珠海某深基坑支护失稳监测数据分析

杨萌萌

(珠海市建设工程质量监测站)

0 引言

珠海作为滨海城市，复杂的地质环境成为工程建设中亟待解决的关键问题。地质勘察资料和室内土工试验参数对基坑设计和施工有很大的影响，对于复杂软弱地层深基坑工程在施工过程中进行全周期的监测是基坑质量、安全保证的关键，同时体现了基坑施工信息化的要求，是建设工程中必不可少的重要环节。

1 工程概况

某基坑位于珠海市保税区。拟建1-2 层地下室，一层地下室开挖深度为4.30m，两层地下室开挖深度为8.20m，基坑支护周长约1189m，基坑安全等级为二级。本基坑采用φ1200@1400 灌注桩+一道钢筋混凝土撑+基坑底被动区支护进行支护设计。

基坑西侧、南侧采用悬臂桩+被动区支护；基坑北侧与相邻项目交界段采用大放坡开挖，并在坡脚设置灌注桩解决深层滑动问题，灌注桩兼作相邻项目开挖负二层基坑支护；基坑西南角、西北角负二层区域采用灌注桩+钢筋混凝土水平角撑+被动区支护；基坑北侧、东北角负二层区域上部大放坡至负一层楼板。本项目基坑局部失稳情况出现在基坑北侧、东北角区域，平面图见图1。

图1 基坑基坑北侧、东北侧失稳段平面图

2 工程地质情况

2.1 地层特征

拟建场地地貌为滨海平原地貌，现状经填土平整，地势总体平整。根据详勘报告，基坑场地岩土层地层从上至下为：

⑴人工填土层，浅黄色，主要由粉细砂和少量粘性土组成，场地西北角新近堆填有150m×65m×4m 范围的杂填土，钻探揭露场地北、西侧该层夹杂建筑垃圾和生活垃圾，该场地填土堆填时间有20 多年；

⑵淤泥，深灰、灰黑色，具腥臭味，无摇振反应，稍有光泽，干强度及韧性低，饱和，流塑；

⑶粉质黏土，褐黄、（浅）肉红色，具染手特性，无摇振反应，稍有光泽，干强度及韧性中等，饱和，可塑；

⑷中粗砂，褐黄、灰白色，主要成分为石英质中砂，呈次棱角状，分选型一般，呈饱和、稍密～中密状态；

⑸粉质黏土，黄、（浅）肉红色，具染手特性，无摇振反应，稍有光泽，干强度及韧性中等，饱和，可塑；

⑹砂质粘性土，褐黄色，主要由花岗岩原地风化而成，夹铁、锰质结核，韧性差，干强度低，无摇振反应，可塑～硬塑；

⑺全风化花岗岩，褐黄色，主要由剧烈风化的长石、石英及暗色矿物组成，除石英及未完全风化的长石外，其余矿物风化明显，岩芯呈土状，结构完全破坏手捏易碎，遇水易分解。

2.2 水文地质条件

勘察期间测得场地地下水埋藏较浅，稳定水位埋深0.55～2.30m。地下水来源主要赋存于人工填土层、中粗砂层中，地下室主要补给来源为大气降水及邻近水体的越流补给，并以垂直蒸发和潜流的形式向外侧低洼处排泄。岩土力学性质指标见表1。

表1 岩土物理力学指标

3 基坑支护方案

3.1 基坑北侧和东北侧设计方案

基坑北侧和东北侧支护基坑深度为8.2m，围护结构为φ1200mm@1400 m2钢筋混凝土灌注桩+ 一道1200mm ×1200mm 钢 筋 混 凝 土 内 支 撑 梁， 采 用φ550@350 小直径水泥搅拌桩止水，坡顶放坡高度为3.8m，采用多级放坡；围护桩桩长为35m，穿过淤泥层以中粗砂层作为持力层；基坑底位于流塑的淤泥层中，采用15 排大直径φ800 水泥搅拌进行格栅式加固。基坑支护设计剖面见图2 所示。

