1、CM&M 2023.01291下 36135m2。包括 2 栋 128 层住宅楼、2 栋 126 层住宅楼、2 栋 129 层住宅楼、1 栋 3 层幼儿园、1 栋 1 层垃圾收集站、1 栋 1 层门楼及值班室等 9 栋地上单体建筑，地下 3 层车库和室外工程等，基坑周长约600m，开挖深度约为9.313.9m，土方开挖量 18.71 万 m3，开挖面积 16030m2。1.2 地质条件结合勘察资料，整理相关土层参数信息如表 1 所示。本基坑支护结构采用灌注桩+锚索，部分阴角采用混凝土内支撑的支护形式，其中三层地下室区域采用两道锚索，两层地下室区域采用一道锚索，基坑支护结构设计安全等级为一级，支
2、护结构使用年限为 2 年。地块二基坑开挖 3 倍范围内无现有建筑物及市政管线，北侧约 30m 为现场施工项目部板房。2 模型的建立及变形分析2.1 有限元模型采用 MIDAS 建立深基坑开挖施工三维有限元模型，模型中的围护桩采用的是梁单元，预应力锚索则是采用植入式桁架单元。各材料采用的本构模型如下：土体采用修正0 引言随着我国经济建设的快速发展，城市化建设不断加快，城市人口密集程度极高，高层建筑住宅越来越被城市居民所需要。而高层建筑的施工需要进行深基坑开挖1，深基坑的施工则影响着高层建筑的安全稳定。常见的深基坑施工问题主要有基坑周边地表沉降、围护结构变形以及地下水渗漏等2，严重者将导致基坑坍塌
3、。我国南方地区地下水较为丰富，且降雨量大，给基坑施工带来较大的安全隐患，尤其在深基坑支护及开挖环节，受降雨量影响，会严重影响到基坑土体的稳定。因此针对降雨情况下的深基坑开挖，要事先开展施工模拟并预测各工况的变形趋势，在施工过程中进行施工监测3-5，从而引导现场施工。目前，已有多数学者对降雨条件下基坑开挖施工变形规律进行研究分析，并结合监测数据评估施工安全风险。罗开珍6采用数值模拟方法对粉砂土基坑施工安全的影响进行分析；黄华松等7结合软土深基坑现场监测，分析降雨对基坑变形的影响；严博翀与王小珑8采用有限元方法，分析基坑开挖及降雨对路基的影响，并提出相应的施工控制措施。本文从基坑开挖前对基坑进行三
4、维模型建立，分析基坑开挖过程中最大变形量，结合施工中监测数据分析施工过程中的变形，指导基坑开挖。对基坑开挖过程中受连续降雨影响，实际监测数据异常问题，采取有效措施处置，以保证基坑安全稳定。1 工程背景1.1 工程概况某工程总建筑面积 114936m2，其中地上 78801m2，地基于模型数据与变形监测分析深基坑安全处理研究李会摘要：针对深基坑工程开挖前进行有限元数据模拟，提前预测最大变形量。基坑开挖过程中进行数据监测，结合预测变形实施对比分析，进一步揭露深基坑开挖过程中支护结构受不良气候条件时，支护结构变形大。及时采取深基坑卸载、基坑底加固等措施，保证深基坑开挖过程中安全性及稳定性，为类似工程
5、提供借鉴和参考。关键词：深基坑；沉降监测；数据分析；稳定性；支护结构（中铁二十二局集团市政工程有限公司，广东广州 510800）表1 模糊评估隶属度子集指标设定序号土层类型土层厚度/m弹性模量/MPa粘聚力/kPa内摩擦角/泊松比1素填土2.5410150.152中砂1.8253250.253淤泥质土2.70.8840.44粉质黏土5523120.35中风化灰岩22000200300.26微风化灰岩3000250350.18292工程机械与维修CONSUMERS&CONSTRUCTION用户施工摩尔-库伦模型，支护桩和锚索均采用弹性本构模型。本模型长度为 484m（x轴）、宽 300m（y轴）
6、，基坑影响范围 224 倍基坑深度，开挖深度为 13.9m，按照高 60m（z轴）建立模型，坡高取为 1.5m，坡度为 1:2。边界条件为底座固定，四面设置水平方向约束，顶面自由。为了模拟开挖对支护结构的影响，本模型模拟了降雨条件下深基坑开挖支护的施工过程。三维有限元整体模型如图 1 所示。支护桩以及锚杆模型如图 2 所示。2.2 模拟工况变形分析施工工况一：施工灌注桩，开挖至桩顶的位置，施工冠梁，施工第一道锚索并施加预应力。工况一在X方向的水平位移如图 3 所示，在Y方向的水平位移如图 4 所示。施工工况二：基坑开挖至第二道锚索以下 0.5m。工况二在X方向的水平位移如图 5 所示，在Y方向
7、的水平位移如图 6 所示。施工工况三：施工第二道锚索并施加预应力，基坑开挖至底。工况三在X方向的水平位移如图 7 所示，在Y方向的水平位移如图 8 所示。根据上述不同工况下施工情况进行分析，在施工工况一下，支护结构在X和Y方向上的最大水平位移分别为3.4mm 和 3.4mm；在施工工况二下，支护结构在X和Y方向上的最大水平位移分别为 11.3mm 和 11.6mm；在施工工况三下，支护结构在X和Y方向上的最大水平位移分别为 34.2mm 和 32.8mm。本基坑施工的最大水平位移出现在支护桩的中心，最大水平位移为 34.2mm。根据基坑工程监测规范可知，支护结构的允许挠水平位移 42.5mm，
