————— 塑塑 ——～ 基坑工程桩锚支护体系锚杆内力监测浅析 蒋碧宏，刘 耀，陈福斌 （昆明市建设工程质量检测中心，云南昆明６５０２００ 【摘要】讨论了实际基坑监测过程中遇到的一种锚杆内力变化状态，案例中锚杆内力变化与规范监测报警值描述的情况 存在差异，笔者分析了内力变化的具体原因，指出该情况下锚杆内力变化对基坑工程安全性的影响。结合相关标准规范，对该案 例的锚杆内力监测报警进行了探讨，以期为锚杆内力的监测报警提供参考。 【关键词】基坑工程：监测；锚杆；报警 【中图分类号】ＴＵ４７３ 【文献标志码】Ａ 【文章编号】１６７１－３７０２（２０１７）０３一ｏ０１６—０４ Ｅｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｆｏｒｃｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ Ｐｉｌｅ—ａｎｃｈｏｒ Ｒｅｔａｉｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｐｉｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＪＩＡＮＧ Ｂｉｈｏｎｇ，ＬＩＵ Ｙａｏ，ｃＨＥＮ Ｆｕｂｉｎ （Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｑｕａｌｉｔｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｙｕｎｎａｎ ６５０２００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ａｂｏｕｔ ａｎ ａｃｔｕａｌ ｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄ ｓｔａｔｅ ｏｆ ａｎｃｈｏｒ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｆｏｒｃｅ ｃｈａｎｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．Ｔｈｅｒｅ ｗｅｒｅ ｓｏｍｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ａｎｃｈｏｒ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｆｏｒｃｅ ｃｈａｎｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ｃａｓｅ ａｎｄ Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｓｔａｎｄａｒｄｓ．Ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｒｅａｓｏｎｓ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｆｏｒｃｅ ａｎｄ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ ｔｈａｔ ａｎｃｈｏｒ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｆｏｒｃｅ ｃｈａｎｇｅ ｗｏｕｌｄ ｈａｖｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｉｎ ｔｈｉｓ ｋｉｎｄ ｏｆ ｃａｓｅ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｅｄ ｓｔａｎｄａｒｄｓ，ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ａｎｃｈｏｒ ｂｏｌｔ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｇｉｖｉｎｇ ａｎ ａｌａｒｍ ｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａｎｄ ｇｉｖｉｎｇ ａｎ ａｌａｒｍ ｏｆ ｔｈｅ ａｎｃｈｏｒ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｆｏｒｃｅ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ：ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ：ｐｉｌｅ—ａｎｃｈｏｒ：ｇｉｖｅ ａｎ ａｌａｒｍ Ｏ 引 言 近年来，我国建筑业发展迅速，为我国经济的增长 做出了巨大的贡献。