土岩组合基坑稳定性研究.pdf

1042023年4 月江西建材规划设计与勘察土岩组合基坑稳定性研究蔡善兵中建材岩土工程江苏有限公司，江苏南京210000摘要：某工程的基坑即将挖至基底时，因一系列原因造成项目停工，监测单位根据规范、质监站及建设单位要求，对停工期间的基坑进行跟踪监测，对实测数据进行分析。文中以该工程为例，研究了该基坑在停工期间各项监测项目的变化规律，为今后类似项目提供借鉴。关键词：土岩组合基坑；停工期间；基坑稳定性；基坑监测中图分类号：TU19文献标识码：B文章编号：10 0 6-2 8 9 0（2 0 2 3）0 4-0 10 4-0 3Study on Stability of Foundation Pit during Shutdown of Soil RockCombination Foundation PitCai ShanbingChina National Building Materials Geotechnical Engineering Jiangsu Co.Ltd.,Nanjing,Jiangsu 210000Abstract:When the foundation pit of a certain project was about to be excavated to the foundation,the project was suspended due to a seriesof reasons.The monitoring unit tracked and monitored the foundation pit during the suspension period according to the specifications,qualitysupervision station,and construction unit requirements,and analyzed the measured data.The article takes the project as an example to studythe changes in various monitoring items of the foundation pit during the shutdown period,providing reference for similar projects in the future.Key words:Soil-rock Combinational excavation;The shutdown period;Excavation stability;Excavation monitoring0引言随着国民经济的快速发展，城市现代化建设加速，地上空间已不能满足现有建设的需求，地下工程随之出现，其中不乏深基坑工程 1。土岩结合基坑不同于岩体基坑或者土质基坑，目前，国内外对其尚无比较成熟的理论研究及计算方法，且其相关理论研究亦落后于工程实践。土岩组合基坑工程规模越来越大，当出现停工时，危险因素就会更多，这要求我们对土岩组合基坑 2-4 做更深层次的研究。刘涛等 5 对岩石基坑及土岩组合基坑的设计和施工进行探讨，指出在基坑支护设计时，应当充分考虑岩体中的结构面、岩体介质等强度因素，推导出岩石基坑沿不同结构面滑动情况下的基坑稳定性计算公式，根据岩石产状等重要因素，提出了土岩组合基坑的两种破坏模式，并结合实际工程案例展开分析，可为类似工程提供参考。伊晓东等 6 采用有限元软件ABAQUS对基坑开挖全过程进行非线性数值模拟，并结合工程实际情况，分析出土岩二元基坑在土岩分界面处的变形会发生急剧变化，通过在岩体部分增大锚索倾角、在相关区域增长锚固段长度等措施，有效控制基坑变形。