大口径薄壁钢管桩连续墙工程监测与分析

单昕，张继红

（1.同济大学土木工程学院，上海200092；2.上海地固岩土有限公司，上海200092）

大口径薄壁钢管桩连续墙工程监测与分析

单昕1，张继红2

（1.同济大学土木工程学院，上海200092；2.上海地固岩土有限公司，上海200092）

钢管桩连续墙是上海地固岩土有限公司新研发的一种新型基坑围护结构。通过对上海顺寓国际社区基坑建设过程中周边管线水平及垂直位移、地下室及周边建筑物沉降、坑边地表沉降等进行工程监测发现，采用钢管桩连续墙围护结构对周边土体及建筑物的影响比传统工法小。

上海顺寓国际社区；钢管桩连续墙；基坑监测；微扰动施工

0 引言

经济合理的基坑围护结构是地下建筑结构施工作业顺利进行的保障。目前，在基坑工程中，应用较为广泛的围护结构有地下连续墙、SMW工法桩、灌注桩、钢板桩、重力坝、放坡等［1］。这些围护结构采取混凝土结构，不但工期长［2］，而且大部分围护结构由于难以拆除，成为废弃的永久性结构，从而造成大量的资源浪费［3］。为了克服这些缺陷，上海地固岩土有限公司结合钢板桩及地下连续墙等的优点，研发出钢管桩连续墙（Wall made of Steel Pipe Pile，简称WSP工法）这一基坑围护结构［4］。该结构可以有效节约工程造价、减少工期、减少地下水对基坑的影响。

上海顺寓国际社区位于上海市奉浦大道和沪杭公路交叉口东南，是首批大量使用钢管桩连续墙围护结构的地下工程案例。该工程在同一基坑中同时利用钢管桩连续墙、双轴水泥土搅拌桩重力坝这两种围护结构。笔者参考软土地区基坑的监测方法［5］，通过对上海顺寓国际社区基坑围护结构水平侧向位移、周边建筑物垂直位移等进行跟踪监测，分析了钢管桩连续墙在结构性能上的优劣性。

1 大口径薄壁钢管桩连续墙工法分析

1.1 钢管桩连续墙结构

钢管桩连续墙是一种利用大直径（1～2m）、薄壁（壁厚10～20mm）钢管桩作为围护结构主体，承担基坑内外水土压力的新型围护结构。该结构中的相邻钢管桩通过图1所示的组合接头进行拼接。该结构的邻桩接缝处设有止水空腔，其中安装弹性袋，并充水密封。这样，就可以利用水体自然重度将桩间接缝填实，有效隔绝桩墙内外的水体流动，实现“以水堵水”的目的，并承担水体梯度压力。

图1 大口径薄壁钢管桩连续墙拼接截面图Fig.1 Large diameter thin－wall steel pipe pile continuous wall splicing sectional view

1.2 钢管桩连续墙工法的特点

WSP工法桩由于采取较为合理的截面设计，对比同样截面强度的钢板桩，其钢材用量较少。由于土体对薄壁截面阻力较小，WSP工法桩施工速度快，压拔桩过程对土体扰动小。另外，止水连接处设置多个止水空腔，可以有效降低渗漏水风险；止水空腔充满水，将邻桩接缝密封，可随时检测，并可自我修复桩体变形引起的空隙。

2 上海顺寓国际社区基坑工程监测

2.1 监测方法

根据工程要求、周围环境、基坑本身的特点及相关工程的经验，按照安全、经济、合理的原则，设置的监测项目包括：周边管线水平及垂直位移监测、地下室及周边建筑物沉降监测、坑边地表沉降监测。为保证所有监测工作的统一，提高监测数据的精度，监测工作按照整体布设、分级布网的原则布置测点。即，首先布设统一的监测控制网，再在此基础上布设监测点（孔）。在远离施工影响范围以外，布置3个以上稳固高程基准点，使其与施工用高程控制点联测。沉降变形监测基准网以上，稳固高程基准点作为起算点，组成水准网进行联测。

2.2 测点布置

该工程设计各监测项目布点情况为：（1）坑边地表沉降监测布点情况。监测点按剖面垂直于基坑边布置，剖面间距宜为30～50m。拟布设7个监测断面，编号为JS i－1～JS i－5（i＝1～7）。（2）桩周及围护体深层侧向变形监测布点情况。监测点按剖面垂直于基坑边布置。拟布设监测断面7个，编号为Q1～Q18。测点具体布置如图2所示。

图2 上海顺寓国际社区沉降监测点布置图Fig.2 Shanghai shunyu international community settlem ent m onitoring point arrangement

