TRD围护结构深基坑施工监测及结果分析
王刚，张少钦，张慧华，闵耀”
（1.南县航空大学土木与建筑学院，江西南昌330036；2.辽西省勤察设计研宽院，江西南昌330222）
[摘要】围绕南昌绿地中央广场某深基坑工程开展研究.基于施工监测资料，分析了基坑周边道路沉降、TRD围护 增顶水平和垂直位移、TRD围护增体水平位移、坑外地下水位变化以及钢路混极土支撑轴力变化等监测数据.结果表明，该深基坑工程对周边道路影响较小，在施工过程中TRD围护结构变形远低于报警值，地下水位变化平稳.分析发现，TRD图护结构具有良好的挡土和止水效果，在富水和渗透性强的砂性土地区具有推广应用价值.
[关键词]地下工程：深基坑：TRD围护结构：监测：数据分析
[中图分类号】TU433 [文献标识码]A
[文章编号]1002-8498（2012）24-0008-05
TheMonitoringandResultAnalysisof TRDEnclosureStructure forDeepFoundation Excavation
Wang Gang' Zhang Shaoqin’ Zhang Huihua' Min Yao²(1. Gisl and Architectare Eagineering Collge Nancang Hangkong /niersity Nanchang Jisngxi 330036 Chine;2. Jiangi Invesigation Derign & Reserch Instite Nanchang Jiangsi 330222 China)
Abstract;In this paper a deep foundation located at Nanchang Green Central Square is investigated.Based on the construction monitoring data the varistion of surounding road settlement the horiztaland vertical displacement at the top of the TRD enclosure wall the groundwater level outside thefoundation excavation and the axial force of the reinforced concrete bracings are analyzed. The study shows that the above mentioned deep foundstion excavation has little influence on the surounding road and the deformation of TRD enclosure structure is significantly lower than the alarm value. Thegroundwater level change msintains stearfy. Through the anzlysis we find that the TRD enclosure hasexcellent behaviour of water-stop and soil retaining which makes it suitable fer application in sandy soil areas with rich water and high permeability.
Key words:underground; deep foundetion excavation;TRD enclosure structure;monitoring;data analysis
连续墙的施工方法，借助插人地基至墙体设计深度的链锯型切削刀具，持续横向据前，注人固化剂与开挖深度范围内土层渗透性强，障碍物含量较高，原位土体混合、搅拌，并不断水平推进，构筑成高品质的水泥土地下连续墙，与SMW工法相比，TRD 工法施工墙体具有表面平整、厚度一致、墙体均匀性好、H型钢可任意设置、止水性好等优点，在深基坑工程中逐渐得到重视和应用2.在基坑开挖过程中现场监测十分重要，它有助于及时掌握基坑内外土体应力状态改变所引起的基坑围护结构、基坑 周边建筑、道路等受力、变形情况，指导基坑开挖和
TRD工法是源于日本的一种新型水泥土地下实现信息化施工.
南昌绿地中央广场深基坑周边环境复杂，基坑为使工程支护体系符合安全经济的原则，选用了TRD工法作为基坑围护结构，在施工过程中对基坑开挖进行了较全面的现场监测，本文对监测数据进 行分析，总结深基坑施工对TRD围护结构及周边环境的影响规律.
1工程概况
报建工程位于红谷滩新区，由2栋塔楼和一个商业裙房组成，塔楼均为地上60层，地下3层，商业 裙房地上4层，地下3层.基坑面积约13855m²，基坑竖向设置2道钢混凝土水平支撑，分别设在-3.400m和-10.700m处.基坑主体围护结构东、
西、北侧采用1排4850mmTRD工法桩内插H700×300×13×24@600mm型钢进行加固，南侧借用前期工程已完工三轴搅拌桩钻孔灌注桩围护结构.墙深22.3~23.3m，基坑挖深15.45~17.45m，采用 顺作法施工.
2场地地层结构及水文地质条件
根据文献[4].勘探深度内场地地层结构由①9.8m；③细砂，厚0.7~6.3m；④粗砂，厚0.9~7m； 素填土，平均厚度5.49m；②粉质黏土，厚0.6~砾砂，厚1.3-10.8m；，强风化砂砾岩，厚0.4-5.9m；中风化砂砾岩，厚3.6~19.5m；，微风化砂酶岩组成.场地含水层一般厚度为10.00-埋深8.60~11.40m. 12.00m，含水层渗透性强，勘察期间实测稳定水位
3施工工况
为更好理解基坑开挖过程中各监测数据的变化，将基坑开挖施工过程从北到南分为南、北两个部分，并按时间联序划分为7个工况：①2011-05- 30-2011-06-12，基坑开挖至-3.4m，进行第1道支撑施工；②2011-06-14-2011-06-30 北基坑第2层土开挖，坑内降水，6月27日第1道支撑施工完毕；③2011-07-03-2011-07-27 北基坑开挖到-10.7m， 北基坑第2道支撑施工，坑内降水：④2011-08-02-2011-08-06北基坑第3层土开挖，南基坑第2道支撑施工，坑内降水：2011-08-07-2011-08-11，南基坑第3层土开挖，坑内降水；2011-08-12-2011-09-03北基坑底板浇筑，南基坑第3层土开挖，坑内 降水：2011-09-06-2011-11-15，南基坑底板浇筑，坑内降水.