图2 基坑支护设计剖面图

3.2 计算剖面及计算结果

采用理正深基坑设计软件单元计算对设计剖面进行复核计算，基坑安全等级为二级，基坑重要性系数取γ0=1.00，基坑外超载取20MPa。采用增量法计算内力和位移，计算结果见图3。采用瑞典条分法计算整体稳定性，整体稳定安全系数KS=4.163，抗倾覆安全系数最小值Kt=1.898，抗隆起安全系数Ks=8.923，内支撑计算轴力892KN，坡顶计算最大沉降量为30mm。理论计算结果均满足规范要求。

图3 支护桩水平位移、弯矩、剪力图

4 基坑变形及监测分析

按照《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）及设计文件要求，基坑失稳段施工监测包括如下内容：

⑴基坑围护结构体系监测项目：围护桩顶水平位移及沉降，WY34～WY39；围护桩深层水平位移测斜，CX23～CX27；支撑轴力，ZC15～ZC20；立柱沉降，LC14～LZ20。

⑵周边环境监测项目：周边地表沉降和位移监测，PS30～PS43；基坑外水位监测点，SW12～SW15。监测点布置见图4。

图4 基坑北侧、东北侧监测平面图

4.1 地表沉降监测及分析

根据基坑坡顶位移曲线分析，在2017 年12 月16日开挖至支撑梁底、施工支撑梁前，基坑坡顶位移监测点最大变形值为33mm，2018 年1 月5 日开挖到底，基坑坡顶位移最大值为88mm，随后基坑坡顶监测点以14mm/d 进行变化，直至变化至133mm 后破坏。

图5 基坑坡顶位移曲线图

4.2 支护桩顶沉降监测及分析

图6 支护桩顶位移曲线图

根据支护桩顶位移曲线分析，在2017 年12 月16日开挖至支撑梁底、施工支撑梁前，支护桩顶位移监测点最大变形值为30mm，2018 年1 月5 日开挖到底，支护桩顶位移最大值为95mm，随后支护桩顶监测点以10mm/d 进行变化，最大变形值为95mm，基坑进行覆土反压后，最大变形值稳定为82mm。

4.3 土体测斜监测及分析

根据基坑北侧、东北侧基坑测斜管CX23～CX26 数据分析，随着基坑土方开挖深度加深，测斜变化变大，基坑开挖到底时，位移出现明显的突变，位移最大处为11～15m 处，在基坑底以下7～11m 处；基坑进行土方反压后，测斜变化速率变缓，最大位移点出现在CX26 点，桩身测斜值为119mm。

图7 支护桩桩身测斜曲线图

4.4 内支撑梁轴力监测及分析

内支撑梁受基坑开挖、土体卸荷等施工因素的影响，混凝土支撑梁轴力监测值分为明显三个阶段。第一阶段处于土方开挖阶段，轴力值变化至1000kN；第二阶段为基坑失稳反压阶段，内支撑梁监测值变化至2500kN～3500kN，随着基坑底土方反压结束，支撑轴力最大值变化至4000kN，随后趋于稳定；基坑加固后，内支撑梁变化值变化趋于稳定。

图8 混凝土支撑内力曲线图

4.5 基坑现场失稳及处理

根据现场出现的破坏情况，内支撑梁与冠梁连接处出现裂缝，裂缝宽度约为30mm，裂缝呈现上下贯通的情况；支护桩与冠梁连接处出现水平移动，最大为位移为35mm；冠梁在支撑梁中间处出现弯曲破坏；基坑底出现隆起变形。基坑已出现整体失稳破坏的情况，项目部立即对本支撑段进行基坑内回填反压，避免基坑进一步变形及垮塌。

图9 基坑现场失稳破坏照片

5 基坑监测数据分析和建议

⑴通过监测数据分析，基坑失稳根本原因为基坑底软土工程性质差，桩身嵌固段在流塑状淤泥层中位移过大是该基坑失稳的重要原因。

⑵从基坑失稳监测过程中可以看出，各测量值在同一时间内均出现数值急剧变化的情况，最早出现报警预警值是基坑顶和支护桩顶水平及位移监测点。

⑶在软土基坑工程中，土方开挖施工速度必须控制，应采取分层、分区进行施工。