某深基坑工程基于監測成果的變形分析

代雪梅

（重慶科融建筑工程質量檢測有限公司，重慶 400054）

0 引言

為滿足持續增長的市民住宅、出行、停車、商業等功能的需要，在用地日益緊張的密集城市中心，加大了對地下空間的開發和利用，開挖深度超過30m、長度達1000m、護壁樁打入地下超40m深的基坑已屢見不鮮。為保證深基坑工程安全順利地進行，對在基坑開挖和結構砌筑施工期間引發的土體性狀、鄰近建筑、周邊環境、地下設施等的變化開展嚴密的監測，從而實現對深基坑動態施工。基坑監測技術[1]在深基坑工程中的應用，便于及時掌握基坑施工狀況，以及提前采取有效的防護手段以減小變形對基坑施工的不利影響，同時可以盡量避免可能產生的安全隱患，提高施工作業的安全性，使城市建設能夠更加安全高效。

1 工程概況

如表1所示，該工程位于重慶市某商圈核心地段，建成后將作為地下室停車庫、商業賣場和辦公樓，建筑紅線占地面積約6250m2，基坑開挖面積約5100m2，開挖深度約22m，為一級基坑。新建場地四周環繞道路，場地內部地形平坦、交通便利，原始地形屬剝蝕淺丘地貌，原有磚混結構住房，后被拆除，現場地為雜填土回填平場后形成的臨時停車場，場地周圍已建高約2m圍墻，現場內地形呈臺地形，上部平臺標高約333.00m，平臺上隱約可見原有住房殘留的墻體線、鋼筋混凝土橫梁線，在西側為一雜填土拋填形成的斜坡，斜坡坡度約30°，場地最大高差約5m。該場地地質構造單元位于龍王洞背斜東南翼，巖層呈單斜狀產出，勘察場區內部未見基巖出露，在場地西北角直線距離150m遠處基巖出露段測得巖層產狀為135°∠12°，層面結合差，屬硬性結構面，巖體較完整，呈大塊狀或層狀結構，區內及鄰近地段未發現斷層，場地巖體裂隙較發育。據工程地質測繪及鉆探揭露，場地地層有第四系全新統雜填土、粉質粘土和侏羅系中統沙溪廟組泥巖、砂質泥巖、粉砂巖和砂巖。

表1 工程概況表

2 場地影響分析

（1）場地穩定性與適宜性

根據地質勘察報告顯示，新建建筑場地內未發現任何崩塌、滑坡、斷層及危巖等不良地質現象，水文、構造地質條件較為簡單，地下水不發育且無斷層通過。

（2）新建工程施工與周邊相鄰建構筑物影響

根據現場勘查，擬建場地周邊建筑較多，不乏重要高層建筑，且距新建建筑地下車庫邊線較近，場地用地紅線周圍及場區內部管線密集，地下車庫的平場開挖可能對周邊建筑、管線等造成影響，因此在平場開挖前應采取有效措施對基坑邊坡進行支護，對管線進行保護。

（3）地下水及地表水對建筑物的影響

新建場地為剝蝕淺丘地貌，場地地下水貧乏，但雨季雜填土中存在上層滯水，施工中應加強場地排水工作，同時，地下車庫基坑開挖時應采取防水排水措施。

3 現場監測技術與監測結果分析

3.1 監測內容及頻率

根據設計圖紙及基坑周邊環境，結合相關規范要求，該基坑工程進行以下項目的監測，監測工期分別為：施工階段監測工期為270d，項目竣工后進行運行效果監測，監測工期為2年。本文只對基坑開挖及地下結構施工階段的監測工作進行介紹。監測內容及頻率[2]如表2，監測點布置如圖1。

表2 監測內容及頻率

圖1 監測點平面布置示意圖

3.2 監測結果及分析

1）監測數據表明，基坑抗滑樁施工、基坑開挖及地下結構施工期間，周邊地表、管線及建筑各監測點整體差異沉降較小，變形曲線較為平緩、變化均勻，在地下結構施工完成后，各點位沉降變化逐漸趨于穩定，說明抗滑樁對基坑施工控制周邊附屬設施及結構變形具有重要的工程意義。但基坑開挖時期周邊地表沉降監測點位JF04和JF13存在沉降急劇增大現象，最大變化達16.62mm，對監測點位造成破壞。JF04位于基坑東側抗滑樁外地表、JF13位于基坑北側抗滑樁外地表，根據現場情況及施工進度分析，該點位沉降突變主要是由于擋板工程施工相對滯后造成樁間土體流失引起，施工單位及時采取措施，使得土體流失得到有效控制，并對監測點位進行恢復，繼續測量。周邊地表、管線及建筑豎向位移如圖2所示。

