基坑開挖對(duì)臨近建筑物的變形監(jiān)測分析

秦海剛

摘 ? 要：本文對(duì)某基坑監(jiān)測內(nèi)容進(jìn)行了分析和補(bǔ)充，包括基坑的水平變形和建筑物的豎向沉降控制值。同時(shí)，監(jiān)測結(jié)果表明，基坑水平位移監(jiān)測點(diǎn)的變形量大于報(bào)警值小于控制值，建筑物沉降監(jiān)測最大值在 CJ5 處，滿足監(jiān)測規(guī)范的要求;對(duì)建筑物各監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行了初步分析。這是一個(gè)非線性變化，但各測量點(diǎn)的整體變形趨勢是一致的，并隨著基坑開挖的進(jìn)度逐漸增加。

關(guān)鍵詞：基坑開挖 ?變形監(jiān)測 ?臨近建筑物 ?沉降值

中圖分類號(hào)：U456 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）02（b）-0036-02

隨著城市建設(shè)的日新月異的發(fā)展，高層建筑、大型建筑越來越多，隨之而來的是深基坑工程逐漸增多。城市深基坑周圍環(huán)境復(fù)雜，周圍有可能分布著居民樓、商業(yè)廣場、辦公樓、道路等等，這些都加大了城市深基坑工程的施工難度。深基坑工程的土方開挖、土方外運(yùn)及其支護(hù)工程都會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成不利的影響，特別是基坑開挖會(huì)導(dǎo)致地表下沉，周圍土體向基坑內(nèi)部產(chǎn)生水平移動(dòng)，以及基坑底部土體隆起，這樣會(huì)造成周圍建筑物、地下管線、道路工程產(chǎn)生裂縫、傾斜，甚至開裂性的破壞，導(dǎo)致建筑物破損、人員傷亡等事故。因此，在基坑工程開挖過程中，除了采取一定的措施保障其穩(wěn)定性之外，還需要密切監(jiān)測基坑施工造成的地表下沉、周圍土體移動(dòng)變形量，避免產(chǎn)生超出預(yù)警值的變形量，及時(shí)采取針對(duì)性的措施。

因此，在城市基坑工程施工之前，布置變形監(jiān)測網(wǎng)，從而達(dá)到掌握基坑移動(dòng)變形，保證基坑工程穩(wěn)定和周圍建筑物安全的目的。

1 ?工程概況

研究項(xiàng)目位于西安友誼東路北側(cè)原竹木龍馬酒店庭院內(nèi)。北靠墻外商業(yè)廣場，南靠友誼東路，西靠長生街。場地相對(duì)平坦，地面標(biāo)高為414.94～413.57m，基坑開挖呈六邊形，南北寬約67m，東西向約92.5m?；娱_挖深度為12.37m。

基坑場地西臨長生街，南臨友誼東路，東臨鐵一局家屬院。東距雁塔北路約170m?；A(chǔ)坑底距西側(cè)3.5m，為長生街邊緣。寬約5.0m，現(xiàn)列為停車位，基坑底線距南側(cè)墻5.48m?；觽?cè)壁的安全等級(jí)為Ⅰ級(jí)，側(cè)墻的重要系數(shù)為1.1。本工程為臨時(shí)支護(hù)工程，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壽命12個(gè)月。地質(zhì)條件可分為5層：1-1層雜填土、1-2層素填土、2-1層黃土、2-2層黃土、3層古土壤：4層黃土、5層黃土。調(diào)查期間，測得地下水穩(wěn)定水位為9.3～10.1m以下，屬于潛水類型，補(bǔ)充方式為大氣降水和地表水入滲。地下水位變化約2.0m/年。

2 ?基坑開挖監(jiān)測

2.1 監(jiān)測目的

在基坑施工過程中，上部土體的開挖造成土體的初始應(yīng)力發(fā)生變化，產(chǎn)生了一系列的變形現(xiàn)象?；娱_挖后，基坑底部土體會(huì)隆起，樁身產(chǎn)生水平和垂直變形，基坑外地發(fā)生不均勻沉降。同時(shí)，在基坑施工中，地下水位的下降，造成建筑物的浮力會(huì)降低。當(dāng)變形值逐漸增大后，會(huì)對(duì)基坑外建筑物產(chǎn)生較大的影響，引起土體的固結(jié)沉降。當(dāng)變形量在控制范圍內(nèi)時(shí)，基坑和基坑外建筑物則比較安全。當(dāng)變形超過一定程度時(shí)，就會(huì)發(fā)生破壞性事故。一旦基坑邊坡垮塌，會(huì)使基坑外圍結(jié)構(gòu)邊坡過大，周邊表面裂縫較大，導(dǎo)致墻體倒塌等嚴(yán)重事故。

