大口徑薄壁鋼管樁連續墻工程監測與分析

單昕，張繼紅

（1.同濟大學土木工程學院，上海200092；2.上海地固巖土有限公司，上海200092）

大口徑薄壁鋼管樁連續墻工程監測與分析

單昕1，張繼紅2

（1.同濟大學土木工程學院，上海200092；2.上海地固巖土有限公司，上海200092）

鋼管樁連續墻是上海地固巖土有限公司新研發的一種新型基坑圍護結構。通過對上海順寓國際社區基坑建設過程中周邊管線水平及垂直位移、地下室及周邊建筑物沉降、坑邊地表沉降等進行工程監測發現，采用鋼管樁連續墻圍護結構對周邊土體及建筑物的影響比傳統工法小。

上海順寓國際社區；鋼管樁連續墻；基坑監測；微擾動施工

0 引言

經濟合理的基坑圍護結構是地下建筑結構施工作業順利進行的保障。目前，在基坑工程中，應用較為廣泛的圍護結構有地下連續墻、SMW工法樁、灌注樁、鋼板樁、重力壩、放坡等［1］。這些圍護結構采取混凝土結構，不但工期長［2］，而且大部分圍護結構由于難以拆除，成為廢棄的永久性結構，從而造成大量的資源浪費［3］。為了克服這些缺陷，上海地固巖土有限公司結合鋼板樁及地下連續墻等的優點，研發出鋼管樁連續墻（Wall made of Steel Pipe Pile，簡稱WSP工法）這一基坑圍護結構［4］。該結構可以有效節約工程造價、減少工期、減少地下水對基坑的影響。

上海順寓國際社區位于上海市奉浦大道和滬杭公路交叉口東南，是首批大量使用鋼管樁連續墻圍護結構的地下工程案例。該工程在同一基坑中同時利用鋼管樁連續墻、雙軸水泥土攪拌樁重力壩這兩種圍護結構。筆者參考軟土地區基坑的監測方法［5］，通過對上海順寓國際社區基坑圍護結構水平側向位移、周邊建筑物垂直位移等進行跟蹤監測，分析了鋼管樁連續墻在結構性能上的優劣性。

1 大口徑薄壁鋼管樁連續墻工法分析

1.1 鋼管樁連續墻結構

鋼管樁連續墻是一種利用大直徑（1～2m）、薄壁（壁厚10～20mm）鋼管樁作為圍護結構主體，承擔基坑內外水土壓力的新型圍護結構。該結構中的相鄰鋼管樁通過圖1所示的組合接頭進行拼接。該結構的鄰樁接縫處設有止水空腔，其中安裝彈性袋，并充水密封。這樣，就可以利用水體自然重度將樁間接縫填實，有效隔絕樁墻內外的水體流動，實現“以水堵水”的目的，并承擔水體梯度壓力。

圖1 大口徑薄壁鋼管樁連續墻拼接截面圖Fig.1 Large diameter thin－wall steel pipe pile continuous wall splicing sectional view

1.2 鋼管樁連續墻工法的特點

WSP工法樁由于采取較為合理的截面設計，對比同樣截面強度的鋼板樁，其鋼材用量較少。由于土體對薄壁截面阻力較小，WSP工法樁施工速度快，壓拔樁過程對土體擾動小。另外，止水連接處設置多個止水空腔，可以有效降低滲漏水風險；止水空腔充滿水，將鄰樁接縫密封，可隨時檢測，并可自我修復樁體變形引起的空隙。

2 上海順寓國際社區基坑工程監測

2.1 監測方法

根據工程要求、周圍環境、基坑本身的特點及相關工程的經驗，按照安全、經濟、合理的原則，設置的監測項目包括：周邊管線水平及垂直位移監測、地下室及周邊建筑物沉降監測、坑邊地表沉降監測。為保證所有監測工作的統一，提高監測數據的精度，監測工作按照整體布設、分級布網的原則布置測點。即，首先布設統一的監測控制網，再在此基礎上布設監測點（孔）。在遠離施工影響范圍以外，布置3個以上穩固高程基準點，使其與施工用高程控制點聯測。沉降變形監測基準網以上，穩固高程基準點作為起算點，組成水準網進行聯測。

2.2 測點布置

該工程設計各監測項目布點情況為：（1）坑邊地表沉降監測布點情況。監測點按剖面垂直于基坑邊布置，剖面間距宜為30～50m。擬布設7個監測斷面，編號為JS i－1～JS i－5（i＝1～7）。（2）樁周及圍護體深層側向變形監測布點情況。監測點按剖面垂直于基坑邊布置。擬布設監測斷面7個，編號為Q1～Q18。測點具體布置如圖2所示。

圖2 上海順寓國際社區沉降監測點布置圖Fig.2 Shanghai shunyu international community settlem ent m onitoring point arrangement

