基坑工程周邊建筑物沉降監(jiān)測(cè)及結(jié)果分析

費(fèi)霆

上海遠(yuǎn)淙工程技術(shù)有限公司 上海 201802

引言

在城鎮(zhèn)化建設(shè)過(guò)程中，基坑工程多處于建筑和地下工程密集區(qū)域，容易給周邊環(huán)境帶來(lái)影響。為保障工程施工安全，需要對(duì)施工期間周邊建筑物沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)將結(jié)果與預(yù)測(cè)值比較確認(rèn)各道施工工藝及參數(shù)能否達(dá)到要求，為后續(xù)施工順利開展提供保障。根據(jù)施工引發(fā)沉降的時(shí)空分布規(guī)律，能夠及早發(fā)現(xiàn)和處理異常，避免施工期間出現(xiàn)大面積將涌砂等事故。將監(jiān)測(cè)結(jié)果反饋至設(shè)計(jì)單位，能夠優(yōu)化基坑支護(hù)方案，保證工程建設(shè)的安全性、經(jīng)濟(jì)性。

1 工程概述

青浦區(qū)重固鎮(zhèn)福貿(mào)路北側(cè)03-14地塊項(xiàng)目位于重固鎮(zhèn)大街和福貿(mào)路交匯處，東側(cè)擁有成片住宅樓。工程面積達(dá)21226㎡，基坑開挖深達(dá)4.55～4.65m，安全等級(jí)和環(huán)境保護(hù)等級(jí)均為三級(jí)?；硬捎脭嚢铇秲?nèi)插型鋼+三軸攪拌樁止水的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。在基坑工程施工期間，考慮到周圍住宅建筑物可能發(fā)生沉降，需要進(jìn)行布點(diǎn)監(jiān)測(cè)，確保工程采用的支護(hù)結(jié)構(gòu)受力均衡，可以最大限度減小周圍環(huán)境受到的影響，確?；娱_挖始終在安全、可控范圍[1]。

2 基坑監(jiān)測(cè)基本要求

在明確監(jiān)測(cè)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，合理布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，確保監(jiān)測(cè)點(diǎn)與監(jiān)測(cè)對(duì)象的結(jié)構(gòu)、施工流程、被保護(hù)對(duì)象的特征及位置等要素相適應(yīng)，并結(jié)合基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位置和基坑開挖深度，選擇最佳監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置，控制監(jiān)測(cè)點(diǎn)密度。同時(shí)，為評(píng)估基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的變形范圍、大小和方向，在監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置的同時(shí)，設(shè)置斷面，進(jìn)而全面評(píng)估基坑變形狀況，優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系，提高基坑開挖工程安全性。

在控制網(wǎng)布置上，需要在不受施工影響的區(qū)域，選擇穩(wěn)固高程的基準(zhǔn)點(diǎn)，通常部署3個(gè)，將其與基坑工程施工的高程控制點(diǎn)配合使用，共同構(gòu)建沉降變形監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)[2]。將基準(zhǔn)點(diǎn)當(dāng)成是數(shù)值計(jì)算的起始點(diǎn)，實(shí)施聯(lián)測(cè)，提高監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性，使其符合二級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量要求。

針對(duì)基坑圍護(hù)體系，在樁頂利用帶帽鋼釘布點(diǎn)，共包含54個(gè)測(cè)點(diǎn)，用于對(duì)垂直、水平位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在結(jié)構(gòu)深層位移監(jiān)測(cè)上，采用工法樁測(cè)斜監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)方法，在基坑周圍墻體鉆斜孔，埋深達(dá)到樁入土深度[4]。在測(cè)斜管布設(shè)上，需要綁扎在工字鋼上，并插入到攪拌樁內(nèi)，在鋼筋籠就位后在測(cè)斜管內(nèi)注滿清水，并將上口封閉。在混凝土澆搗前進(jìn)行檢驗(yàn)，確認(rèn)測(cè)斜管不存在滑槽、堵管等問(wèn)題，能夠滿足深部水平位移監(jiān)測(cè)要求，最終共計(jì)布置了10個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。在潛水水位監(jiān)測(cè)上，根據(jù)地下障礙物分布情況確認(rèn)布點(diǎn)位置，共計(jì)在基坑周圍布置18個(gè)測(cè)點(diǎn)。