4监测内容
根据基坑设计和相关规范的要求，本基坑施工监测内容主要包括：①水平与垂直位移监测 对象包括支护墙顶、立柱桩顶、周边道路、管线与建筑等：②测斜对象为支护体系与基坑周边深层土体：③地下水位包括坑内与坑外两个部分，本方力包括支撑体系内的主撑与受力较大的支撑. 案中只涉及基坑外侧地下水位的监测；④内支撑轴具体监测点平面布置如图1所示.
5监测数据分析
监测从第1道支撑施工开始，至基坑底板浇筑1次/3d 2011-08-042011-08-22为1次/d 2011- 完成结束.监测频率为：2011-05-27-2011-08-02为08-25-2011-11-02为1次/3d.下面重点分析周边道路沉降，TRD围护墙顶位移、墙体水平位移、坑外地下水位以及钢筋混凝土支撑轴力变化规律.
5.1周边道路沉降规律
万方数据
Fig. 1 Plan layout of monitoring points 图1监测点平面布置
效果，也反映基坑开挖对周边地层的扰动范围和影 基坑周边道路的沉降，既反映支护结构的支护响程度.基坑周边道路共布置22个监测点，孔号为BX3-1 ~ BX14-1 BX3-2 ~BX7-2 BX3-3 ~BX7-3 部分监测点受施工影响未德得到完整数据.代表性 点BX3-1~BX3-3，BX8-1，BX9-1沉降位移随时间变化曲线如图2所示，相应测点最大位移量如表1所示.
表1周边道路监测点最大沉降值统计values of monitoring points for the surrounding ronds Table 1 Statistics on the maximum settlement
监测点 最大识降值/mm 日期BX3-1 3.1 2011-11-02BX3-2 BX3-3 -3.1 4.5 2011-08-14 2011-10-15BXI-1 9.5 S1-11-110BX9-1 13. 6 2011-11-15
注：，-值分别表示上升、下降，报警值±20mm
周边道路沉降有如下特点.
1）图2a显示临近基坑的道路沉降量凹槽形，且测点离基坑越远，位移越大，但各测点地表沉降均较小，最大值为-4.5mm，与监测报警值±20mm相比较小，这与TRD工法对基坑周围土体的扰动较小形地表沉降的最大值并不发生在围护墙旁边，面是 及止水性好等特点密不可分.理论分析表明，凹槽距离境一定远的位置上.据统计，一般介于0.4H-0.7H（H为开挖深度）之间，对本工程约为9.2~16.1m.实际监测点布置受场地条件限制，BX3-1， BX3-2和BX3-3与墙体之间距离约为2，5和9m，测点位移随距离的增加面呈现增长趋势，其他相关监
测点大致趋势与此相似.
5.2TRD围护墙顶位移
图2基坑北侧道路沉降-时间曲线Fig. 2 Settlement-time cerves of foundation excavation
的2个测点（BX8-1，BX9-1）的沉降位移，可以看到 2）图2b曲线分别表示，基坑北侧相距均为2m基坑开挖初期北侧道路受到的影响非常小；随着开挖深度的增加道路沉降量逐渐增大：在基坑底板淡筑期间出现显著变化，并随基坑底板淡筑时间的增长也相应增加.由表1看出，BX8-1，BX9-1最大沉降量在2011-11-15分别达到了-9.5mm和- 13.6mm.其原因主要是底板浇筑施工时间长，在底板浇筑期间北侧道路常有大型施工设备出人.引起位移增加.因此，基坑施工中应及时浇筑底板，防增大. 止因基坑长时间暴露以及周边荷载使基坑变形
境顶监测是基坑工程中最直接的监测内容，通过监测墙顶位移，施工工序，决定是否采用输意义.本工程围护结构墙顶一共布置12个监测 助措施以确保支护结构和周围环境安全具有重要点，点号为BX3~BX14，BX12监测点因施工破坏未能获得数据.代表性点BX8，BX9水平与垂直位移随时间变化曲线如图3所示，有效监测点最大 累计位移如表2所示.结合图3、表2进行分析，境顶位移具有如下特点.
