮式氣壓沉柜和開口鋼圍堰在無水狀態(tài)下進行水
閘水下修補具有操作方便、直觀可靠、施工質量易于控
制、工期短等特點，該施工體系的成功運用不僅保證了
萬福閘加固護底工程及其他土建項目的順利實施，而
且為類似水閘水下修補工程的設計和施工積累了寶貴
的經(jīng)驗。
參考文獻
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整治工程萬福閘加固工程施工圖設計總說明[R]．江蘇：
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改進[J]．江蘇水利，2009(10)．
(上接第71頁)
4 建議
在軟土地區(qū)進行基坑施工時，應充分考慮軟土的
特性選擇基坑支護，而鋼板樁支護能防水，結合緊密，
不易漏水，施工便捷，可全部機械化操作，而且可重復
使用。特別是在本文實例中，若先進行管樁施工，待管
樁施工完成后，再進行基坑支護的鋼板樁施工，可以有
效規(guī)避由于施工方管樁施工對攪拌樁支護所產生的擠
土效應，從而有效減輕擠土效應對基坑支護穩(wěn)定產生
的影響。
5 結論
基坑監(jiān)測就是為了確?；庸こ痰陌踩?
坑開挖過程提供有效的監(jiān)控、指導和建議，從而防止發(fā)
生坍塌等事故。
基坑監(jiān)測過程中出現(xiàn)監(jiān)測值異常，應立即對基坑
安全進行分析，并提供有效建議；施工順序將直接關系
到基坑的安全，因此，合理安排施工順序至關重要；軟
土地基基坑施工過程中，應充分考慮支護形式、地下水
位等因素影響；在不具備放坡條件的基坑中增設鋼管
支護可有效提高基坑支護的安全系數(shù)。
參考文獻
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· 21·

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