3 主要監(jiān)測(cè)方法及原理

3.1 監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)

在外業(yè)觀測(cè)中，觀測(cè)設(shè)備選擇WILD NA2+FS1自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀，由觀測(cè)人員按照往返作業(yè)要求觀測(cè)，觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理遵循二級(jí)精密水準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：基輔分劃讀數(shù)限差控制在0.5mm內(nèi)，基輔分劃監(jiān)測(cè)的高差限差控制在0.7mm內(nèi)，往返較差及附和或環(huán)線閉合差不超過(guò)單程雙測(cè)站監(jiān)測(cè)的高差限差不超過(guò)檢測(cè)已測(cè)測(cè)段高差限差不超過(guò)（n是指測(cè)站數(shù)量）。在實(shí)際監(jiān)測(cè)中，監(jiān)測(cè)人員應(yīng)全面檢查外業(yè)記錄，確保各個(gè)水準(zhǔn)環(huán)閉合差符合要求，確認(rèn)無(wú)誤后方可實(shí)施內(nèi)業(yè)平差計(jì)算，計(jì)算工具選擇EXCEL，計(jì)算結(jié)果中的高程數(shù)值取位為0.01 mm。

3.2 垂直位移監(jiān)測(cè)

遵循二級(jí)精密水準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，垂直位移的監(jiān)測(cè)原理如下：在工作基點(diǎn)間構(gòu)建一條聯(lián)測(cè)水準(zhǔn)線路，既可設(shè)置為閉合線路，也可設(shè)置附合線路，利用線路的工作點(diǎn)明確布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高程，通過(guò)高程數(shù)值的處理，獲取垂直位移。通常來(lái)說(shuō)，對(duì)于各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)而言，其高程初始值應(yīng)在監(jiān)測(cè)前測(cè)定3次，計(jì)算平均數(shù)作為高程初始值。某個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的垂直位移計(jì)算公式為本次監(jiān)測(cè)高程前一次監(jiān)測(cè)高程；累計(jì)垂直位移的計(jì)算公式為本次監(jiān)測(cè)高程初始高程值[3]。

3.3 水平位移監(jiān)測(cè)

遵循測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)要求，水平位移監(jiān)測(cè)選擇軸線投影法，監(jiān)測(cè)原理如下：在監(jiān)測(cè)網(wǎng)中選擇一個(gè)條測(cè)線，于線路兩端距離較遠(yuǎn)的位置，選擇3個(gè)穩(wěn)固基準(zhǔn)點(diǎn)，記為A點(diǎn)、B點(diǎn)、C點(diǎn)，于A點(diǎn)處架設(shè)經(jīng)緯儀，AB作為基準(zhǔn)線，確認(rèn)三者相對(duì)關(guān)系無(wú)誤后，于該線路布置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)處設(shè)置覘板，測(cè)定監(jiān)測(cè)點(diǎn)和AB基準(zhǔn)線間的垂直距離，記為E，測(cè)量工具為經(jīng)緯儀。通常來(lái)說(shuō)，對(duì)于各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)而言，其E值初始值應(yīng)在監(jiān)測(cè)前測(cè)定2次，計(jì)算平均數(shù)作為初始E值。某個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平位移計(jì)算公式為本次E值-初始E值，計(jì)算結(jié)果取位為1mm。

3.4 墻體深層水平位移監(jiān)測(cè)

