合肥某建筑基坑變形監測分析

趙 莽

（安徽省建筑工程質量監督檢測站，安徽 合肥 230088）

0 引言

隨著我國經濟水平的高速發展，城市化進程加快，為滿足使用需求，城市用地的空間利用率不斷提高［1］。軌道地鐵、高層建筑等工程的基坑開挖深度越來越深。建筑基坑工程是一種臨時性工程，具有開挖深度深、面積大、周邊環境復雜等特點［2］。基坑在開挖和使用過程中，破壞了原有巖土體的應力平衡，在應力集中處會出現明顯位移，會對基坑的支護結構及周邊建筑或地下管線造成影響，甚至會出現安全事故，對人民生命及財產構成威脅［3］。因此，必須對基坑進行變形監測，關注基坑變形發展趨勢［4］。

本文以合肥某深基坑為例，通過對基坑的水平位移、豎向位移、深層水平位移及周邊地下管道沉降等項目進行周期性監測并分析，了解基坑的變化趨勢，及時調整施工參數及施工方案，確保主體結構的施工及周邊建構筑物及地下管線的安全使用。同時，為信息化施工及同類基坑的變形監測提供相關依據［5］。

1 工程概況

該建筑工程為一棟 9 層的學生公寓，基開挖深度約為 5.65 m，消防部位開挖深度為 6.35 m，電梯井開挖深度較大，深達 8.80 m。基坑主要支護方式為土釘墻支護；基坑北側因污水管道存在，采用懸臂鉆孔灌注樁及自然放坡組合的形式，基坑側壁安全等級為二級。該場地地形平坦，基坑開挖范圍內巖土層為雜填土、粉質黏土、黏土。北側為已建道路，其余為空地。基坑監測點平面布置圖如圖 1 所示。

圖1 基坑監測點平面布置圖

2 基坑監測方案

2.1 監測項目

依據 GB 50497－2009《建筑基坑工程監測技術規范》［6］，并結合工程實際，該工程的主要監測項目包括：坡（樁）頂水平位移及豎向位移、土體深層水平位移及周邊地下管道沉降。具體如表 1 所示。

表1 基坑監測點情況表

2.2 監測頻率

按 GB 20497－2009《建筑基坑工程監測技術規范》及設計要求，該基坑監測頻率如下。

1）每層土方開挖后監測一次且≥ 3 d 監測一次。

2）雨后監測一次；變形加速且不收斂時加密觀測次數。

3）基坑開挖至設計標高后，2～5 d 監測一次，變形穩定后 5～7 d 監測一次。

4）根據現場實際情況，適時調整監測頻率。

2.3 監測預警值

根據規范及項目設計要求，基坑水平位移及豎向位移、深層水平位移等監測項目的預警值如表 2 所示。

表2 基坑監測預警值

2.4 監測儀器設備

由 GB 50497－2009《建筑基坑工程監測技術規范》可知，建筑基坑監測精度要求較高，為滿足規范及設計監測要求，配置的主要儀器設備及精度如表 3 所示。

表3 監測儀器配備表

3 監測結果分析

基坑變形監測數據選取自 2018 年 8 月 26 日基坑開挖開始，直至 2018 年 11 月 21 日回填。監測數據初始值以基坑開挖之前三次監測數據平均值為準。通過周期性監測基坑，確保基坑安全施工。

3.1 坡（樁）頂水平位移

坡（樁）頂累計水平位移與監測日期關系曲線圖如圖 2 所示。由圖可知，在基坑開挖前期，基坑開挖深度較淺，水平位移的增長較為緩慢；為加快施工進度，隨后基坑開挖較快，于 2018 年 09 月 10 日開挖到底，破壞了原有土體應力平衡，水平位移增長速度較快，以 H03號點水平位移增長量最大，單日增長為 1.1 mm，其次是H12 號點，單日增長為 1.0 mm，H03 號點主要受坡頂荷載堆積較多，后期清理后，逐漸變小，H12 號點靠近消防水池，開挖深度更深。

基坑開挖到底，底板澆筑后，水平位移增長緩慢，最后趨于穩定，主要是土體中孔隙水壓力得到釋放并形成新的應力平衡［7］。坡（樁）頂累計水平位移最大值為H12 號點 16.9 mm，未超過設計預警值。