因此，在安全防范的原則下，工程在施工和降水階段是必要的。在監(jiān)測基坑及周邊建筑物、道路的變形發(fā)展時(shí)，根據(jù)收集到的監(jiān)測數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行預(yù)防，針對(duì)問題快速調(diào)整工程設(shè)計(jì)。將施工數(shù)據(jù)信息與動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)相結(jié)合，可以快速處理并及時(shí)調(diào)整支護(hù)設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)調(diào)整方案更加合理、安全。

2.2 監(jiān)測內(nèi)容

結(jié)合監(jiān)測規(guī)范、周邊環(huán)境條件和巖土工程性質(zhì)綜合分析的有關(guān)要求，將基坑工程監(jiān)測內(nèi)容分為以下幾個(gè)方面：（1）基坑邊坡頂部水平位移監(jiān)測;（2）地下水位監(jiān)測;（3）鄰近建筑物沉降監(jiān)測;（4）深部水平位移監(jiān)測。

2.2.1 監(jiān)測頻次

西安地區(qū)特有的黃土具有濕陷性，監(jiān)測點(diǎn)的變化速率會(huì)較大，以安全、經(jīng)濟(jì)為原則，輔之監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（GB50497-2009），合理確定監(jiān)測頻率。初始值應(yīng)在邊坡開挖前測量得到，且監(jiān)測次數(shù)不得小于兩次。監(jiān)測頻率：基坑開挖過程中，每周觀測兩次;基坑回填階段，每周觀測一次。暴雨過后，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測。

2.2.2 監(jiān)測控制值設(shè)計(jì)

監(jiān)測控制值是判斷基坑施工過程中周圍建筑物安全及基坑穩(wěn)定的重要依據(jù)，其設(shè)計(jì)和基坑監(jiān)測控制值的設(shè)置是基坑施工中非常重要的環(huán)節(jié)?，F(xiàn)場施工及管理人員可以對(duì)比監(jiān)測數(shù)據(jù)和控制值，從而及時(shí)反饋信息，調(diào)整方案。不同規(guī)范的監(jiān)測控制值不同，所以基坑工程要選擇合適的規(guī)范。在本研究項(xiàng)目中，借鑒國內(nèi)同類工程的經(jīng)驗(yàn)，采用《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)》（gb50497-2009）作為本工程監(jiān)測控制值的設(shè)計(jì)依據(jù)。

2.2.3 基坑邊坡頂部水平位移監(jiān)測

工程中布置了15個(gè)水平位移觀測點(diǎn)。各水平位移監(jiān)測點(diǎn)縱向間距約為20m，編號(hào)為SPI （I = 1-15）。

2.2.4 周邊建筑物沉降

在基坑周圍區(qū)域布置11個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，在建筑物的四個(gè)拐角處每15m布置一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)編號(hào)為CJi（i 1-11）。

2.3 監(jiān)測結(jié)果分析

2.3.1 基坑坡頂水平監(jiān)測分析

基坑邊坡水平變形監(jiān)測的意義對(duì)建筑物的穩(wěn)定至關(guān)重要，首先，可以監(jiān)測鄰近建筑物和地層變化從而快速地處理監(jiān)測點(diǎn)的異常變化;其次，可有效地證實(shí)設(shè)計(jì)方案的正確性，指導(dǎo)調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)。前人研究成果發(fā)現(xiàn)，邊坡頂部的水平變形量，對(duì)基坑外的地表沉降有著重要的影響。因此，基坑工程施工中，基坑頂部水平位移的累積值要確保不超過工程最大累積位移。綜上所述，各施工階段邊坡監(jiān)測點(diǎn)的變形情況有助于分析各施工階段邊坡頂面變形特征。

