淺析深基坑鄰近建筑物沉降觀測(cè)

趙 軍

（上海建工集團(tuán)海外事業(yè)部， 上海 200032）

基坑開挖過程中，由于坑內(nèi)開挖卸荷過程會(huì)造成基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)在內(nèi)外壓力差作用下產(chǎn)生水平向位移，進(jìn)而引起圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)土體的變形，造成基坑外土體沉降。根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，基坑圍護(hù)呈懸臂狀態(tài)時(shí)，較大的地表沉降出現(xiàn)在圍護(hù)結(jié)構(gòu)旁；施加支撐后，地表沉降的最大值會(huì)逐漸遠(yuǎn)離圍護(hù)結(jié)構(gòu)，位于距離圍護(hù)結(jié)構(gòu)一定距離的位置上。因此，為保障施工過程中基坑鄰近房屋的安全，對(duì)深基坑鄰近建筑物的沉降觀測(cè)是很有現(xiàn)實(shí)意義的。

1 工程概況

卡蘭基立交工程是援尼泊爾加德滿都內(nèi)環(huán)路擁堵路段改造項(xiàng)目的組成部分，位于項(xiàng)目起點(diǎn)附近。內(nèi)環(huán)路主線下挖，設(shè)置框構(gòu)下穿H02 國道，凈空為5.0 m?；娱_挖深度約7.5m，基坑采用永臨結(jié)合的樁墻結(jié)構(gòu)，樁基采用C35 鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，樁頂設(shè)置冠梁，內(nèi)支撐采用鋼筋混凝土橫撐，圍護(hù)樁外側(cè)設(shè)置井點(diǎn)降水。在設(shè)計(jì)施工方案中，內(nèi)環(huán)路沿線有17 幢樓分布在卡蘭基立交深基坑兩側(cè)，結(jié)構(gòu)形式主要為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)，且距基坑開挖線較近。本文討論施工期間對(duì)距開挖線最近的一幢房屋的沉降觀測(cè)，該房屋距基坑僅3.5m，房屋結(jié)構(gòu)高約20 m。為將施工深基坑施工擾動(dòng)對(duì)鄰近房屋的影響降到最低，保障沿線房屋和居民的安全，需要對(duì)基坑兩側(cè)建筑物進(jìn)行豎向位移監(jiān)測(cè)，為基坑的安全施工提供數(shù)據(jù)支持。此次觀測(cè)工作始于2017 年6 月10 日，結(jié)束于2017 年9 月13 日，共持續(xù)96 天。

2 監(jiān)測(cè)的目的和依據(jù)

2.1 監(jiān)測(cè)目的

本次監(jiān)測(cè)旨在通過對(duì)基坑施工的現(xiàn)場監(jiān)測(cè)，了解基坑鄰近相關(guān)建筑的垂直變形情況，當(dāng)出現(xiàn)垂直變形量超過預(yù)警值時(shí)，立即采取措施防止建筑物和基坑變形的增長，為基坑施工提供信息化依據(jù)，保證基坑施工安全和鄰近建筑物的安全。

2.2 監(jiān)測(cè)依據(jù)

（1）援尼泊爾加德滿都內(nèi)環(huán)路擁堵路段改造項(xiàng)目施工設(shè)計(jì)圖紙文件；

（2）《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 120-2012）；

（3）《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）；

（4）《建筑變形測(cè)量規(guī)范》（JGJ8-2016）；

（5）《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB50497-2009）。

3 監(jiān)測(cè)方案

本次監(jiān)測(cè)工作采用先整體后局部的思路，即先統(tǒng)一對(duì)整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行控制網(wǎng)的布置，再在局部區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)的詳細(xì)布設(shè)。這樣做不僅能保證所有監(jiān)測(cè)工作的統(tǒng)一性，提高監(jiān)測(cè)的精度，還能使監(jiān)測(cè)工作與基坑施工更好地結(jié)合，并有效指導(dǎo)基坑施工。

3.1 基準(zhǔn)點(diǎn)布置

基準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)將水準(zhǔn)基點(diǎn)埋設(shè)在沉降變形影響范圍之外，根據(jù)卡蘭基立交施工現(xiàn)場的實(shí)際條件，選定BM1（GPS02）～BM2，共計(jì)6 個(gè)地面水準(zhǔn)點(diǎn)作為此次監(jiān)測(cè)的水準(zhǔn)基點(diǎn)，以構(gòu)成基準(zhǔn)網(wǎng)。