方诗圣等 7 利用有限元分析软件，以实际在建项目为载体，建立了基坑开挖土岩体与支护结构数值分析模型，针对分步施工的步骤进行分析、计算，最终发现，数值模拟与实际监测结果大体相符，证明了利用有限元数值模拟计算可预测基坑变形，并总结出土岩结合基坑变形一般规律：变形主要出现在上部土层的开挖阶段，在基坑开作者简介：蔡善兵（198 9-），男，安徽芜湖人，硕士，工程师，主要研究方向为岩土工程施工、监测和项目管理。挖至下部岩层时，累计变形增长的速度会减慢并趋于稳定。本文以南京在建土岩结合基坑为依托，对现场监测数据进行实时分析，研究了土岩组合基坑在停工期间的稳定性问题，并提出了相关建议。1基坑概况项目位于南京市栖霞区，拟建工程包括产业咨询中心、一站式服务中心、共享实验室、大数据中心等，3 层地下室。基坑开挖面积约3 0 4 7 0 m，基坑周长约7 8 5m，基坑最大挖深为17.00m。项目周边环境较复杂，西侧为九乡河东路，支护桩外侧边线距离道路边线约12 m，距离南京绕城高速约8 0 m；北侧为纬地路，支护桩外侧边线距离道路边线约18.1m，北侧为江苏省生命科技创新园区3 栋楼（其中，1楼、2 楼地上3 层，地下1层；3 楼地上12 层，地下2 层），支护桩外侧边线距离距其建筑边线最近约12.6 m；东侧为待建东地块，目前，暂未施工；南侧为南大学生宿舍（地上18 层），支护桩外侧边线距其建筑边线约3 6.5m。场地北侧有雨水、给水、电力管线，支护桩外侧边线距离雨水管线（400塑料，埋深2.0 m）约18 m，距离给水管线（200铸铁，埋深约0.5m）约11.2 m，距离电力管线（6 0 0 m m 4 0 0 m m，铜，2 0 kV，埋深约0.5m）约10.1m。基坑东侧EFGHJ段采用支护桩+一层混凝土支撑进行支护，其余段采用支护桩+一道锚杆进行支护，基坑内侧采用明沟加集水坑进行疏干排水。2工程地质水文概况2.1工程地质情况拟建场地为岗丘一丘陵地貌，地层分述如下。，杂填土：色杂，稍湿，松散，主要由块石及黏性土组成，105规划设计与勘察2023年4 月江西建材层厚0.2 4.3 m。2 素填土：灰黄色，稍湿一湿，松散，以粉质黏土为主，夹有少量碎石，层厚0.5 5.4 m。粉质黏土：褐黄一灰黄色，可塑，局部硬塑，层厚0.54.7m。，强风化泥质砂岩：灰黄色、灰色，岩芯呈密实砂土状，局部夹碎块状，手折易碎，遇水极易软化。属极软岩，岩体基本质量等级为V级，层厚0.5 2 0.4 m。，中风化砂岩：灰黄色，岩芯呈柱状、短柱状，节理裂隙发育。属较软岩，较破碎，最大揭露厚度2 4.5m（含2 A）。2 A 中风化泥质砂岩：灰黄色，岩芯呈块状，属极软岩，较完整。，中风化泥质砂岩：灰白色，岩芯呈柱状，节理裂隙稍有发育。属软岩，较完整，最大揭露厚度3 4.50 m（含3 A、，B、?：C)。3A强风化砂质泥岩：灰白色灰黑色，岩芯呈土柱状，手捏易碎，遇水软化。属极软岩，极破碎。3 B 中风化砂质泥岩：灰白色灰黑色，岩芯呈柱状，锤击易碎，遇水软化。节理裂隙稍有发育。属极软岩，较完整。2.2水文情况（1）孔隙潜水。孔隙潜水主要赋存于1层杂填土、2 层素填土层土中。地下水主要接受大气降水渗透补给，排泄以垂直蒸发和径流方式排泄为主。（2）基岩裂隙水。基岩裂隙水主要赋存于场地内砂岩、泥质砂岩、粉砂岩裂隙中。稳定水位埋深0.3 0 8.90 m，标高14.5225.52m。3监测数据分析3.1布设监测点根据行业规范、支护设计图纸及建设单位等要求布设监测点。本项目共布设坡顶水平、竖向位移监测点4 1个，深层水平位移监测点2 0 个，锚杆内力监测点6 个，砼支撑轴力监测点10组（每组4 个），道路、地表沉降监测点4 8 个，地下管线监测点6 个，立柱沉降监测点10 个，周边建筑物沉降监测点7 3 个，裂缝监测点根据现场情况进行布设。3.2监测结果本基坑工程自2 0 19年12 月开始土石方开挖；2 0 2 0 年7 月基坑快挖至坑底，后因一些原因造成项目停工，停工期间按次/10 d的监测频率开展监测工作，并定期巡视；截至2 0 2 3 年1月，各监测项目在停工期间的变化值及变化速率最大值、报警值见表1。