本項(xiàng)目綜合監(jiān)測基坑邊坡水平變形，監(jiān)測是于2016年7月5日開始，2016年10月22日結(jié)束。水平位移監(jiān)測結(jié)果與基坑施工進(jìn)度的關(guān)系為：（1）北側(cè)圍護(hù)樁的測點(diǎn)有SP1～SP4，SP4累積位移最大，達(dá)15.98mm;南側(cè)邊坡測點(diǎn)有SP9～SP11，SP11累積位移最大，達(dá)10.21mm;西側(cè)邊坡測點(diǎn)有SP12～SP15，SP12累計(jì)位移最大，達(dá)9.61mm;東側(cè)邊坡測點(diǎn)有SP5～SP8，SP7累積位移最大，達(dá)5.72mm。

監(jiān)測結(jié)果表明，基坑邊坡頂部的水平位移在開挖過程中持續(xù)增加。監(jiān)測點(diǎn)SP4處的基坑頂部水平變形為15.98 mm。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，需要將水平位移減少到20mm。根據(jù)調(diào)整后水平位移控制值求出累計(jì)水平位移報(bào)警值，約為控制值的75%。水平位移報(bào)警值為15mm，因此可知測點(diǎn)SP4的水平位移大于監(jiān)測報(bào)警值，但是在控制值的范圍內(nèi)。監(jiān)測點(diǎn)SP4的水平位移最大變化率為0.99mm/d，監(jiān)測報(bào)警值2mm/d。由于施工或施工過程中的周邊不利因素的影響，基坑邊坡頂部水平變形的整體增長速度較快。在SP7、SP11和SP12中，前期階段水平位移增加速率較快，后期階段坡頂水平位移變化逐漸變緩。一般情況下，基坑開挖各階段邊坡水平位移變化不均勻，但整個(gè)過程呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。

2.3.2 臨近建筑物沉降分析

本工程共有11個(gè)測點(diǎn)，其中8個(gè)測點(diǎn)位于基坑北側(cè)AF段97.2m處，分別為CJ1、CJ2、CJ3、CJ4、CJ5、CJ6、CJ7、CJ8;CJ9、CJ10、CJ11三個(gè)監(jiān)測點(diǎn)都遠(yuǎn)離基坑施工現(xiàn)場?；舆吘€的測點(diǎn)是本次監(jiān)測分析的重點(diǎn)。

監(jiān)測結(jié)果反映出基坑開挖監(jiān)測點(diǎn)沉降具有明顯的不均勻性，隨著開挖進(jìn)程時(shí)間的增加，沉降值越來越大。但在建筑物監(jiān)測的后期，建筑沉降最大值出現(xiàn)在監(jiān)測點(diǎn)CJ5。墻角處最大沉降值為2.86mm，偏移最小沉降值。在拐角處的監(jiān)測點(diǎn)CJ1，向基坑內(nèi)部產(chǎn)生水平移動(dòng)。建筑物向轉(zhuǎn)角點(diǎn)CJ5方向沉降，所以CJ1的沉降量比CJ8小。CJ5和CJ1測點(diǎn)沉降沉降差為1.53mm，傾斜度為0.348×10-3（傾斜度為2/1000），最大的差異沉降率是由于建筑基礎(chǔ)沿CJ5和CJ1方向傾斜的傾斜方向造成的，最大達(dá)0.18mm/ d;不論是差異沉降速率，還是傾斜度，都在監(jiān)測控制值的范圍內(nèi)?，F(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果表明，建筑物的傾斜和變形速率等變形指標(biāo)，均在預(yù)警臨界值內(nèi)，說明基坑開挖不會(huì)造成建筑物損害。

3 ?結(jié)語

基坑開挖導(dǎo)致周圍土體產(chǎn)生沉降，最大沉降值距基坑邊緣一定距離處。隨著基坑開挖深度的增加地表沉降曲線的形狀呈現(xiàn)拋物線，開挖對(duì)基坑周圍土體的影響范圍是開挖深度的2～3倍?，F(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果表明監(jiān)測點(diǎn) SP4的水平位移量在控制值內(nèi)，監(jiān)測點(diǎn)CJ5的沉降值最大，達(dá)到監(jiān)測規(guī)范要求。此外，各監(jiān)測點(diǎn)在基坑開挖過程中移動(dòng)變形趨勢一致，且隨著基坑開挖的面積和深度增加而增大。因此，為了保障建筑物和基坑開挖的安全性，必須注意基坑外建筑物監(jiān)測數(shù)據(jù)的波動(dòng)性。

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