3 上海順寓國際社區基坑監測結果分析

3.1 深層側向位移監測

基坑周邊土體側向位移和基坑圍護結構側向位移監測結果如圖3和圖4所示。

圖3 基坑周邊土體側向位移監測結果Fig.3 S oil l ateral displacement monitoring results around foundation pit

圖4 基坑圍護結構側向位移監測結果Fig.4 Lateral d isp lacement monitoring results of foundation pit suppor t structure

由圖3可知，在圍護結構施工完成后，基坑周邊土體側移絕對值均較小。并且，在總體分布上，側移絕對值隨著埋深的增大而減小。對于埋深較小的土體，采用鋼管樁連續墻作圍護結構的坑邊土體側向位移大于采用攪拌樁部分；對于埋深較大的土體，采用鋼管樁連續墻作圍護結構的坑邊土體側向位移介于兩側采用攪拌樁部分之間。

由圖4可知，基坑圍護結構施工完成后，其側向位移隨埋深增大而減小。在土體表層，鋼管樁連續墻對比攪拌樁的側向位移更大，但最大側移量僅為21 mm；隨著埋深的加大，鋼管樁連續墻側向位移迅速減少，攪拌樁側向位移減小速率較低。

結合圖3與圖4可知，同等地質條件下，鋼管樁連續墻對比混凝土攪拌樁在側向位移的控制能力上基本一致。鋼管樁連續墻圍護區段側移較大，但仍在規范允許范圍內。

3.2 圍護頂水平側向位移監測

上海順寓國際社區周邊構筑物分布圖如圖5所示?；訃o體頂端變形監測結果如表1所示。

圖5 上海順寓國際社區周邊建構筑物分布圖Fig.5 Shanghai shunyu international community surrounding building distribution

由圖5可知，上海順寓國際社區北、東、南3側均緊鄰已建成建構筑物，而西側距離已有小區間隔一段綠化帶。對比圖4可知，基坑西側由于土體為自然土體，沒有經過施工加固過程，所以土體強度較低，進而對鋼管樁連續墻圍護體的位移限制作用較低，從而造成圍護頂側向位移較大。

由表1可知，基坑東南側由于緊鄰高層建筑，施工造成土體擾動較大，所以相應測點Q16－1比基坑西南側同樣采用鋼管樁連續墻圍護且周邊無建構筑物的測點Q1水平位移大。

縱向對比基坑周邊圍護體的頂端變形，其垂直沉降量均相差較小，但基坑東南側采取鋼管樁連續墻測點處的水平位移相比另外幾側有顯著提高，總沉降量仍在規范允許范圍內。

表1 基坑圍護體頂端變形監測數據Tab.1 The top deformation monitoring data of foundation pit support

3.3 周邊地表沉降量監測結果

在地表內支撐及土體開挖作業結束后，基坑周邊地表的沉降量監測數據統計如表2所示。

表2 土體開挖結束后周邊地表沉降監測結果Tab.2 The settlement monitoring results of surrounding ground sur face after excavation

由于施工結束后許多監測點被掩埋，所以由表2可知，最大位移點是基坑西側采用鋼管樁連續墻圍護結構的JS3－2測點處，最大沉降量為－3.02mm。其余測點沉降量均在0～3.02mm范圍內，其中最小沉降量為－0.92mm，均能滿足相關規范要求。

4 結語

上海順寓國際社區場地土質以軟黏土為主，場地周邊被建構筑物環繞，對工程施工擾動的要求高?；咏ㄔO中，西、南兩側采取鋼管樁連續墻圍護結構，其余采取雙軸水泥土攪拌樁。監測數據結果表明，采取鋼管樁連續墻圍護的側圍護結構變形及對周邊地表沉降量的影響均比傳統工法小，基坑施工的工期顯著縮短，并且造價也明顯降低。所以，該工法有較強實用價值與推廣意義。

［1］劉建航，侯學淵.基坑工程手冊［M］.北京：中國建筑工業出版社，1997：4-16.

［2］黃強.深基坑支護工程設計技術［M］.北京：中國建材工業出版社，1995：34-36.

［3］劉滔，朱合華.某住宅樓傾斜原因及相關規范問題的討論［J］.巖土力學，2010，31（10）：3248－3253.

［4］張繼紅.一種自鉆進鋼管樁連續墻施工方法及其所用的鋼管樁連續墻：中國，CN201510133502.6［P］.2015－06－24.

［5］侯學淵，陳永福.深基坑開挖引起的周邊地基土沉陷的計算［J］.巖土工程師，1989（1）：8-10.

[責任編輯 胡修池]

TU473.13

B

10.13681/j.cnki.cn41-1282/tv.2016.03.009

2016-05-31

單昕（1991－），男，河南鄲城人，碩士研究生，主要從事地下建筑與巖土等方向的學習與研究。