停工期间，各监测项目变化趋势有所接近，本文将代表性的坡顶竖向位移累计值数据进行统计、汇总、成图，详见图1。表1停工期间部分监测数据一览表停工期间累计变最近一期最大变监测项目变化速率化量最大值化速率值坡顶水平位移3.9mm0.004mm/d2.0mm/d坡顶竖向位移3.7mm0.004mm/d2.0mm/d深层水平位移4.2mm0.005mm/d2.0mm/d锚杆内力25kN0.020kN/d砼支撑轴力101kN0.11kN/d道路、地表沉降3.1mm0.003mm/d2.0mm/d地下管线沉降2.2mm0.002mm/d2.5mm/d立柱沉降2.5mm0.003mm/d0.5mm/d建筑物沉降2.1mm0.002mm/d0.5mm/d日期2019/102020/92021/92022/82023/8/-6.00-8.00-10.00-12.00图1坡顶竖向位移累计值时程曲线图3.3结果分析从表1、图1可以看出，在长达两年多的停工期间内，各项监测数据变化速率正常，均低于报警值。停工期间，基坑周边道路及建筑物未出现新的裂缝，未见明显滑裂面。停工前期，监测数据变化较大，当时，基坑快挖至坑底，受力较大，项目停工造成后续支护结构不能及时施工，受力体系不能及时跟上，整个基坑变形速率较大；随后，基坑本体慢慢趋于稳定，监测数据慢慢恢复平稳；其间，因天气原因、外部临时荷载作用等，监测数据稍有波动，但波动不大。停工期间，建设单位每隔半年组织专家到现场对本项目支护体系进行论证，观察其支护结构是否正常受力，检测其强度。项目停工期间，各项监测数据单次变化及累计变化值均较小，主要原因如下：（1）本基坑5倍范围内无在建项目，不存在降水或大型荷载问题对本项目的影响；（2）基坑四周建有围挡，且距离外部市政道路较远，外部交通等动载影响很小；（3）本项目为土岩组合基坑，土层占比较少，岩层较厚，且基坑开挖范围内的岩石各项物理力学参数均较高，岩石较完整，本身自稳能力亦较高。基坑工程施工是工程事故多发的领域，不合理的施工措施极易引起工程事故的发生，造成极大的经济损失甚至人员伤亡，对周边环境产生不可恢复的影响。加强对基坑主体和周围环境的监测，既是保证基坑施工安全的需要，也是保护周边环境的需要，尤其是处于停工期间的基坑，基坑监测能及早发现基坑施工中的问题，防患于未然，把损失降低到最低。本项目因其特殊性，停工期间，基坑本体及周边环境变形皆较小，对比其他土岩组合基坑，必须引起重视，预防风险 8 。4结语本文分析了南京在建大型土岩组合基坑，在停工期间实测监测数据发现，本土岩组合基坑在停工期监测数据变化较小，满足监测方案及规范要求。因其自身地质情况较好，且周边无在建项目影响，停工期间，各项监测数据变化微乎其微。在基坑施工过程中，只有对基坑支护结构和基坑周围的土体进行全面监测，才能全面了解基坑的安全性和对周围环境的影响程度，确保工程的顺利进行，若出现异常情况，及时反馈并采取必要的应急措施。参考文献【1刘国斌，王卫东.基坑工程手册【M】.北京：中国建筑工业出版社，2 0 0 9.2刘毅.土岩组合基坑的变形规律研究及优化设计【D.武汉：武汉理工大学，2 0 12.（下转第10 8 页）108上接第10 5页上接第10 3 页）2023年4 月江西建材规划设计与勘察3结语综上所述，现代城市建筑工程的结构设计以及建筑风格极为复杂繁琐，相关人员在掌握和测量建筑具体信息的过程中经常会遇到各种阻碍，难以获取到全面且详细精准的建筑结构信息。因此，将无人机测绘技术科学应用至城市建筑工程的测量工作中，不仅可以有效提升建筑测量信息的精准性以及可靠性，还可以为建筑工程的顺利完工奠定基础，极具应用价值。参考文献【1刘文祥.基于无人机倾斜摄影的建筑工程测绘施工技术研究 J中，最终整合围岩结构，形成层状以及透镜状的矿体结构特征 5。（2）在矿石中，矿物结构表现为条带状、浸染状等众多形态。基于这样的矿体结构，排列与周围的围岩纹理以及片理产状等为相同状态，并且呈现出明显的沉积变质特征。