同时，由于科学技术的发展和人均 用地减少，高层建筑及其相应的地下工程越来越多。而 类似工程都需要进行基坑开挖工作，一方面，基坑开挖 会对周围的建筑物及设施产生影响，另一方面，基坑会 测案例出发，结合相关标准规范，对锚杆内力监测结果 进行了探讨，以期为类似的基坑锚杆监测工作及报警提 供参考。 １工程概况 １．１场地水文地质条件及设计情况 拟建场地钻孔揭露深度范围内地基土层主要以 受到周边土体的挤压作用而发生垮塌，不仅影响正常施 工，同时可能造成人员伤亡。为了保证基坑施工安全，必 厚度较大的第四系湖相松散堆积层为主，基岩埋深＞ ８０ｍ，地基土分为：第四系人工杂填土（Ｑ ）；第四系 须对基坑进行动态监测，为基坑安全提供数据支持。 本文从实际工程应用中对一种锚杆内力变化的监 作者简介：蒋碧宏，男，工程师，研究方向为基坑变形监测。 植物层（Ｑｐ ）；第四系 中洪积黏土（Ｑ ＋ｐ ）；第四系湖积 黏土、泥炭质土、粉土、粉土粉砂层（Ｑ ）。深部土层则 以厚度较大的粉土粉砂为主，其间多夹有淤泥质土及 第３期 蒋碧宏等：基坑工程桩锚支护体系锚杆内力监测浅析 泥炭质土等软弱土层。总而言之，多种类别地层交替出 现，空间分布变化较大，均匀性较差。地下水埋深大致 在１．９０—６．８０ｍ之间，稳定标高１ ８８６．６２～１ ８８９．０７ｍ； 设计考虑地下水位标高为１ ８８７．００ ｍ。 设计有２层地下室，平面呈不规则形状，基坑开挖 周长（开挖底线）约７３８－３ ｍ，基坑开挖深度约９．２ ｍ。 该基坑工程共Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ四个剖面（本文以Ｃ剖面为 案例），Ｃ剖面支护类型为组合型（锚拉排桩加２ ｍ放 坡），锚索从上至下共设置３排。周边环境相对简单， 变化情况，笔者沿剖面的纵轴线自上而下～、二、三排锚 杆中各取了１个对应位置监测点，选取的３个较典型的工 况监测结果，如表１所示。 从表１中可以看出，工况１初始锁定内力测定时， 内力已基本达到设计要求，满足监测条件，可以进行监 测；监测结果显示，实际情况显示约至第２５期（工况２） 观测时，实测应力值的监测结果急增至表１工况２，三个 监测点实测值均超过了设计值，且后期实测应力值呈逐 渐增长趋势；至工况３时实测应力值 与设计锁定应力 临近小区道路距离本项目基坑Ｃ剖面开挖底线最近处 １８ｍ左右，且无重要管线、设施。 值 的比值分别为１２０％、１１６％、１４９％，这与正常情况下 锚杆（预应力杆件）自身只受蠕变作用的影响而导致预应 力衰减的现象存在明显差异，偏离了规范中要求的报警 值，遇此类ｌ青况是否应该报警成为了本文探讨的重点。 依据设计文件及现场踏勘情况，结合相关规范标 准，基坑支护体系监测等级为一级；周边环境简单，地 基复杂程度中等，故周边环境监测按二级考虑。 １．２监测中遇到的问题 依据ＧＢ ５０４９７－－２００９《建筑基坑工程监测技 ２监测结果及分析 ２．１现场监测结果 本案例约至２０１４年８月１日（工况２）监测时，由于 发现锚杆内力急剧增大，现场监测人员便对基坑支护 术规范》表８．０．４中要求，当监测值达到规定报警值 （６０％－７０％） 时，监测人员应进行基坑报警，厂；为构 件承载能力设计值。监测时，对于 的选取，往往遇到 桩顶水平位移、深层土体位移等参数的变化情况进行复 核，除地下水位由设计控制水位线１ ８８９．７ ｍ，最终下降 至ｌ ８８７．４ ｍ）ｂ，其他现场监测结果如表２所示。 以下难题：由于实际设计文件中往往只提及锚杆设计应力 值、锚杆设计锁定应力值两个概念，很少明确或指明构件 承载能力设计值＿词，与规范要求的构件承载能力设计值 名词上存在差异，本文为了更好地阐述监测结果， 均选 依据表２中此时支护系统各参数的观测结果显示： 各参数累计变化量均未达到设计报警值，支护系统的 用锚杆设计锁定应力值进行报警值的计算。 