深基坑土方超挖引起支护桩上浮变形监测分析

深基坑土方超挖引起支护桩上浮变形监测分析

王刚

文山联信建筑工程质量检测有限责任公司 云南 文山 663000

摘要：随着我国社会主义市场经济的高速发展，城镇居民人口逐年上涨，导致当前城镇的地下空间，已经开始出现过度开发趋势。因此，为了深入研究深基坑土方超挖，对支护桩上浮变形的影响，此次研究将会对某城市的深基坑施工，展开进一步的分析探讨，根据深基坑工程的实际开展情况，对其中的各项工作顺序依次进行计算，并且按照在现场实际勘测的数据结果，对其进行深入分析，结果发现支护桩的上浮变形情况接近一致，无显著差异。基于此，通过对深基坑工程的持续监测，从挖掘工程的基本情况、挖掘过程、进行理论计算，并对计算结果展开进一步分析，最终发现随着基坑超挖深度的不断增加，支护桩的横向变形程度也在逐渐加重，基坑内外两侧的压力也会随之变化，从而证明了土方超挖对深基坑应力状态的影响。

关键词：基坑超挖 支护桩 变形监测

在我国现代化经济体系持续发展的背景下，对各地区的城市规划建设与改造的要求也在不断提高，随着基坑工程的挖掘面积不断扩大，挖掘深度持续增加，导致周围的土质情况愈加严峻，在深基坑挖掘过程中，发生意外事故的几率也在逐年上升。2019年4月11日江苏省扬州市广陵区某处房地产项目在深基坑挖掘过程中发生坍塌事故，造成5人死亡，1人受伤，事故发生原因为，施工人员未按照施工设计方案严格执行，在紧邻住宅楼基坑边坡脚，垂直超深开挖电梯井集水坑，降低了基坑坡体的稳定性，导致基坑支护体系遭到破坏，出现意外事故[1]。国内专家学者也对基坑超挖的现状问题，展开了深入分析研究，辽宁工程技术大学教授张向东，与岩土工程系研究生王兆昌，通过调查研究发现，一旦基坑土方超挖，会导致支护系统承受的压力急剧加大，上浮变形情况也将持续恶化。因此，此次研究通过对某城市的深基坑工程展开监测[2]。并进行深入分析研究，以便对我国各地区的深基坑挖掘过程，提供重要的参考依据[3]。

1 整体工程情况

1.1 深基坑工程信息

此次研究的深基坑施工东西长度约为214m，西段工程175m，挖掘深度9.95m，1—1 剖面选取的是放坡+混凝土材质制作而成的支护桩，并与预应力锚索结合形成复合式支护体系。排水选取的是明排系统+中口径的混凝土排水井，截水帷幕选取的是深层搅拌桩法，将水泥浆与土体搅拌混合，形成固结体截水，支护桩顶放坡3.0m，坡率为1∶0.5，混凝土支护桩的直径规格为750mm，支护桩间隔距离为1.8m，嵌入固定的深度为8.20m，设立2道压力型预应力锚索，锚索固定段落的直径为395mm，长度依次为20m和21m，预应力分别设置为175KN和210KN，基坑挖掘变形情况如表1所示。

表1 预设基坑挖掘变形情况

1.2 监测点分布情况

如图1所示，按照施工规范及有关要求，在某深基坑支护桩顶间隔30m设立监测断面，每个断面设立1个测点，共计设立28个监测点。

图1 监测点埋设示意图

1.3 挖掘过程

基坑从西自东挖掘75m（K8监测点）处，设立的第一道锚索张力达到预设数值，第二道预应力锚索并未达到预设数值，随着深基坑超挖深度达到9.95m，横向位移程度已达到42mm。当挖掘到95m（K7监测点）处，K8-K7间两道锚索均未达到设计的张拉值，当挖掘深度达到9m时，K7监测点的支护桩顶的横向位移为65mm，此时两道锚索均已达到设计的张拉值，随后施工人员继续超挖，直到9.95m时，K7监测点支护桩顶的横向位移距离已超过7.0cm，如图2和图3所示。

图2 K7监测点位移情况

图3 K8监测点位移情况

2 两工程比照

通过计算工况1、2实际施工情况，并与现场监测结果、预设情况进行比照，随后对比照结果展开进一步分析研究。

（1）工程A的施工情况为：挖掘5m →张拉第一道锚索 →挖掘到9.95m →发生渗漏水 →开始张拉设立第二道锚索，施工过程中的深基坑变形情况，如表2所示。

表2 工程A的施工情况

当1-1 剖面挖掘至75m时，施工现场只设立了一道锚索，随后直至挖掘深度达到9.95m时，根据图3的K8监测点数据显示，支护桩顶位移情况已达到30mm，并且开始发生水渗漏、流沙渗漏等问题。并且，深基坑外围的水平面已涨至与地面持平，按照图3的K8监测点数据显示，支护桩位移情况已达到了43mm，根据表2分析，挖掘至9.95m时支护桩顶位移情况为31.85mm，水平面与地面持平时，支护桩顶位移43.50mm，与实际施工情况基本一致。

（2）工程B的施工情况为：挖掘9m →张拉第一道锚索 →张拉第二道锚索 →挖掘到9.95m，施工过程中的深基坑变形情况，如表3所示。

表3 工程B的施工情况

当1—1剖面挖至95m时，设立的两道锚索均为张拉，直至挖掘深度达到9.00m时，K7处（如图2所示）监测数据显示支护桩位移情况已达到50mm，并且锚索1和2已张拉到预设值。直至超挖深度达到9.95m时，位移的计算数据约为80mm，根据表3所示，深基坑挖掘的9.95m时，支护桩位移情况达到80.31mm，与实际施工情况接近一致。

经过将上述两种施工情况的理论计算情况，与施工现场的实际监测情况进行比照，证明理论计算结果与实际情况基本一致，进而验证了理论计算当中的各项数值均较为科学[4]。而工程A与工程B理论计算数据的差值较大，是由于工程B在实际施工时，土方超挖的深度高于工程A，且未及时施工锚索，导致支护桩变形情况较为严重。此外，通过将工程A与工程B的预设情况比照，工程A和工程B的支护桩顶横向位移情况，均超过预设工程的位移数值，其关键因素也为深基坑土方超挖导致的[5]。

3 结论

此次研究通过对某城市深基坑工程的实际施工情况，进行实时监测，并利用理论计算的方式与实时监测结果进行比照，并通过查阅大量文献资料，发现支护桩上浮变形的关键因素，为深基坑土方超挖导致的，并且当基坑土方超挖时，未能及时施工锚索，也是导致支护桩水平位移的重要因素之一。由此，施工单位应重视在深基坑超挖时，对支护体系的实时监测情况，并根据支护桩上浮变形的严重程度，及时做出具有针对性的应对举措，进而有效降低由于支护体系遭到破坏，导致意外事故发生的几率。

参考文献：

[1]李传斌.内支撑基坑局部超挖施工效应研究[D].山东建筑大学,2023.

[2]沈乾益.地铁深基坑多种支护结构协同受力变形及施工控制研究[D].重庆交通大学,2023.

[3]张立.土方超挖诱发桩锚支护基坑失稳过程分析[J].建筑技术开发,2020,47(03):53-54.

[4]雷亚伟,郑刚,程雪松等.局部超挖对悬臂排桩基坑支护体系安全性能的影响[J].长江科学院院报,2020,37(09):70-78.

[5]温平平.基坑桩锚支护结构水平变形特性及分级预警报警研究[D].南昌大学,2019.