（3）矿石含有乳浊状、包含、半自形一他形粒状结构表现，不仅展现出沉积变质的特征，也具有一定的热液交代现象，表现为块状、浸染状、斑杂状等众多不同形态的构造。（4）在该矿区中，矿石类型相对较为简单，主要包括了硫化物的铅锌矿石。其中，矿石或是岩溶矿石本身存在着明显的蚀变现象，包括硅化、碳酸性化、绿帘石化以及黄铁矿化等不同变化特征。其中，经由热液叠加改造的特征更为明显 。基于研究，认定当前铅锌矿的成因类型表示为沉积变质一热液叠加改造层控制矿床。3.2.2找矿标志福建省延平区小坪矿区铅锌矿区的底层位置位于中上元古界的龙北溪组绿片岩层结构当中，具有中上元古界透辉石岩标志岩性。探测发现，其中呈现明显的磁异常、重力异常以及Pb-Zn-Ag-Cu多元素次生晕组合异常特征，并且存在于一定范围当中，强度结构表现明显。铅锌矿的实际分布表现在老分3雷正勇.土岩结合基坑监测及变形规律研究【D.衡阳：南华大学，2 0 14.4吴燕开，牛斌.土岩组合地层深基坑支护技术实例探讨【J.山东科技大学学报，2 0 13，3 2（4）：3 4-3 9.5刘涛，刘红军.青岛岩石地区基坑工程设计与探讨J.岩土工程学报，2 0 10.【6 伊晓东，黄鹏，王智超.土岩二元地区深基坑桩锚支护结构变形江西建材，2 0 2 3（1）：12 1-12 2.2 子孙卫国.无人机倾斜摄影测绘技术在城市实景三维建模中的应用研究J.信息系统工程，2 0 2 1（6）：8 7-8 8，91.3刘建伟.无人机测绘技术在建筑工程测量中的应用分析【J云南水力发电，2 0 2 2，3 8（10）：3 0 2-3 0 4.4冷辉辉.无人机测绘技术在城市建筑工程测量中的应用【J】.工程技术研究，2 0 2 2，7（2）：18 9-191.5 程冠磊.试论无人机测绘技术在建筑工程测量中的应用【J】.中华建设，2 0 2 3（1）：14 6-14 8.6 董莉.无人机测绘技术在建筑工程测量中的应用【J】.江西建材，2021(9):88,90.布区，古采坑或是冶炼炉渣的遗迹、古采碉遗迹等地。通过地表勘测发现，硫化物的氧化铁帽界定当地含有铅锌矿结构。4结语随着对福建省延平区小坪矿区内部的铅锌矿地质勘察工作范围不断扩大，工作强度进一步提升。对该区域进行研究意义重大，在后续的矿床研究中，需要结合找矿标志进行精准的成矿分析，进而获得更加充足的铅锌矿产资源。参考文献1】杨瑞东，李鑫正，莫洪成，等.湘西黔东寒武纪重晶石矿成矿规律与成矿模式【J.矿物学报，2 0 2 3，4 3（2）：17 3-18 4.2陈飞飞.固体矿产资源勘察中的找矿方法及应用管理措施【J.世界有色金属，2 0 2 2（2 3）：16 0-16 2.3杨静，陈玉。四川大梁子铅锌矿的资源勘察及成矿规律研究J世界有色金属，2 0 2 0（10）：10 9-110.4陈贵民.探究新疆地区矿产资源勘察及成矿规律【J.世界有色金属，2 0 19（11）：98-99.5谈应范，谢洪春.甘肃西成铅锌矿田秦岭型铅锌矿产地质特征及找矿方向J.甘肃冶金.2 0 0 8，3 0（4）：3 9-4 2.6胡思琴.贵州省多金属矿资源成矿规律及开发利用现状【J】价值工程，2 0 16，3 5（11）：2 0 3-2 0 5.分析J】.地下空间与工程学报，2 0 13（S1）：154 9-1553.7方诗圣，孙东晨，杨仲杰.土岩结合地区某深基坑变形监测与数值模拟分析J.地基与基础，2 0 13（3）：3 8 0-3 8 2.8 MA Ying,FENG Shaoyuan,SU Dongyuan,et al.Modeling waterinfiltration in a large layered soil column with a modified Green-Ampt model and HYDRUS-1D J.Computers and Electronics inAgriculture,2010,71（2):4 0-4 7.