案例中，自２０１４年５月１日－－２０１６年１月１５日共进 变化量均在设计允许变形范围内，并不会引起锚杆应力 的急剧增大。 行了约６Ｏ期的锚杆内力监测。为了直观反应出锚杆应力 与此同时对周边环境巡视时，发现在附近２倍 表１锚杆内力监测结果 编号 １ ３ ５ 位置 Ｃ剖面第一排 Ｃ剖面第二排 Ｃ剖面第三排 设计锁定应力值 Ａ／ｋＮ １６５．５ １６５．５ １６５．５ 实测应力值 ／ｋＮ 工况１ 工况２ 工况３ 工况１ ）／％ 工况２ 工况３ １６３．７２ １５４．５４ １４５．９６ １８９．５６ １８４．４４ ２０８．３６ １９９．０２ １９２．０３ ２４６．７２ ９９％ ８４％ ８４％ １１４％ １１１％ １２５％ １２０％ １１６％ １４９％ 注：工况１代表锚杆施工完成，监测元器件安装、调试完毕阶段：工况２代表第三排锚杆完成后，基坑开挖阶段：工况３代表基坑回填阶段。 表２现场监测结果 设计报警值 实测结果 监测参数 桩顶水平位移 桩顶竖向位移 深层土体水平位移 累计值／ｍｍ ２５ ２５ ４５ 速率／（ｍｍ／ｄ） ２～３ ２～３ ２～３ 累计值／ｒａｍ １２ ７ １３ 速率／（ｍｍ／ｄ） １．２ ０．６ １．８ 注：深层土体水平位移监测的测斜管管口至１４ｍ深度都向基坑方向发生了明显位移，最大变形土层深度在３．５～９．５ｍ之间，变形量在７～８ｍｍ之间（最大变形点为深 度４．５ｍ处：８．３５ｒａｍ），结果如图ｌ所示（工况２）。 ．１ ７． 工程质量 第３５卷 基坑深度范围内的地表有明显的凹陷，最大下沉量约 深层土体水平位移数据显示，测斜管管口至１５ ｍ深度 的土体仍沿基坑方向继续有位移产生，最大变形土层 深度为２．５～９．５ ｍ，变形量为５－９ ｍｍ（最大变形点深度 在７．０ ｍ处：变形量９．３５ ｍｍ）。各项监测参数数据表 为４８０ ｍｍ，并在距离基坑约ｌ １ ｍ的地方发现了沿基坑 平行方向的裂缝（最大宽度７８ｍｍ），且裂缝两侧地表 存在明显高差。这些变形特征反映出此阶段坑外地表 出现了较大的沉降，并可能伴有滑移现象。为了掌握裂 缝的发展动态及地表的沉降情况，自２０１４年８月１日观 测开始，监测人员沿裂缝最大宽度的垂直方向增设了几 明，基坑支护体系各参数变形量均未曾超出设计报警 值；说明此阶段支护系统的变形并不是造成锚杆应力增 大的主要原因。然而ｃｇ １～ｃｇ ５号地表竖向位移监测点 在此阶段则出现明显的下沉，其中ｃｇ４号监测点累计下 组地面竖向位移监测点，编号ｃｇ１～ｃｇ５（见图２）。 ——初始 一一工况ｌ ……－工况２—＊一工况３ 图１深层土体位移曲线 图２地表竖向位移监测点埋设示意图 ２．２锚杆监测数据分析 在后续３４期的观测中，地下水位变化相对平稳， 在０～５００ｍｍ区间内上下浮动；锚杆应力仍在缓慢增 长，但未出现急剧增加的情况；与之对应桩顶水平位 移Ｊ６号测点，变化相对较小，累计变形量为２０ｍｍ； 一１ ８ 沉量已达到９３．６５ｍｍ（各监测点数据详见图３），且呈 越靠近原裂缝位置的监测点沉降越大的分布形式；地 表竖向位移监测结果不仅证明了此段时间内剖面坑外土 体出现了较大的沉降，也验证了在工况２时，此剖面的 坑外土体曾发生过下沉的事实。 ２０１４焦 ２０１４燕 ２０１４篮 ２０１６燕 ２０１６焦 时间 ８月１日 ８月２日 ｌ２月１日 １月１５日 ４月８日 ——・—一ｅｇ１ ０ －８．４６ －３１．６９ －４３．０３ —４６．５５ —● ｅｇ２ Ｏ －５．４ －５１．６８ —６６．３２ 一明．７２ — ｅｇ３ Ｏ 一５．５９ －６４．１２ —８４．３３ －８６．４１ —’÷一ｃｇ４ ０ —５．５７ —７１．９９ —＿ｇ３．６５ －９７．４３ — ｅｇ５ ０ ０．６ －１５．７３ －１９．２４ －２７．１９ 图３地表累计沉降量曲线（单位：ｍｍ） 为弄清坑外土体变形的原因，笔者查阅了施工 记录，据资料显示，在基坑开挖过程中泥炭质土的揭 露较早，开挖至３．６ ｍ左右就已出现，且实际土层厚 度约２．５ ｍ。基底粉土层厚度也与地勘不同，厚度相 差０．８ ｍ，这与设计时的地勘资料存在差异；在整个锚 杆施工过程中，成孔作业时曾有大量地下水从孔道涌 出，大量涌水导致了设计控制水位线的持续下降；而在 地下水位下降过程中，基坑施工单位因施工场地受限， 并未及时施工回灌井，致使地下水位没有得到及时补 给，进而造成坑外土体出现自然固结，产生一定量的沉 降、开裂现象。 