8、支护结构的最大水平位移为 34.2 mm，42.5 mm。图1 三维有限元整体模型 图2 支护桩以及锚杆模型图3 工况一在X方向的水平位移云图 图5 工况二在X方向的水平位移云图图7 工况三在X方向的水平位移云图 图4 工况一在Y方向的水平位移云图图6 工况二在Y方向的水平位移云图图8 工况三在Y方向的水平位移云图CM&M 2023.012933 基于现场监测数据变形分析3.1 基坑监测布置本文选取地面沉降、冠梁顶水平位移、冠梁沉降、地下水位作为研究对象进行现场实际监测分析，监测要求及测点布设如表 2 所示。3.2 监测数据分析基坑采取分层开挖，每层开挖深度为 1.5m，冠梁施工结束后，在冠梁
9、顶埋设基坑监测点。本基坑监测点数据较多，本次选取基坑施工过程中位移变形量较大西侧边进行数据分析，冠梁顶位移变形点、沉降观察点编号为 S14S26,冠梁水平位移曲线如图 9 所示，冠梁沉降位移曲线如图 10 所示。从图 9 和图 10 可以看出，施工至 4 月 8 日时，基坑已开挖至第二道锚索位置设计深度 9.5m，此时该基坑西侧监测点 S21、S22、S23、S24 变形数据中最大变形量为12.7mm，与有限元数据预测分析变形预测值 11.6 基本一致。4 月 23 日至 5 月 3 日期间，受当地天气持续降雨原因，场区积水严重，地下水位上升，水压力增大导致基坑变形量、沉降量持续增大，监测点
10、S21、S22、S23、S24 变形较大，其中 S23、S24 监测点 4 月 28 日至 5 月 3 日平均变形速率1.9mm/d，最大变形量为 29.4mm、29.2mm。根据有限元数据预测本基坑最大变形量为 34.2mm，按照变形数据及变形趋势分析，需对变形过大段基坑进行处理。5 处理措施根据监测数据及变化趋势，经过研究确定自 5 月 3 日起，迅速对 S22-S24 范围冠梁顶基坑外土方进行卸载处理，卸载土体宽度 8m，长 25m，高 2.5m，卸载土方量约 500m3，卸载后立即采用 8cm 厚 C20 混凝土进行封闭。基坑 S12-S26段基坑顶增设防水布，防止雨水渗入基坑外侧土体
11、，造成支护结构外侧积水、侧压力增大，进而加剧支护结构变形。做好基坑底部排水工作，防水基坑泡水，同时加快该区域内地下室筏板施工。根据参建各方讨论达成的一致意见，采用底板补强措施，将 S22-S24 范围底板往外延伸与支护桩相连，增加支护结构的整体稳定性。底板采用早强混凝土，提高底板早期强度，保证支护结构的绝对安全。同时加强监测频率，对冠梁顶水平位移报警值和控制值进行复核，及时分析数据变化趋势。6 结语本文结合深基坑前期有限元模拟基坑开挖至不同深度下基坑变形数据预测值，通过对现场进行基坑变形监测、变形数据分析，指导基坑开挖施工。针对不良气候条件下监测变形数据大的问题，结合模型预测值，判断分析出基坑
12、支护结构变形因素，对基坑结构及时停止基坑开挖，采取有效的加固措施，保证深基坑开挖施工过程中安全隐患。根据本工程案例分析可知，深基坑施工过程对基坑稳定性、安全性尤为重要，关键时刻有效处理失稳基坑，有助于防止基坑坍塌。参考文献1 刘炳巧.高层建筑深基坑施工技术分析 J.现代装饰(理论),2012(2):100.2 李汉华,戴文彬,邓明伟.浅谈对深基坑开挖管涌灾害的治理 及预防 J.四川建材,2017,43(7):92-93.3 林华捷.建筑深基坑监测技术探讨J.工程建设与设计,2021(19):36-40.4 柴海博.深基坑开挖变形监测及数值计算分析 J.铁道建筑技 术,2020(6):18-22
13、.5 杨洪娜,段志宏,张政,赵嘉辉,武科.基于 MIDAS GTS/NX 基坑开挖变形数值模拟分析 J.江西建材,2020(6):157-158.6 罗开珍.降雨入渗对粉砂土基坑开挖稳定性影响分析 J.山西 建筑,2013,39(12):65-66.7 黄华松,黄研,杨康,等.基于监测数据的软土地质深基坑支护 变形分析 J.建筑施工,2017,39(4):568-570.8 严博翀,王小珑.基坑开挖及降雨对邻近既有铁路路基影响的 数值研究 J.土工基础,2021,35(3):375-379.图9 冠梁水平位移曲线图10 冠梁沉降位移曲线表1 模糊评估隶属度子集指标设定序号监测项目量测位置、监测对象间距/m监测设备量测精度/mm数量标记符号1地面沉降基坑周围地面 2025水准仪1.025 D2冠梁顶水平位移冠梁顶面2025全站仪0.125 S3冠梁顶沉降量测冠梁顶面2025全站仪0.125s4地下水位基坑周边3540水位管/水位计5.013 W沉降变化量/mm位移变化量/mm