基準(zhǔn)點(diǎn)需要長期保存，必須進(jìn)行必要的保護(hù)，以保證沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和監(jiān)測(cè)工作的連續(xù)性。如出現(xiàn)基準(zhǔn)點(diǎn)受到破壞的情況，須及時(shí)進(jìn)行恢復(fù)。

3.2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置

3.2.1 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

此次監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為卡蘭基立交深基坑兩側(cè)鄰近建筑物的豎向位移監(jiān)測(cè)。

3.2.2 監(jiān)測(cè)頻率

基坑監(jiān)測(cè)從基坑工程開始施工前開始，直至地下工程完成為止。本基坑安全等級(jí)為一級(jí)，開挖深度約7.5m，根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB50497-2009）中規(guī)定的監(jiān)測(cè)頻率如下：

（1）開挖期間：1 次/1d；

（2）底板澆筑后7 天內(nèi)：1 次/1d；

（3）底板澆筑后7～14 天：1 次/2d；

（4）底板澆筑后14～28 天：1 次/3d；

（5）底板澆筑后28 天以上：1 次/5d。

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，基坑開挖施工的初期，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊地表變形較大，監(jiān)測(cè)頻率應(yīng)當(dāng)適當(dāng)提高，當(dāng)沉降變化值相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，可適當(dāng)降低監(jiān)測(cè)頻率。如遇突發(fā)狀況或緊急狀況時(shí)，應(yīng)當(dāng)做出緊急觀測(cè)。

3.2.3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置

根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB50497-2009）關(guān)于豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置的要求，本次監(jiān)測(cè)將沉降觀測(cè)點(diǎn)直接布置于本次監(jiān)測(cè)建筑物靠施工區(qū)域一側(cè)的外墻柱上，且每隔3 根柱布置一點(diǎn)，另在該棟建筑物四角上設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，共12個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。在開始沉降觀測(cè)前兩周，在建筑物上打孔埋設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，并對(duì)埋設(shè)的觀測(cè)點(diǎn)養(yǎng)護(hù)7 天以上。本次沉降觀測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置示意圖及大樣圖如圖1 所示。

圖1 沉降觀測(cè)點(diǎn)示意圖及觀測(cè)點(diǎn)大樣圖

4 現(xiàn)場監(jiān)測(cè)

4.1 預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)基坑鄰近建筑物進(jìn)行沉降觀測(cè)，應(yīng)時(shí)刻注意監(jiān)測(cè)值是否達(dá)到了沉降預(yù)警值?；颖O(jiān)測(cè)的報(bào)警值以監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的累積變化量和變化速率兩個(gè)指標(biāo)來控制。根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定要求，本次鄰近房屋的沉降觀測(cè)的報(bào)警值如下：

⑴累計(jì)最大沉降的絕對(duì)值≤10 mm；

⑵差異沉降傾斜的累計(jì)值≤2 mm/d；

⑶差異沉降的變化速率≤0.2%。

此外，當(dāng)被監(jiān)測(cè)房屋的結(jié)構(gòu)部分、周圍地面出現(xiàn)可能發(fā)展的變形裂縫或較嚴(yán)重的突發(fā)裂縫時(shí)都應(yīng)立即報(bào)警，情況嚴(yán)重的應(yīng)立即停止施工，并基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和房屋采取緊急措施?，F(xiàn)場施工應(yīng)配備經(jīng)驗(yàn)豐富的施工人員，可根據(jù)其工程經(jīng)驗(yàn)判斷其他必須報(bào)警的情況。