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的測(cè)斜是在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的預(yù)制鋼筋籠合適位置，綁扎PVC管，作為測(cè)斜管，要求該管道管徑為Φ70mm，內(nèi)壁帶有2組相互垂直的縱向?qū)Р??？油馔馏w側(cè)向位移測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)方法是在坑外土體中鉆Φ110mm的鉆探孔，放入管徑為70mm的測(cè)斜管，用細(xì)沙及回填土填滿測(cè)斜管周圍的孔隙，測(cè)斜管頂部安裝硬塑管，管道的長(zhǎng)度為1m，管徑為Φ80mm，避免測(cè)斜管頂部因施工操作出現(xiàn)破損。在測(cè)試過(guò)程中，首先將測(cè)斜儀的探頭通過(guò)導(dǎo)槽緩慢下降至孔底，在溫度穩(wěn)定一定時(shí)間后，按照從下至上的順序逐段測(cè)定X位移，以測(cè)量管頂部位移作為監(jiān)測(cè)控制值。通常來(lái)說(shuō)，于基坑施工前，在測(cè)斜孔中測(cè)定不同深度的傾斜值，每個(gè)深度測(cè)量2次，取平均數(shù)作為原始偏移值，用“+”、“-”表示偏移方向，前者為向內(nèi)偏移，后者為向外偏移。

4 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

4.1 樁頂水平位移

從樁頂水平位移監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看，在東側(cè)基坑開挖階段，Q4、Q5、Q6等多個(gè)點(diǎn)位在不同時(shí)段的水平位移都曾經(jīng)發(fā)生較大變化，數(shù)值能夠達(dá)到4mm，引發(fā)報(bào)警情況。而累計(jì)值最大的點(diǎn)位為Q4，能夠達(dá)到92mm。按照如表1所示的工程報(bào)警值，日變化量達(dá)到了±2mm，累計(jì)最大值為±35mm，說(shuō)明已經(jīng)達(dá)到了臨界條件。分析原因可知，基坑部分樁頂出現(xiàn)水平位移變化，主要是由于東側(cè)建筑在基坑開挖階段發(fā)生沉降，同時(shí)沉降量比基坑本身沉降量大，造成基坑內(nèi)承受周圍土體產(chǎn)生的荷載，繼而引發(fā)位移變化。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果可知，為保證周圍基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)擁有足夠承載力，需要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)施工管理，在水平方向上增加結(jié)構(gòu)抗側(cè)向能力，避免因水平位移過(guò)大造成結(jié)構(gòu)受損。

4.2 樁頂豎向位移

從樁頂豎向位移變化情況來(lái)看，Q3、Q4、Q6、Q7等點(diǎn)位出現(xiàn)了沉降變化，但總體上來(lái)看單日變化速率不大，最大僅為-0.55mm，累計(jì)值最大點(diǎn)位為Q17，數(shù)值達(dá)到了-20.11mm。因此在基坑開挖過(guò)程中，樁頂豎向位移始終未超出規(guī)范限值，始終未發(fā)出報(bào)警，說(shuō)明支護(hù)結(jié)構(gòu)在豎直方向上擁有足夠的承載力。樁頂位移變化最大的點(diǎn)位于基坑開挖最深點(diǎn)附近，并未超出預(yù)設(shè)報(bào)警值，而其他點(diǎn)位的位移變形量較小。由此可見，在基坑開挖和支護(hù)過(guò)程中，受到的周圍環(huán)境影響較小。