3 上海顺寓国际社区基坑监测结果分析

3.1 深层侧向位移监测

基坑周边土体侧向位移和基坑围护结构侧向位移监测结果如图3和图4所示。

图3 基坑周边土体侧向位移监测结果Fig.3 S oil l ateral displacement monitoring results around foundation pit

图4 基坑围护结构侧向位移监测结果Fig.4 Lateral d isp lacement monitoring results of foundation pit suppor t structure

由图3可知，在围护结构施工完成后，基坑周边土体侧移绝对值均较小。并且，在总体分布上，侧移绝对值随着埋深的增大而减小。对于埋深较小的土体，采用钢管桩连续墙作围护结构的坑边土体侧向位移大于采用搅拌桩部分；对于埋深较大的土体，采用钢管桩连续墙作围护结构的坑边土体侧向位移介于两侧采用搅拌桩部分之间。

由图4可知，基坑围护结构施工完成后，其侧向位移随埋深增大而减小。在土体表层，钢管桩连续墙对比搅拌桩的侧向位移更大，但最大侧移量仅为21 mm；随着埋深的加大，钢管桩连续墙侧向位移迅速减少，搅拌桩侧向位移减小速率较低。

结合图3与图4可知，同等地质条件下，钢管桩连续墙对比混凝土搅拌桩在侧向位移的控制能力上基本一致。钢管桩连续墙围护区段侧移较大，但仍在规范允许范围内。

3.2 围护顶水平侧向位移监测

上海顺寓国际社区周边构筑物分布图如图5所示。基坑围护体顶端变形监测结果如表1所示。

图5 上海顺寓国际社区周边建构筑物分布图Fig.5 Shanghai shunyu international community surrounding building distribution

由图5可知，上海顺寓国际社区北、东、南3侧均紧邻已建成建构筑物，而西侧距离已有小区间隔一段绿化带。对比图4可知，基坑西侧由于土体为自然土体，没有经过施工加固过程，所以土体强度较低，进而对钢管桩连续墙围护体的位移限制作用较低，从而造成围护顶侧向位移较大。

由表1可知，基坑东南侧由于紧邻高层建筑，施工造成土体扰动较大，所以相应测点Q16－1比基坑西南侧同样采用钢管桩连续墙围护且周边无建构筑物的测点Q1水平位移大。

纵向对比基坑周边围护体的顶端变形，其垂直沉降量均相差较小，但基坑东南侧采取钢管桩连续墙测点处的水平位移相比另外几侧有显著提高，总沉降量仍在规范允许范围内。

表1 基坑围护体顶端变形监测数据Tab.1 The top deformation monitoring data of foundation pit support

3.3 周边地表沉降量监测结果

在地表内支撑及土体开挖作业结束后，基坑周边地表的沉降量监测数据统计如表2所示。

表2 土体开挖结束后周边地表沉降监测结果Tab.2 The settlement monitoring results of surrounding ground sur face after excavation

由于施工结束后许多监测点被掩埋，所以由表2可知，最大位移点是基坑西侧采用钢管桩连续墙围护结构的JS3－2测点处，最大沉降量为－3.02mm。其余测点沉降量均在0～3.02mm范围内，其中最小沉降量为－0.92mm，均能满足相关规范要求。

4 结语

上海顺寓国际社区场地土质以软黏土为主，场地周边被建构筑物环绕，对工程施工扰动的要求高。基坑建设中，西、南两侧采取钢管桩连续墙围护结构，其余采取双轴水泥土搅拌桩。监测数据结果表明，采取钢管桩连续墙围护的侧围护结构变形及对周边地表沉降量的影响均比传统工法小，基坑施工的工期显著缩短，并且造价也明显降低。所以，该工法有较强实用价值与推广意义。

［1］刘建航，侯学渊.基坑工程手册［M］.北京：中国建筑工业出版社，1997：4-16.

［2］黄强.深基坑支护工程设计技术［M］.北京：中国建材工业出版社，1995：34-36.

［3］刘滔，朱合华.某住宅楼倾斜原因及相关规范问题的讨论［J］.岩土力学，2010，31（10）：3248－3253.

［4］张继红.一种自钻进钢管桩连续墙施工方法及其所用的钢管桩连续墙：中国，CN201510133502.6［P］.2015－06－24.

［5］侯学渊，陈永福.深基坑开挖引起的周边地基土沉陷的计算［J］.岩土工程师，1989（1）：8-10.

[责任编辑 胡修池]

TU473.13

B

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

2016-05-31

单昕（1991－），男，河南郸城人，硕士研究生，主要从事地下建筑与岩土等方向的学习与研究。