城市建筑區(qū)深基坑變形監(jiān)測(cè)的實(shí)施與探究

摘 要：在城市建筑區(qū)進(jìn)行深基坑施工時(shí)，需對(duì)深基坑本身和深基坑周圍的已有建筑物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以保證深基坑和已有建筑物的安全。如何控制城區(qū)中深基坑工程的安全穩(wěn)定和變形，避免由于基坑卸載變形過(guò)大導(dǎo)致周邊環(huán)境和設(shè)施的沉陷、開裂、破壞，已經(jīng)成為目前一個(gè)迫切而重要的課題。筆者多年工作經(jīng)驗(yàn)給給出了監(jiān)測(cè)基坑變形的建議，相信文章的分析將在同行們加深基坑變形的認(rèn)識(shí)方而有所裨益。

關(guān)鍵詞：城市高層建筑；深基坑施工；控制措施

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，高層建筑大量涌現(xiàn)，深基坑工程越來(lái)越多，地下室建筑工程深基坑在開挖和暴露期間的安全，對(duì)確保整個(gè)工程順利施工和鄰近建（構(gòu)）筑物及市政設(shè)施（道路、各種管線等）的正常使用和安全至關(guān)重要。而在深基坑開挖時(shí)經(jīng)常會(huì)發(fā)生坑底回彈，隆起以及外地面下沉等現(xiàn)象，甚至基坑失穩(wěn)，支護(hù)結(jié)構(gòu)倒坍等事故。這類事件在工程上已屢見不鮮，在軟土地基該類問(wèn)題尤為嚴(yán)重。事故發(fā)生有多方面原因，巖土工程監(jiān)測(cè)不完善，分析不準(zhǔn)確，預(yù)報(bào)不及時(shí)的原因，因而基坑工程監(jiān)測(cè)日益顯示其重要性。所以實(shí)行基坑工程變形監(jiān)測(cè)全過(guò)程監(jiān)理，有著十分重要意義。

一、深基坑變形機(jī)理研究

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)除滿足強(qiáng)度要求外，還需滿足變形要求，即設(shè)計(jì)由變形控制?；庸こ痰淖冃沃饕蓢o(hù)結(jié)構(gòu)位移、周圍地表沉降及基坑底部土體隆起三部分組成。深基坑開挖過(guò)程中，開挖面上因土體開挖而卸載，因此引起基坑底部土體產(chǎn)生以向上為主的位移，圍護(hù)結(jié)構(gòu)在兩側(cè)壓力差作用下產(chǎn)生向基坑內(nèi)的水平位移和相應(yīng)的土體變形，而周圍地表沉降主要來(lái)自坑底土體隆起和圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移。這三者之間存在藕合關(guān)系，影響基坑變形的因素很復(fù)雜。影響基坑變形的主要因素包括：

（一）坑底土體隆起

坑底隆起是垂自向卸載而改變坑底土體原始應(yīng)力狀態(tài)的反應(yīng)，在開挖深度不大時(shí)，坑底土體在卸載后發(fā)生垂自的彈性隆起。當(dāng)圍護(hù)墻底下為清孔良好的原狀土或注漿加固土體時(shí)，圍護(hù)墻隨土體回彈而抬高。隨著開挖深度增加，基坑內(nèi)外的土而高差不斷增大，當(dāng)開挖到一定深度，基坑內(nèi)外而高差所形成的加載和地而各種超載的作用，就會(huì)使圍護(hù)墻外側(cè)土體產(chǎn)生向基坑內(nèi)的移動(dòng)，使基坑坑底產(chǎn)生向上的塑性隆起，同時(shí)在基坑周圍產(chǎn)生很大的塑性區(qū)，并引起地而沉降。

