桩锚支护基坑工程变形监测分析

桩锚支护基坑工程变形监测分析

孟德生

大连市勘察测绘研究院集团有限公司 辽宁 大连 116021

摘要：经济的发展，社会的进步推动了我国综合国力的提升，也带动了建筑工程发展的步伐。桩锚支护结构以其经济性在基坑工程中得到了广泛应用，特别是在岩体结构中，其稳定性、经济性均得到了工程界的认可。在软土基坑中桩锚支护结构因稳定性一般而应用较少，但是桩锚结构的经济性较好，其在连云港地区基坑工程中得到广泛应用。基于此，本文主要对桩锚支护基坑工程变形监测进行分析，详情如下。

关键词：桩锚支护；基坑工程；变形监测

引言

随着城市建设和基坑工程的不断发展，基坑工程规模向更大、更深的方向发展。深大基坑工程开挖不可避免地导致周围土体的应力重分布，在土水压力作用下，基坑土体也将产生一定的位移，影响着基坑及周围建筑物的稳定，因此，在基坑开挖过程中需要选取合理的支护形式以保障围护效果。桩锚结构作为一种广泛应用于实际工程的支护结构，它可以合理利用土体自身的特性，充分发挥土体与桩锚结构之间的相互黏结力，具有施工速度快、成本低的优点。在超高层建筑和地下车库的基坑工程施工过程中，深基坑开挖面积和深度大，为了控制基坑本身及其周围环境的变形和稳定性，采用桩锚结构支护土体时，有必要采用动态监测手段对基坑开挖过程中的土体位移指标进行监测。通过监测数据与设计值进行对比，判断前一步施工工艺和施工参数是否满足预期要求，确定并优化下一步施工参数，实现信息化施工。

1基坑监测

对于深大基坑施工，为确保基坑及周围附属建筑物在施工过程中处于安全、稳固状态，在基坑周边布设多个不同类型监测点，以此对基坑进行监测数据的采集。其监测项目主要有：立柱沉降观测、桩顶沉降及水平位移监测、轴力监测等。施工过程中日常监测频率应每天不少于2次，根据施工进度及施工重要节点还应增加监测次数，测量人员做好数据记录。基坑监测周期为土方开挖到地下工程施工的全部完成。

2桩锚支护基坑工程变形监测

2.1立柱沉降实测分析

基坑内立柱的沉降大体呈现3个阶段。（1）沉降增长阶段。本阶段基坑开挖较浅，坑底回落作用较弱，立柱沉降主要受围护结构的自重影响，导致沉降快速增长。（2）沉降回落阶段。本阶段随着开挖的继续进行，坑底回落作用较为明显，立柱沉降发生回落。（3）沉降波动期。本阶段，由于卸除地基土自重，导致基坑内土体产生相对于开挖前的回弹量，坑底回弹加强，立柱发生隆起。立柱的沉降主要是基坑底土的回弹、围护支撑结构自重以及施工荷载等多种因素综合作用的结果，而从图中可看出观测点数据存在异常波动，该观测点处于基坑西北角支撑中段位置，可能由于周围土体在自重作用下使该观测点位下底土发生向上隆起，而结合该工程地质情况，不排除由于基底土压力低于水压力而造成小面积地面隆起。

2.2桩锚支护上土下岩地层深基坑沉降与变形

随着中国经济的迅猛发展,全国各大中城市均出现了大量超高层建筑以及深大地下综合体的建设项目。各类复杂深基坑工程也随之出现,给岩土工程设计带来了新的机遇与挑战,深基坑围护结构的研究一时也成为岩土领域的重点研究方向。此外,由于基坑开挖深度的不断加深以及地层的起伏变化,在基坑工程中出现了大量的上土下岩地层深基坑。与单纯土层深基坑不同,上土下岩地层深基坑存在土岩软硬分界面,上部土层与下部岩层抗剪强度参数差异巨大,采用同一种支护结构势必给施工带来严重的困难并会造成一定的浪费。针对此类基坑更为经济合理的支护结构以及基坑稳定性预测与研究方法亟待解决。有关上土下岩地层深基坑工程的理论研究具有一定的滞后性,对于类似基坑工程的支护设计的合理性还存在一系列的问题。因此,有关土岩组合地层深基坑支护结构的研究成为国内学者研究的重点,并已取得一定研究成果。基坑周边沉降量最大值并不是发生在紧邻坑边位置,而是距离坑边一定距离处。主要原因为预应力锚索属于主动支护,施加预应力后,相当于对基坑表面施加向基坑外侧的力,导致坡面发生向基坑外侧的轻微变形,而远离坡顶的区域由于预应力影响不明显,仍继续向基坑内侧变形,两者相互挤压导致重叠区域沉降减小。因此出现临近坡顶监测点减小的现象。对于上土下岩深基坑工程,基坑变形主要受上部土层工程性质控制,在开挖下部岩层过程中,基坑变形发展显著减小。因此,对于上土下岩深基坑工程,设计中可考虑岩层对基坑变形的有利影响。受基坑围护结构以及锚索的影响,基坑沉降量最大值并未发生在紧邻基坑顶位置,而是发生在距离坡顶一定距离处。

2.3地下水位

水位监测孔沿基坑布置，监测孔之间的间隔为20～50m。为防止沉淀物进入监测孔管道，监测孔水位管的底部采取密封措施，并且为确保密封质量，不得在地表以下2m的区域钻孔；观测孔水位管外部间隙使用黏性土封堵，以避免地表水流入水位管，同时水位管高出地面约300mm，并加盖，防止雨水进入。随着基坑的不断开挖，基坑冠梁和马道向基坑方向移动，水平位移最终趋于稳定；基坑各部位预应力锚索时程变化曲线与冠梁水平位移时程变化曲线吻合较好；基坑两侧地下水水位变化趋势存在一定差异，但短期内均趋于稳定。在整个监测过程中，随着基坑的开挖，基坑各区域的累积沉降值均在可控范围内，但在基坑北侧的监测点数据和周边建筑物的监测点数据表明，该区域的地表沉降没有达到稳定，建议延长相关地区沉降监测时间。

2.4深基坑桩锚支护结构安全性

随着科学的发展和施工技术的提高，基坑支护的方式方法也越来越多，桩锚支护是基坑工程发展的产物，也代表着该课题的发展。通过有限元分析表明：采用桩锚结构对深基坑进行支护时，锚杆预应力不宜过大，预应力值应为锚杆设计拉力的60%。目前，对于桩锚支护结构的研究还有待加强，因此文章对深基坑桩锚支护结构的安全性进行了深入的研究，以供相关研究人员参考。桩顶最大位移：有限差分法计算结果为实测值的1.2～2倍，结果表明该计算方法下的变形满足控制标准，弹性地基梁法计算结果小于实测值。桩身最大弯矩：基坑开挖深度不断增大，两种计算方法下的桩身最大弯矩出现较大偏差，弹性地基位移进行计算时，应采用有限差分法；随着基坑挖深的增加，两种方法下桩身最大弯矩计算结果差值较大，经分析，采用有限差分法过于安全。

结语

总之，锚杆轴力的发展过程与施工挠动、土体变形等因素有关，整体上轴力的分布呈锯齿形状，初期有预应力损失，后期轴力趋于稳定。从锚杆轴力利用率方面来看，上层锚杆的利用率要高于下层锚杆，且利用率的大小还与附近土体的变形有关，再次印证了岩土工程的复杂性。

参考文献

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