4.2 觀測(cè)方法和精度要求

采用幾何水準(zhǔn)測(cè)量法進(jìn)行沉降觀測(cè)，所用儀器為蘇州一光DSZ2 水準(zhǔn)儀加配平板測(cè)微器，使用因瓦合金標(biāo)尺，按光學(xué)測(cè)微法觀測(cè)，每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)順序和觀測(cè)方法均按閉合環(huán)線法觀測(cè)。因本工程基坑安全等級(jí)為一級(jí)基坑，按相關(guān)規(guī)范要求，本次沉降觀測(cè)采用國家二等水準(zhǔn)測(cè)量的技術(shù)要求施測(cè)，基準(zhǔn)點(diǎn)高差中誤差≤0.5 mm。其他要求如下：觀測(cè)的視線長度≤50 m，前后視距差≤2.0 m，基輔分化讀書之差≤0.5 mm，基輔分化所測(cè)高差之差≤ 0.7mm，環(huán)線閉合差≤ 1.0 n1/2mm。

4.3 監(jiān)測(cè)信息反饋

為保證基坑工程的正常施工和鄰近建筑物的安全與正常使用，配合現(xiàn)場施工技術(shù)人員和建設(shè)、監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位掌握基坑施工對(duì)鄰近建筑物的影響，做好信息化施工，針對(duì)鄰近建筑物的沉降觀測(cè)的累計(jì)沉降值和差異變形及變化速率進(jìn)行了工程分析并及時(shí)反饋到相關(guān)部門。

5 觀測(cè)成果與分析

根據(jù)此次基坑鄰近建筑物的觀測(cè)結(jié)果，基坑鄰近建筑物各觀測(cè)點(diǎn)的沉降值（累計(jì)沉降值）如表1 所示。

表1 鄰近建筑物各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降值

由于觀測(cè)點(diǎn)位較多，且各點(diǎn)的觀測(cè)曲線較為相似，本文特取累計(jì)沉降值最大的C8 觀測(cè)點(diǎn)的沉降變化曲線作為分析，其沉降變化曲線如圖2 所示。

圖2 沉降變化曲線

根據(jù)表1 所示的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)所示，監(jiān)測(cè)期內(nèi)，該建筑物的沉降值在-1.5 mm ～5.6 mm 之間；根據(jù)監(jiān)測(cè)日志記錄，沉降值變化速率在開挖初期達(dá)到最大值1.5mm/d。根據(jù)圖2 分析可知，臨近建筑物的沉降觀測(cè)值變化分為以下三個(gè)階段：（1）第一階段，基坑開挖從開始施工至基坑底部：由于基坑在開挖前已經(jīng)施作混凝土橫撐和冠梁，在基坑開挖的初期，混凝土橫撐和鉆孔灌注樁組成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)能較好平衡因基坑開挖產(chǎn)生的圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外壓力差，基坑臨近建筑物的沉降值在該階段較小且變化速率較小，但隨之開挖深度的增加，沉降值逐漸變大，該階段的累計(jì)沉降值為1.6 mm，沉降變化速率最大為0.1 mm/d；（2）第二階段，開挖至基坑底并迅速組織進(jìn)行框構(gòu)橋的底板施工：在開挖至基坑底時(shí)，單日觀測(cè)的沉降值達(dá)到最大，為1.9 mm，此時(shí)的沉降值變化率也達(dá)到最大，為1.5 mm/d，但框構(gòu)橋底板施作后，隨著底板混凝土強(qiáng)度的增長，臨近建筑物的沉降值逐漸較小，沉降值變化率也隨之減小，本階段累計(jì)沉降值為4.8 mm；（3）第三階段，底板施工后：底板施作后進(jìn)行的后續(xù)施工，由于框構(gòu)橋底板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，臨近建筑物的沉降趨于穩(wěn)定，變形不再加大，最終累計(jì)沉降值為5.6 mm。根據(jù)本次觀測(cè)數(shù)據(jù)可知，在基坑開挖的初期，周邊建筑物的垂直變形速率較大，并隨著開挖深度的增加而加大，當(dāng)基坑開挖之基坑底部時(shí)，周邊建筑物的變形速率達(dá)到最大值，隨著底板等結(jié)構(gòu)物的施作，變形速率逐漸減小直至不再加大。故在現(xiàn)場施工中，尤其要注意開挖初期的支護(hù)施工，并增加底板施工的各項(xiàng)投入，盡可能減少基底的暴露時(shí)間，盡快完成底板施工。

此次監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)均在預(yù)警范圍值以內(nèi)。截止本次監(jiān)測(cè)結(jié)束，本基坑施工期間鄰近建筑物沉降值均在受控范圍內(nèi)，未出現(xiàn)任何異常情況。