基坑边坡稳定性的现场监测

基坑边坡稳定性的现场监测

张东兴

张东兴（河南省有色金属地质矿产局第一地质大队河南安阳455004）

【摘要】林州市某基坑采用了土钉墙支护形式，开挖到7.0m见地下水，进行了基坑降水。并对地面沉降、边坡水平位移、地下水位变化以及对周边建筑物的影响进行监测，证明：基坑边坡处于稳定状态，对周边建筑物影响非常小。

【关键词】土钉墙；基坑降水；现场监测

中图分类号：Ｇ71文献标识码：Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2010）11-014-02

1工程概况

拟建某二十四层住宅楼位于林州市，西北临陵阳河，场区西侧为17层点式住宅楼，基础埋深4.5m，距基坑西边最近处3.85m；南侧为五层住宅楼，基础埋深4.0m，距离基坑南边缘最近处7.8m;东侧和北侧分别为柏油马路，平面布置见图1。该住宅楼设计高度71.40m，地面以上24层，地面以下两层，基坑最大开挖深度为12.00m。

图1

2工程地质水文地质条件

2.1地层条件

场地地层条件由上向下依次如下：

1）杂填土（）

主要由建筑垃圾及粘性土组成，结构松散，厚度在0.25~1.0m。

2）黄土状粉质粘土（）

粉质粘土，黄褐色，梢湿，硬塑~坚硬状态，发育大孔隙，土质均匀，结构致密，属中低压塑性土，在高压下具湿陷性，土层中零星分布有5%左右的姜石，局部地段可见薄层卵砾石夹层或透镜体。该层厚度7.5~10.5m，层底最大埋深11.2m。

3）卵砾石层（）

主要由卵石层及砾石层组成，偶见漂石，卵石成分主要为灰岩及砂岩碎块，浑圆状及次棱角状，一般粒径0.5~7.0m，含量60%~70%，漂石最大可大81cm，多为粘性充填，呈梢密~中密状态。该层厚度9.0~11.7m，底面埋深19.5~22.0m。

4）第三系（N）

第三系地层，薄层状，多呈灰色或灰绿色，顶板埋深19.5~22.0m，在27~29m以上为强风化，厚度7.5~9.0m，以下为中等风化，根据钻探及物探资料，该层厚度在15.0~20.0m之间，再向下则为微风化的坚硬岩体。

2.2水文条件

场地主要含水层为卵砾石层，水位埋深在9.5m附近，单位涌水量6.68~9.19m3/h·m，导水性比较强，渗透系数K=56.99m/d。地下水补给来源主要为西侧上游侧向径流补给，其次为陵阳河水渗漏补给。

3基坑支护及降水方案

本次基坑开挖难度比较大，要求比较高，经多次论证采用土钉墙支护形式，基坑内部降水。

3.1基坑支护

图2为基坑边坡支护结构示意图。东坡和北坡（图2-1）先开挖4.5m，抹厚5cm混凝土面层,4.5m以下进行土钉墙支护，坡角1:0.1，土钉纵横间距1.5m。西坡（图2-2），先开挖3.5m，抹5cm厚面层，3.5m以下进行土钉墙支护，坡角1:0.2，土钉纵横间距1.3m。南坡先开挖3.5m，抹厚5cm混凝土面层，3.5m以下为土钉墙支护，直立开挖，土钉纵横间距1.3m。基坑分层逐步开挖及施工，土钉墙面层喷射厚度15cm，相关参数见图2所示。

图2土钉墙支护结构示意图

3.2基坑降水

本次基坑开挖深至7.0m时，出现地下水，开始基坑内部降水，降水后继续开挖。在已经开挖7.0m深度的工作面上，进行钻孔成井。共设计降水井6眼，观测井1眼，平面布置见图1。降水井孔径600mm，井深13m，管径300mm；观测井孔径250mm，井深7.0m，管径110mm。设计单井出水量50m3/h，观测井水位降深2.5m，基坑地面以下1.0m。