4.3 基坑周邊地面沉降

從基坑周邊地面沉降情況來(lái)看，單日地表沉降值最大不超2mm，并未出現(xiàn)報(bào)警問(wèn)題。而從累計(jì)情況來(lái)看，在25個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)中累計(jì)值最大的為M2-1點(diǎn)位，能夠達(dá)到-19.03mm，同樣未超出報(bào)警限值。從圍墻沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看，同樣能夠達(dá)到控制要求，累計(jì)最大的點(diǎn)位為WQ2，數(shù)值為-8.89mm，在報(bào)警限值范圍內(nèi)。從周圍建筑物沉降情況來(lái)看，各點(diǎn)位監(jiān)測(cè)結(jié)果符合沉降控制要求，累計(jì)沉降值最大的位置位于F2-5，能夠達(dá)到-7.06mm。在基坑開挖、結(jié)構(gòu)施工整個(gè)過(guò)程中，電信管線下沉在-1～-10mm范圍內(nèi)，沉降量最大的點(diǎn)位累計(jì)值為-5.61mm，給水管線下沉約-1～-10mm，最大點(diǎn)位沉降量累計(jì)為-5.23mm。在不同時(shí)間段對(duì)基坑周邊地表、建筑物、管線等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)各測(cè)點(diǎn)在前期變化整體呈平緩向上發(fā)展趨勢(shì)，沉降逐漸增加，并且在基坑開挖階段將發(fā)生顯著下沉情況。但隨著基坑墊層、底板等結(jié)構(gòu)施工相繼完成，變化趨勢(shì)逐漸放緩，最終逐步趨于穩(wěn)定。期間，并未有點(diǎn)位沉降量超出報(bào)警限值，說(shuō)明基坑工程施工不會(huì)給周圍建筑物、構(gòu)筑物等帶來(lái)過(guò)大影響，能夠保證施工順利開展。

4.4 支護(hù)結(jié)構(gòu)深部水平位移

在樁頂位置水平位移超限的情況下，重點(diǎn)進(jìn)行深部水平位移變化情況監(jiān)測(cè)，確認(rèn)支護(hù)結(jié)構(gòu)是否存在安全隱患。在工程施工期間，對(duì)CX1～CX6共計(jì)6個(gè)點(diǎn)位水平位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，自-0.5m深度開始，每向下0.5m位置進(jìn)行一次水平位移測(cè)量。從測(cè)量結(jié)果來(lái)看，距離地表越近的位置水平位移越大，越深的位置水平位移越小。在基坑開挖最初階段，CX2、CX3點(diǎn)位日水平位移量均超出了報(bào)警限值要求，平均變化速率達(dá)到了3mm/d以上。隨著施工持續(xù)開展，進(jìn)入到結(jié)構(gòu)施工階段，水平位移變化量逐漸減小。在整個(gè)監(jiān)測(cè)期間，直至完成地下一層頂板澆筑，深部水平位移最大的點(diǎn)位為CX2，累計(jì)值達(dá)到了95.89mm，超出了報(bào)警限制要求。分析原因可知，受土質(zhì)等因素的影響，基坑開挖階段給墻體測(cè)斜變形帶來(lái)了較大影響。而在CW2點(diǎn)位周邊，行駛大量重載車輛，同樣給墻頂位移產(chǎn)生了較大影響。隨著挖土面積的逐漸加大，坑內(nèi)、外水土平衡條件變得更差，在未能及時(shí)進(jìn)行底板施工的情況下，增加了深部結(jié)構(gòu)變形速率，導(dǎo)致單次最大變形量較大，遠(yuǎn)超單次報(bào)警限值要求。遭遇雨天無(wú)法進(jìn)行基坑挖土，容易引發(fā)滑坡問(wèn)題，導(dǎo)致坑底位置出現(xiàn)嚴(yán)重隆起現(xiàn)象。

5 結(jié)束語(yǔ)

在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，通過(guò)對(duì)基坑工程周邊建筑物沉降情況展開監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)了圍護(hù)結(jié)構(gòu)存在水平位移變形量較大的情況，通過(guò)及時(shí)通知業(yè)主、監(jiān)理和總包進(jìn)行了分析討論，根據(jù)地質(zhì)資料和現(xiàn)場(chǎng)施工情況采取了應(yīng)對(duì)措施，在保證工程施工安全的同時(shí)，確保了基坑作業(yè)順利開展。結(jié)合項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)可知，根據(jù)地質(zhì)條件合理確定基坑工程施工的沉降監(jiān)測(cè)內(nèi)容，通過(guò)科學(xué)布點(diǎn)對(duì)周圍建筑物沉降、圍護(hù)樁位移等多項(xiàng)內(nèi)容展開監(jiān)測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理施工隱患，為工程可持續(xù)發(fā)展提供保障。