以上因素都可能导致坑外土体发生沉降、滑移，而 坑外土体自身沉降及滑移都会带动锚杆锚固段下沉，进 而造成锚杆自由段应力增大，这都与锚杆内力的监测结 果是相符的。若任其发展，当锚杆的应力达到构件的极 限承载能力时将引起构件的失效。故笔者认为，锚杆应 目 捌世娉 第３期 蒋碧宏等：基坑工程桩锚支护体系锚杆内力监测浅析 力出现增大且持续发展时，监测人员应及时进行监测报 警处理，避免基坑工程出现险情，确保安全生产。 的问题，往往设计文件中使用的名词与规范给定的名词 存在出入，这给监测人员对设计值的选取带来不小的难 题，如果 选取错误，将有可能给基坑监测工作带来极 大的影响。如若将名词统一，在给监测人员带来方便的 同时，对锚杆内力监测标；隹规范完整性乃至整个行业的 ３结语 对于文中探讨的基坑锚杆内力监测案例，笔者认为 不管是什么原因引起锚杆（预应力杆件）的应力增大， 都能从侧面反映出基坑支护系统或周边环境出现了一定 程度的不利变形，而这种不利的变形将会降低支护系统 的安全系数，为保证基坑工程的安全生产，监测单位都 应引起足够的重视，进行监测报警。 实际基坑监测工作中，当遇到类似案例情况时，应 发展也将起到一定的推动作用。＠ 参考文献 ［１］牛玉磊．浅谈基坑监测的主要内容及其应用方法［Ｊ］．城市建设理论 研究（电子版），２０１５，５（１５）．４１５５－－４１５５． ［２］陈清圳．深基坑监测及安全性影响因素分析［Ｊ］ｌ企业技术开发（下半 月】，２０１５，３４（７）：１６２－－１６３． 及时复核相关监测数据，如有必要，可根据现场情况增 加监测参数及测点数量，找出内力变化的具体原因，然 后利用分析结果有针对性地调整监测、施工方案与计 ［３］张宜祥．建筑工程深基坑施工中存在的问题及对策［Ｊ］．中华民居旬 刊，２０１３，６（１２）－１９６－－１９６． 划，让监测结果指导基坑施工，保障基坑安全。 基坑参建各方应建立完善的联动机制，不管哪一方 发现与设计不符或对基坑安全施工有不利影响的因素， ［４］林增楠．建筑工程深基坑监测常见问题分析及对策［Ｊ］．建材与装饰， ２０１４，１０（２９）：ｌ３３—１３４． ［５】济南大学．ＧＢ ５０４９７－－２００９建筑基坑工程监测技术规范［Ｓ】．北京 中国计划出版社，２００９． ［６］－Ｚ－南省建筑科学研究院．ＤＢＪ ５３／Ｔ－－６７－－２０１４建筑基坑工程监测技 术规程［Ｓ】云南：云南科技出版社，２０１４． 应及时通知参建各方，听取各方意见后制定出更合理、 有效且针对性更强的监测、施工方案。 对于现行规范中构件承载 Ｉ￣ｂＪ Ｊ设计值 如何选取 ２０１７年铁路新开工项目３５个投资或再创新高 ２０１７年铁路新开工项目将达３５个，计划投产新 上。沪昆高铁全线运营，云桂铁路、渝万高铁等重大项 线２ １００ｋｍ、复线２ ５００ｋｍ、电气化铁路４０００ｋｍ，石济 目相继投产：中西部铁路营业里程扩充至９．５万ｋｍ，占 比达７６．６％。 客专、武九客专、西成客专、宝兰客专等项目将在今年开 工建设。 近日，各地陆续公布今年重大项目建设计划，其中 铁路仍是重头戏。比如，广东省铁投公布了２０１７年重 点铁路建设项目，共计５６个，投资计划４９０．８６亿元。其 中，投产项目５个，续建项目１７个，新开工项目６个，国 中国铁路总公司提出的２０１７年铁路建设计划任务 是，全国铁路行业投资保持去年规模，全面完成国家下 达的固定资产投资计划。这意味着今年的铁路投资仍 将超过８ ０００亿元，并有望再创新高。 铁干线及珠三角城际铁路项目各ｌ４ ２０１６年，全国铁路行业完成固定资产投资８ ０１５亿 元，其中国家铁路完成７ ６７６亿元，投产新线３ ２８１ ｋｍ、 复线３６１２ｋｍ、电气化铁路５８９９ｋｍ 新开工项目４６个， 中国铁路总公司总经理陆东福在中国铁路总公司 年度工作会议上表示，持续推进铁路建设，全面加强工 程质量安全。以西部铁路建设为重点，按照《中长期铁 路网规划》和“十三五”铁路建设规划，科学合理安排 建设项目，有序推进项目组织实施，加强质量安全。 新增投资规模５ ５００亿元。截至２０１６年底，全国铁路营 业里程达１２．４万ｋｍ，其中高铁运营里程２．２万ｋｍ以 ．１ ９—