按照设计先后施工1眼观测井和6眼降水井，降水井采用六翼螺旋叶片钻头分两级扩孔，扩孔完毕后冲洗换浆、下管，投放滤料厚度达到10cm以上，上部用粘土封孔。观测井为1次成井。采用阶梯流量降水，即每施工一眼降水井，马上投入运行。降水过程定时观测出水量和水位，降水结束以后观测恢复水位。

3月19日第一眼降水井施工结束，开始基坑降水。4月1日第六眼降水井施工结束，六眼井开始共同降水。4月5日开始基坑第二次分层开挖，同步采用土钉墙进行边坡支护；4月22日边基坑开挖完毕，4月23日到5月7日铺设垫层，5月8日早晨停止抽水。

4基坑现场监测及分析

在开挖和降水过程中，为了及时准确的掌握基坑稳定性以及周边建筑的变形情况，对基坑的地面沉降、水平位移和水位变化进行了现场监测。

4.1监测方法及测点布置

用万能表对观测井的水位变化进行监测，具体位置见图1。

沉降观测采用DS1型精密水准仪进行观测，在陵阳河东端南侧选取基准点O点，在基坑周围布置七个观测点（见图1）：W1、W2、S1、S2、S3、E1、E2。

水平位移观测采用JD6-1型光学经纬仪进行观测，W1、W2、S1、S2、S3、E1、E2同时兼做水平位移观测点，O点为基准点。

对周边建筑物I，II，III住宅楼采用DS1型精密水准仪进行沉降观测，测点布置如图1，I1、I2…II1、II2…III1、III2…III5。

4.2数据处理及分析

图3为观测井地下水位H随抽水时间的变化曲线。3月19日到4月1日之间水位下降水位速率较大，其后随着降水时间的延长，水位下降幅度越来越小，至降水后期，地下水位稳定在-13.0m附近，停止抽水后，水位迅速回升。降水初期，采用阶梯流量降水导致下降水位速率较大，陵阳河补给使水位有回升的波动现象。后期的稳定水位在-13.0m附近，在基坑底面下1.0m左右，说明此次采用的降水方案达到设计要求。抽水结束以后，水位迅速回升，说明地下水存在稳定补给水源。

图4为地面沉降H随时间T的变化曲线，纵轴的负值方向表示基坑地面的沉降。从变化曲线来看，基坑东侧（图4-2）地面沉降变化最明显，4月26日发生比较大的沉降，5月2日沉降达到最大，最大值3.97mm，发生在E1点附近，之后有所反弹并趋于稳定，最后累计沉降量为3.33mm。南坡（图3-1）及西坡（图3-3）累计沉降量在1mm之内，边坡仅有微小变化。

图5为水平位移S随时间T的变化曲线，纵轴的负值方向表示基坑边缘向内侧的水平位移。南坡的水平位移受影响比较大。S3测点在4月19日位移比较大，5月5日达到最大值3.15mm。东坡的最大位移也于5月5日达到最大值2.75mm（E2测点）。西坡最大位移值在1.2mm附近波动（W1测点）。基坑水平位移在3.15mm以内，符合相关规范，达到了预期要求；位移的最大值都是发生在开挖结束以后。

表1为I，II，III住宅楼在降水过程中的沉降量的累计值。在降水过程中，建筑物的沉降均在1mm范围以内，对建筑物的影响非常微小。

5结论

综上分析可得以下结论：

（1）通过对基坑的地面沉降、水平位移及周边建筑物监测表明，基坑边坡处于稳定状态，支护设计及基坑降水设计满足要求，达到预期目的。

（2）通过降水观测说明此场地的地下水与陵阳河有着一定补给关系；基坑水平位移最大值发生在基坑开挖结束以后。

参考文献

[1]编写委员会.工程地质手册（第四版）[M].北京：中国建筑工业出版社,2007.

[2]骆祖江,张月萍,刘金宝.深基坑降水与地面沉降控制研究[J].沈阳建筑大学学报(自然科学版),2007,23(1)：:47-51.

作者简介：

张东兴，1992年7月毕业于郑州地质学校，2006年7月中国地大网络教育岩土工程专业毕业，河南省有色金属地质矿产局第一地质大队工作，工程师，从事岩土工作多年。