圖2 周邊地表、管線及建筑豎向位移-時間曲線圖

2）冠梁上監測點位設置于冠梁施工完成后，監測數據表明冠梁頂部水平位移和豎向位移均隨基坑開挖深度的增加而增大，豎向位移變化更為明顯，累計最大水平位移為JC03點2.51mm、累計最大豎向位移為JC01點2.22mm。地下結構施工期間，監測數據表明冠梁頂部水平位移和豎向位移變化很小并逐漸趨于穩定。整個基坑開挖和地下結構施工期間，冠梁頂部位移變形趨勢平滑、均勻，無突變等異常現象，基坑底部墊層、底板澆筑完成后，支護結構頂部變形得到了有效抑制，變化速率明顯減小并逐漸趨于穩定，在較短時間內變形得到了收斂。冠梁水平位移如圖3所示，冠梁豎向位移如圖4所示。

3）地下水位監測時間始于基坑開挖前，根據監測數據及日期，基坑開挖前期地下水位較為穩定，在一定范圍內進行波動，開挖后期和地下結構施工階段，由于枯水期的到來，水位呈逐漸下降趨勢，變化均勻。一般來說，地下水的影響是基坑周邊土體發生變形的因素之一，在基坑監測中，地下水位的監測應該作為其中重要的監測項目，主要是對基坑開挖過程中或開挖后圍護結構的止水狀態進行監控，監控是否存在圍護結構滲漏水引起坑外大量水土向坑內流動。該基坑工程監測中，地下水位監測孔共4個，地下水位監測點D02及其鄰近地表沉降監測點JF11的監測數據最為完整，所以本文選取D02和JF11兩點監測數據，通過分析其變化規律來分析地下水位與地表沉降的相關性。根據由監測數據繪制的地下水位——地表沉降曲線圖（圖5），基坑開挖過程中地表沉降持續增長，地下水位前期波動較為穩定，然后持續下降；地下結構施工階段，地表沉降逐漸趨于穩定，地下水位仍持續下降。在基坑工程具有良好的止水效果時，地下水位和地表沉降無明顯相關性。

圖3 冠梁水平位移-時間曲線圖

圖4 冠梁豎向位移-時間曲線圖

圖5 地下水位-地表沉降曲線圖注：圖中地下水位為首次監測的相對水位高度

4）深層水平位移的監測時間與地下水位監測相同，監測孔共4個，選取具有代表性的S02和S04監測孔進行分析，監測數據表明深層水平位移隨基坑開挖和地下結構施工發生變化，通常淺部較深部向坑內水平位移變化大，累計位移最大量均發生在樁身上部1/3范圍內，該工程累計位移最大量發生在S04監測孔距地表約7m處。深度-水平位移如圖6所示。

圖6 深度-水平位移曲線圖

4 結語

深基坑工程施工過程中，應確保其支護結構和周邊環境體系受施工影響程度在可控制的范圍，制定詳細的監測方案并嚴格、靈活按其執行是必要的手段之一，從而及時掌握支護結構和周邊環境體系變形情況，保證基坑施工安全。根據該工程監測結果分析基坑變形規律[3]得到以下幾點結論：

1）在基坑開挖階段，周邊地表[4]、管線沉降趨勢明顯，在地下結構施工期間變化趨勢有所減緩但仍較明顯，直到地下工程結束沉降趨勢慢慢趨于穩定；

2）在基坑開挖階段，支護結構向坑內位移趨勢非常明顯，在地下結構施工期間，支護結構水平位移趨于平緩，直至趨于穩定，最大變形位置與基坑開挖完成時保持一致；

3）在整個基坑施工過程中，地下水位變化較為規律，說明其受基坑開挖影響較小，同時也說明地下水位并非為影響支護結構變形、周邊環境體系沉降的重要原因；

4）基坑監測工作在本次深基坑施工的變形預警中起到了重要作用，由于反饋及時，有效降低了施工風險，確保了作業安全。