圖2 坡（樁）頂水平位移與監測日期曲線圖

同時，可以看出 2018 年 09 月 26 日及 2018 年 10 月19 日，水平位移也有較大增長，原因是該時間段為降雨時期，雨水滲入土體，降低了土體抗滑力所造成的。

3.2 坡（樁）頂豎向位移

坡（樁）頂累計豎向位移與監測日期關系圖如圖 3 所示。對比圖 4 可知，坡（樁）頂豎向位移與水平位移的變化規律較為一致。在整個監測過程中，豎向位移隨基坑開挖深度的不斷加大而逐漸增加，表層土及第一層土方開挖時的位移變化較小；但由圖中可知 2018 年 09 月 07 日和 2018 年 09 月 10 日對應曲線斜率增長較大，累計豎向位移增長最大，以 V03 號點增長最大，單日的增長量為0.91 mm，這主要是施工進度較快，未按照分層開挖的原則進行，直接開挖到底造成的。同樣底板澆筑完成后，豎向位移增長緩慢并逐漸趨向于穩定。坡（樁）頂累計豎向位移最大值為 V 12 號點 10.71 mm，未超過預警值。

3.3 周邊地下管道沉降

圖3 坡（樁）頂豎向位移與監測日期曲線圖

建筑基坑開挖過程中，會對周邊建筑，地下管線造成影響。圖 4 是周邊地下管線累計沉積與監測日期的關系曲線圖。如圖 4 所示，周邊地下管線隨著基坑的開挖深度及開挖時間，在前期有稍微隆起，后期出現明顯沉降，最大沉降量為 G01 監測點 4.75 mm，沉降速率在基坑開挖到底時最大，底板完成后，沉降量緩慢增加，最后趨于穩定，主要原因是基坑開挖，土體應力平衡遭到破壞，圍護結構變形造成周圍土體產生一定的移動，出現隆起或沉降，從而造成管線的位移，新的應力平衡形成后，土體位移穩定后，管道也就穩定了［8］。

圖4 周邊地下管道沉降與監測日期曲線圖

3.4 深層水平位移

根據現場實際施工情況，選取 CX 03、CX 04 和CX 06 監測點進行分析。

CX 03 監測點位于基坑南側，在基坑開挖過程中，隨著開挖深度加深，深層水平位移不斷加大，基坑開挖到底后，深層水平位移為 8.67 mm；在基礎底板施工及澆筑后，深層水平位移趨于穩定，但仍繼續緩慢增長，原因是基坑開挖較快，土體中新的應力平衡尚未形成，同時鋼筋加工棚位于基坑南側，坡頂存在鋼筋材料堆載現象，對基坑深層水平位移增長也有所影響；累計深層水平位移最大值為 14.92 mm，未超過預警值。

CX 04 監測點位于基坑東側，同樣深層水平位移隨基坑開挖深度的不斷加大而不斷增大，底板澆筑后逐漸趨于穩定，但監測期間發現，偶爾會出現深層水平位移突然增大的現象，分析現場施工情況，發現主要是該側為施工便道，時常有混凝土車和材料進場，所形成的動荷載所造成的。該監測點累計深層水平位移最大值為15.89 mm。

CX 06 監測點位于基坑北側，該側存在有污水排水管道，因此設置有圍護樁。該監測點與 CX 03 和 CX 04監測點變化規律較為一致，但深層水平位移增加較為緩慢，累計最大值為 11.02 mm，可見圍護樁的施工對周圍土體起到了良好的保護作用。

4 結論

通過對基坑水平位移、豎向位移、深層水平位移等監測項目的監測結果進行分析，可得到如下結論。

1）坡（樁）頂水平位移隨著基坑開挖不斷增大，剛開挖到底時增長速率最大，底板澆筑后，呈緩慢增長并趨于穩定，累計水平位移最大值為 16.9 mm，未超過預警值。

2）基坑坡頂、樁頂豎向位移與水平位移變化規律較為一致，隨開挖深度加深而不斷增大，后期平穩發展趨于穩定。累計豎向位移最大值為 10.71 mm，未超過預警值。

3）受基坑開挖的影響，周邊地下管線前期存在一定的隆起和沉降，后期呈緩慢增長，累計沉降量最大值為 4.75 mm，未超過預警值。

4）深層水平位移早期發展較快，后期增長幅度較小，基本穩定。累計最大值為 15.89 mm，未超過預警值。

5）基坑開挖速率、坡頂堆載、動荷載等都會對基坑造成影響，在施工過程中應嚴格控制施工工序，確保基坑安全。