（二）圍護(hù)墻位移

圍護(hù)墻墻體變形從水平向改變基坑外圍土體的原始應(yīng)力狀態(tài)而引起地層移動(dòng)。基坑開挖后，圍護(hù)墻便開始受力。在基坑內(nèi)側(cè)卸去原有的土壓力時(shí)，在墻外側(cè)則受到主動(dòng)土壓力，而在坑底的墻內(nèi)側(cè)則受到全部或部分的被動(dòng)土壓力。山于總是開挖在前，支撐在后，所以圍護(hù)墻在開挖過(guò)程中，安裝每道支撐以前總是已發(fā)生一定的先期變形。挖到坑底設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，墻體最大位移發(fā)生在坑底而下1^-2m處。圍護(hù)墻的位移使墻體主動(dòng)壓力區(qū)和被動(dòng)壓力區(qū)的土體發(fā)生位移。墻外側(cè)主動(dòng)壓力使得土體向基坑內(nèi)水平移動(dòng)，使墻后的土體水平應(yīng)力減不，以致剪力增大，出現(xiàn)塑性區(qū)，而在基坑開挖而以下的墻內(nèi)側(cè)被動(dòng)壓力區(qū)的土體向基坑內(nèi)水平位移，使坑底土體加大水平應(yīng)力，以致坑底土體增大應(yīng)力而發(fā)生水平向擠壓和向上隆起的位移，在坑底處形成局部塑性區(qū)。

二、深基坑變形監(jiān)測(cè)措施

國(guó)內(nèi)的深基坑工程設(shè)計(jì)基本上是采用定值的靜態(tài)設(shè)計(jì)方法，但基坑開挖的最大特點(diǎn)在于動(dòng)，其計(jì)算模型和各種參數(shù)，如土壓力、支護(hù)結(jié)構(gòu)與土體的變形、支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力等都在不斷變化，且其變化規(guī)律目前還未能充分認(rèn)識(shí)，這就產(chǎn)生了設(shè)計(jì)與實(shí)際情況的差別。目前，正在國(guó)內(nèi)外興起的信息化監(jiān)控下的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)及施工的新技術(shù)就是解決這一問(wèn)題的較好途徑。動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)及施工是在設(shè)計(jì)方案優(yōu)化后，根據(jù)施工過(guò)程對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分階段分析，預(yù)測(cè)其在各階段的性狀，如位移、沉降、水土壓力、結(jié)構(gòu)內(nèi)力等。實(shí)際施工中，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)采集相應(yīng)的信息與預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)相比較，以驗(yàn)證其真實(shí)性和可靠性，然后將這些信息作為已知量，通過(guò)反分析推出較符合實(shí)際的土質(zhì)參數(shù)，來(lái)修改原設(shè)計(jì)并預(yù)測(cè)下一施工階段支護(hù)結(jié)構(gòu)及土體的性狀，再采集下一施工階段的信息。如此反復(fù)循環(huán)，根據(jù)監(jiān)測(cè)信息不斷修改設(shè)計(jì)并指導(dǎo)施工，將設(shè)計(jì)置于動(dòng)態(tài)過(guò)程中，使設(shè)計(jì)及施工逐漸逼近實(shí)際。為了提高深基坑工程設(shè)計(jì)與施工的水平，改進(jìn)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)信息化監(jiān)控設(shè)計(jì)與施工將是必然的趨勢(shì)。深基坑變形監(jiān)測(cè)就成為貫穿于整個(gè)施工過(guò)程中必不可少的環(huán)節(jié)，它將在深基坑工程中發(fā)揮更大的作用。另外，通過(guò)對(duì)深基坑工程施工進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測(cè)還可以為施工及時(shí)提供反饋信息，為對(duì)基坑及周圍環(huán)境進(jìn)行及時(shí)有效的保護(hù)提供依據(jù)。

三、深基坑變形監(jiān)測(cè)內(nèi)容

監(jiān)測(cè)主要包括以下內(nèi)容：圍護(hù)墻頂水平位移、圍護(hù)墻頂豎向位移、圍護(hù)墻體深層水平位移、圍護(hù)墻體內(nèi)力、支撐內(nèi)力或變形、立柱位移、錨桿拉力、坑底隆起、土層分層豎向位移、圍護(hù)墻前后土壓力、孔隙水壓力、地下水位、基坑周邊地表豎向位移、周邊建（構(gòu)）筑物變形以及地下管線變形等。

總之，深基坑變形的允許值國(guó)內(nèi)以前沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各地區(qū)在工程實(shí)踐中都是結(jié)合各自地區(qū)經(jīng)驗(yàn)和具體問(wèn)題來(lái)確定。上海、廣東、浙江、湖北、山東等地都根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況頒布了相應(yīng)的地方標(biāo)準(zhǔn)，2009年GB50497-2009《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》正式頒布實(shí)施，對(duì)建筑基坑工程監(jiān)測(cè)作了系統(tǒng)而具體的規(guī)定，標(biāo)志著我國(guó)基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)正日趨成熟。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：林業(yè)斌，廣西壯族自治區(qū)玉林市勘察測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院。