1）从图3a可以看出，在基坑开挖施工时，墙顶水平位移随开挖深度的增加面增加，但第2道支撑施工结束后，位移变化趋于平缓，从坑底底板浇筑 至完成，位移基本保持不变，说明基坑在开挖过程申未设内支撑时位移变化明显，及时架设内支撑可以有效减小位移的增加.
2）圈护结构境顶沉降主要受围护结构支撑施两部分影响：挖土引起的围护结构变形位移量主要 工前挖土引起的变形和支撑杆件压缩带来的变形
图3增顶垂直位移时间曲线Fig. 3Settiement-time curves of the top wall
表2围护结构墙顶监测点最大位移值统计Table 2 Statistics on the maximum displacementmm
values of monitoring points at the top wall
监测点 水平 垂直BX3 1.8 1. 5BX5 BX4 1.2 0.9 1.1 1. 4BX7 BX6 1.1 2.1 -1.6 =1.0BX8 BX9 2.1 2.2 -1.3 1.3BX10 1.6 0.5BX11 BX13 1.6 1.2 90 0.2BX14 0.7 0.3
注：水平，.-值表示向基坑内、外位移：垂直，，值表示上 升、下降，推警值±20mm
取决于围护结构本身的刚度和支撑施工前的挖土深度，支撑杆件压缩引起的变形位移量取决于作用在围护结构上的土压力和支撑材料的刚度：从图3b中可以看出在第1道支撑施工期间墙顶沉降变化量 基本保持不变，但随着基坑开挖深度的增大以及内支撑施工完成，墙顶沉降发生一定的变化，反映了施工挖土与内支撑对墙顶沉降产生了一定的影响.
3）表2显示墙顶水平与垂直位移最大值都比1.6mm，与报警值±20mm相差较大，说明基坑在开 较小，最大水平位移、最大垂直位移分别为2.2.-挖过程中，基坑整体稳定性较好，处于安全状态.
5.3TRD围护编体水平位移
墙体周围共埋设10个测斜孔，孔号为CX2-CX11， 围护墙体水平位移采用测斜手段进行观测，在图4为代表性测点CX3水平位移随深度变化曲线图，表3为围护墙体上各测斜孔水平最大位移值.
端体水平位移特点如下.
图4墙体测斜孔CX3水平位移-深度曲线curves of CX3 monitoring point on the wall Fig. 4Horizontal displacement-depth
Table 3 Statistics on the maximum 表3墙体水平最大位移值统计horizontal displacement values of the wall
测斜孔 CX2 最大位移值/mm 4 70 深度/m 9CX3 4.73 8CX5 CX6 4.43 5.34 9 8CX7 CX8 4.43 5.31 8 8CX9 4.55 10CX10 CX11 3.72 5. 67 10 10
注：，-表示向基坑内、外位移，报警值±20mm
1）由图4知，墙体水平位移曲线在-1~5mm范围内呈波动状，但围护墙体自身及周边环境未发 现异常变形，符合基坑变形要求，可以认为该TRD围护结构和支撑相结合的结构形式，有效地控制了基坑的变形，保证了基坑的整体稳定性.
2）表3中各测斜孔最大位移多出现在8~10m处，该深度处主要为粉质黏土，可塑为主，并且局 部地段较软，说明增体水平位移最大值与土质情况有关.
3）墙体水平位移整体比较小，最大值（CX11）为5.67mm，远低于报警值20mm，这与土体开挖、围护结构形式、刚度以及人土深度等均有关，随着基 坑开挖深度和时间的增加面逐渐增大，从图中还可看出底板浇筑这段时间，围护墙体位移仍呈现缓慢增大趋势，在8m深度处出现最大位移量4.73mm，其原因是底板浇筑历时较长，使得墙体位移进一步增加.因此，基坑施工时应及时浇筑底板，防止基 坑长时间暴露所引起的墙体变形增大.
5.4坑外地下水位变化
在基坑周圈布置SW1~SW6六个水位孔，SW1受施工影响只有2011-09-30以前数据，有效监测数 与SW2在施工中受到破坏未能得到监测数据，SW5
据如图5所示.
