深基坑變形監(jiān)測分析

武 蒙

(中鐵第六勘察設(shè)計院集團有限公司隧道設(shè)計分公司，天津 300031)

1 基坑工程簡介

建筑物施工需要一定的基礎(chǔ)，而基礎(chǔ)需要在一個相對安全、穩(wěn)定的環(huán)境下施工，由此便有了基坑工程。基坑工程是指進行土方支護結(jié)構(gòu)的建設(shè)、地下水的管控、信息化建設(shè)和環(huán)境保護，以確保地下結(jié)構(gòu)施工過程中地下開挖形成的監(jiān)控監(jiān)測的安全、穩(wěn)定?；臃譃樯罨雍蜏\基坑，當(dāng)前大型建筑施工工程所涉及的一般為深基坑。基坑深度的不斷增加及城市環(huán)境和地下管線復(fù)雜程度的增加，使得基坑變形監(jiān)測工作尤為重要。基坑變形監(jiān)測工作的及時性和準確性要求高，只有監(jiān)測數(shù)據(jù)保證實時性、準確性，才能確保基坑工程安全、高效的進行。一旦延誤，后果往往難以彌補。

一般情況下，基坑監(jiān)控量測的內(nèi)容和監(jiān)控量測項目都是根據(jù)場地的地質(zhì)條件、基坑自身的安全等級、基坑所處環(huán)境、周圍建筑物的風(fēng)險等級、地下管線的復(fù)雜情況以及圍護結(jié)構(gòu)類型確定的。隨意的增加或者刪減監(jiān)測項目，都有可能威脅基坑自身的安全，導(dǎo)致安全事故發(fā)生。

2 基坑變形監(jiān)測的重要意義

通過基坑監(jiān)測，取得地表沉降、樁頂沉降、樁頂水平位移、樁體水平位移、支撐軸力等監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合建筑物沉降、地下管線沉降等情況對基坑的安全性和穩(wěn)定性進行分析，把分析結(jié)果上報業(yè)主并及時上傳監(jiān)測系統(tǒng)［1］，使施工能夠信息化，基坑工程的結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境的安全才得以保證，從而將基坑施工有效的控制在一個安全的范圍內(nèi)，達到減少基坑施工對周邊建(構(gòu))筑物、地表及地下管線擾動的目的。

3 基坑監(jiān)測內(nèi)容

3.1 工程周邊環(huán)境監(jiān)測

一般情況下，為深基坑(含車站、出入口、通道)開挖深度1.5倍的邊緣兩側(cè)范圍的地面、地下周邊建(構(gòu))筑物、地下管線及道路變形等。

3.2 與施工相關(guān)的監(jiān)測

車站深基坑圍護結(jié)構(gòu)樁(墻)頂水平位移及豎向位移、基坑周邊地表沉降、支撐軸力、立柱內(nèi)力、傾斜及豎向位移等。

4 工程實例概略與監(jiān)測點布設(shè)方法

4.1 本工程概況

上海市場站的位置在洛陽市南北兩個方向地表起伏略大，中間部位地表起伏略小的盆地內(nèi)，地形沒有顯著斜坡，也沒有明顯的升高或者降低，場地里面沒有地表水，場地東側(cè)約2.7 km有澗河，南側(cè)約4.3 km有洛河。地下水主要存在形式是卵石孔隙潛水，該地下水分布不均衡，目前主要在河谷和階地分布。車站范圍內(nèi)穩(wěn)定水位埋深20.0 m ～22.00 m，水位高程在140.12 m ～142.90 m 間。

上海市場站車站標準段基坑深度16.61 m，基坑的風(fēng)險等級為二級，車站周圍環(huán)境和重要控制管道的風(fēng)險等級為三級，項目本身的監(jiān)控風(fēng)險等級為二級。根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》［2］，要求對本工程基坑進行監(jiān)測。依據(jù)設(shè)計院提供的圖紙，對以下內(nèi)容展開數(shù)據(jù)采集工作:圍護樁(墻)頂豎向位移及水平位移、圍護樁(墻)體水平位移(測斜)、支撐軸力、地表沉降、周邊建(構(gòu))筑物與地下管線以及工程本身進行監(jiān)控量測［3］。

4.2 監(jiān)測點布設(shè)方法

基坑變形監(jiān)控量測項目諸多，每項監(jiān)測項目的監(jiān)控量測方法有所不同，現(xiàn)分別介紹:

1)圍護樁(墻)頂水平位移的監(jiān)控量測點位，布設(shè)在其頂部，按每20 m一個點的間距布設(shè)。

2)圍護樁(墻)頂沉降監(jiān)控量測點與圍護樁(墻)頂水平位移的監(jiān)控量測點布設(shè)在同一位置處，觀測儀器為電子水準儀。

3)基坑周邊地表沉降點分布在與基坑四周，與基坑周邊平行，根據(jù)現(xiàn)場情況布設(shè)兩排或三排監(jiān)測點，其中第一排監(jiān)控量測點與基坑邊的距離不大于2 m;每排監(jiān)測點的距離為3 m～8 m。垂直于基坑邊線的監(jiān)測點，應(yīng)選擇在具有代表性的地方，基坑兩邊的監(jiān)測點總數(shù)應(yīng)該不小于10個，采用電子水準儀進行觀測。