注：，-分别表示上升、下降，报警值a2000m 图5坑外地下水位-时间曲线Fig 5 Groundwater level-time curvesoutside of foundation
从图5可以发现基坑开挖对坑外地下水位的影480mm（SW4孔）.SW6孔6月还未开始监测，平均 响：6月水位变化最大为620mm（SW3孔），最小为水位变化为333.69mm；7月坑外水位变化增大，水位变化最大为1040mm（SW3孔），最小为480mm（SW6孔），平均水位变化为701.39mm；8-10月水1200mm，最小为SW6孔-150mm：11月水位变化 位变化整体较平稳，最大水位变化为SW1孔又呈增大趋势，最大水位变化为SW1孔1530mm，最小为SW6孔-310mm，平均水位变化为712.5mm；SW6孔水位下降的主要原因是由坑内进 行桩基施工开挖时采取了基坑内长时间降水措施导致的.总体来看，坑外地下水在基坑开挖过程中的变化比较稳定，说明TRD围护结构的封闭性好，有很好的止水效果.
5.5钢筋混凝土支撑轴力
本基坑工程采用内支撑式围护结构，竖向共设置2道钢筋混凝土支撑，主要采用角撑对撑的钢筋混凝土支护形式，第1道支撑位于工程相对标高-3.4m处，第2道支撑位于工程相对标高-10.7m处.为了全面观测基坑在开挖过程中钢筋混凝土 支撑的受力情况，并防止由于内力过大使支护结构发生破坏，在钢筋混凝土支撑共布置36个监测点，编号为ZL1-ZL18，ZL1-1~ZL18-1，典型轴力曲线如图6所示，支撑监测点的最大轴力统计如表4所示，轴力均以受压为正，受拉为负.
表4钢施混凝土支撑监测点最大轴力统计Table 4Statisties on the maximum axial forces
of the reinforced concrete hrace 最大轴力值/kN 日期（年-月-日）监测点 ZL13 655.7 2011-09-30ZLI3-1 ZL14 763.0 398.8 2011-09-18 2011-09-15ZL14-1 948.3 2011-08-19
结合图6与表4分析，钢筋混凝土支撑轴力有
警值相差较大，说明内支撑刚度较大，安全储备足够，基坑稳定.
6结语
都小于报警值，TRD围护墙体水平位移最大值只有 1）从各监测数据来看，各监测项目的监测数据5.67mm，填顶最大水平位移只有2.2mm，墙顶最大垂直位移只有1.6mm，周边道路的最大沉降值只有-13.6mm.坑外地下水变化较稳定，钢筋混凝土支撑轴力都在允许范围内，说明TRD围护结构具有良 好的挡土与止水效果，满足基坑变形安全以及对周边环境保护的要求.
2）本工程采用TRD工法作为深基坑围护结构在南昌地区是首次运用，从现场TRD工法施工来短，形成的围护结构具有表面平整、厚度一致，墙体 看，TRD工法施工过程中对环境污染小，工时间均匀性好等特点，适用于南昌地区地质条件，具有良好的推广应用价值.
图6第2道支撑轴力-时间典线Fig. 6 Statistics on the maximum axialforces of the reinforced concrete brace
基坑的变形规律，指导施工，避免施工不当和其他 3）通过对基坑施工期间的监测，可以及时掌握不利因素对基坑施工造成的不利影响.
如下特点.
力实测值出现负值，其原因可能是由温度变化、混 1）图6a显示出，基坑在开挖初期，部分支撑轴凝土收缩、徐变等非荷载因素引起的[；随着基坑开挖深度加大，支撑轴力由负变正，即轴向拉力变为轴向压力.
参考文献：
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下波动方式逐渐增长，仍然源于周围荷载、温度变 图6的支撑轴力曲线并非单调递增，而是以上化以及施工等因素的影响.在统计表中可以发现各监测点的最大轴力值基本上都发生在基坑底板浇筑期间，因此在基坑施工过程中及时浇筑底板，也有助于控制支撑轴力.
2）从表4和图6中还可以看出，最大支撑轴力值并不是发生在同一时刻，而且有时随着开挖深度的增加，轴力值反面会变小，其主要是受开挖顺序到同一深度，面这在实际工程中是很难实现的，特 的影响，在一般理论计算中，通常假设一次性开挖别对于大型的深基坑，开挖的土方量比较大，以至于同一深度不同位置开挖时间相差较大，这使得围护结构内力值随着开挖的进行而不断变化；因此，在深基坑开挖过程中，考虑土方开挖顺序的影响是很重要的，土方开挖顺序不同，支撑各部位受力先 后也不同，变化和内力发展趋势也随之会发生变化，内力与交形的最大值也会出现在不同的支撑部位上，因此对于不同开挖顺序引起基坑不利的情况，在施工和设计中应引起足够重视3）.
虽出现一定波动，但变化不大，其最大轴力值与报 3）基坑开挖整个过程中，各监测点轴力变化值