4)周邊建筑物沉降監(jiān)測點的位置應(yīng)該布設(shè)在外墻或承重柱上，采用電子水準儀進行觀測。

5)根據(jù)地下管線圖和管道兩接頭之間局部傾斜值的控制標準沿管道鋪設(shè)方向每15 m～30 m的位置布設(shè)一個管線沉降監(jiān)測點，采用電子水準儀進行觀測。

6)測斜孔布設(shè)在基坑兩側(cè)的對稱位置，每20 m一孔，由于陽角位置的變形會相對較大，所以在每個陽角的地方同樣布設(shè)測斜孔。此外還要求每個測斜管的底高程等于圍護樁的底高程，采用測斜儀進行觀測。

7)支撐軸力監(jiān)測點布設(shè)在支撐的端部或中部，采用軸力計進行監(jiān)測。

5 基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)剖析

針對該基坑監(jiān)測周期性采集的各項監(jiān)測數(shù)據(jù)，對某一時間段內(nèi)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，匯總剖析如下:

1)圍護樁(墻)體水平位移(測斜):測斜孔布置在基坑兩邊的對稱位置處，且均勻布設(shè)，完成位移觀測7次。監(jiān)測過程中，基坑深層程度位移累計變化最大值為17.80 mm，在ZQT-09測斜孔10.0 m處;基坑深層程度位移階段變化速率最大值為0.49 mm/d，在ZQT-25測斜孔7.5 m處。

a.ZQT-09號測斜孔累計位移變化值隨著基坑進度的深入而不斷增大，但變化平穩(wěn)，未忽大忽小，在基坑工程即將完成后，測斜數(shù)據(jù)呈穩(wěn)定趨勢，不再有明顯變化。

b.從測斜孔的深度變化來看，其中部變化較為明顯，孔口和孔底位置，數(shù)據(jù)均無明顯增大趨勢。

2)地表沉降:平行基坑周邊布設(shè)地表沉降監(jiān)測點，完成沉降觀測7次。監(jiān)測過程中，地表沉降累計沉降最大值為24.68 mm，點號為DBC-08-01;地表階段沉降變化速率最大值為－0.63mm/d，發(fā)作在點DBC-03-02處。

3)建(構(gòu))筑物沉降:建筑物沉降監(jiān)測點沿建筑物外墻布設(shè)，共完成沉降觀測7次。監(jiān)測過程中，建(構(gòu))筑物沉降累計變化最大值為－16.86 mm，發(fā)作在點JGC-1-05處;建(構(gòu))筑物階段沉降變化速率最大值為－0.55 mm/d，點號為JGC-2-06。

4)樁頂豎向位移:在四周圍護樁(墻、邊坡)頂部布設(shè)監(jiān)測點，完成沉降觀測7次。監(jiān)測過程中，樁頂沉降累計沉降最大值為－18.49 mm，點號為ZQC-08;樁頂沉降階段變形速率最大值為－0.57 mm/d，點號為 ZQC-03。

5)樁頂水平位移:在四周圍護樁(墻、邊坡)頂部布設(shè)監(jiān)測點，完成觀測7次。監(jiān)測過程中，樁頂水平位移的最大累計變形為6.3 mm，點號為ZQS-01;樁頂水平位移階段變化速率最大值為0.3 mm/d，點號為 ZQS-05。

6)地下管線沉降:沿管道走向每15 m～20 m布設(shè)監(jiān)測點，完成7次沉降觀測。從監(jiān)測結(jié)果來看，地下管線累計沉降最大值為－11.71 mm，點號為GXC-WS1;地下管線沉降階段變化速率最大值為 －0.47 mm/d，點號為 GXC-YS2。

7)支撐軸力:在支撐的端部或中部布設(shè)測點，完成觀測7次。監(jiān)測過程中，支撐軸力最大值為2 915.2 kN，點號為ZCL-01-04。

在整個監(jiān)測過程中，上海市場站的各項監(jiān)測數(shù)據(jù)階段變化速率都較小，累計變化最大值和階段變化速率最大值均未超過控制值(見表1)，從各項監(jiān)測數(shù)據(jù)及累計變化曲線圖可以看出，監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)從剛開始施工時慢慢變大，到后來監(jiān)測近尾聲后趨于穩(wěn)定，過程中均未出現(xiàn)突然變大或變小的情況，施工現(xiàn)場也沒有出現(xiàn)塌方等不安全事故，該基坑工程處于安全可控制的狀態(tài)。

表1 各監(jiān)測項目控制值

6 結(jié)語

結(jié)合對上海市場站監(jiān)控量測數(shù)據(jù)的分析，得出以下結(jié)論:

1)各項監(jiān)測數(shù)據(jù)隨著施工進度的不同而不同，最終在施工完成后趨于穩(wěn)定，說明該基坑工程安全可控。

2)基坑工程的安全，受很多因素的影響，為了在工期內(nèi)圓滿完成基坑工程的施工，需在監(jiān)測各項基坑數(shù)據(jù)的同時密切關(guān)注基坑周邊的各個影響因素。及時、準確的進行監(jiān)測和巡查工作，采用信息化系統(tǒng)反饋數(shù)據(jù)，將基坑可能發(fā)生的事故消滅在最初的狀態(tài)，從而確保生命和財產(chǎn)安全。