某基坑工程周邊建筑物沉降監(jiān)測及其結(jié)果分析

劉 斌

(徐州中國礦大巖土工程新技術(shù)發(fā)展有限公司，江蘇 徐州 221008)

0 引言

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，地下空間的利用程度越來越高，基坑規(guī)模向超深超大發(fā)展，基坑周邊環(huán)境亦越來越復(fù)雜[1,2]。由于地質(zhì)條件、環(huán)境因素、施工進(jìn)度等影響，基坑工程開挖過程中的不確定因素很多。基坑開挖過程中或多或少會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。所以在基坑開挖時(shí)就必須對(duì)變形、位移以及應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測工作，利用監(jiān)測信息及時(shí)掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的變化趨勢，合理地指導(dǎo)后續(xù)施工以及制定相應(yīng)的應(yīng)急措施，充分發(fā)揮優(yōu)化設(shè)計(jì)并及時(shí)反饋指導(dǎo)施工的作用[3,4]。

本文以徐州某大型基坑工程為背景，通過對(duì)地下水位及周邊建筑物沉降的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為類似工程的設(shè)計(jì)和施工提供一定參考。

1 工程概況

該項(xiàng)目包括3棟5層～16層商業(yè)建筑，滿場地設(shè)有2層地下車庫。基坑南北長約148 m，東西寬約68 m，周長約410 m，開挖面積約9 050 m2，基坑開挖深度為10.0 m。基坑北側(cè)、西側(cè)、南側(cè)均為市政道路。基坑?xùn)|側(cè)距已建小區(qū)1號(hào)、3號(hào)、5號(hào)、7號(hào)樓距離分別為13.3 m，16.3 m，9.2 m，13.5 m，均采用筏板基礎(chǔ)。其中1號(hào)、3號(hào)樓為11層，基底下部約2.0 m碎石換填至④-1粉土；5號(hào)、7號(hào)樓為6層，以②層黏土為持力層，基底以下存在有軟弱下臥層。項(xiàng)目北側(cè)約300 m為在建地鐵項(xiàng)目，處于基坑施工與降水階段。

2 場地巖土工程條件

2.1 巖土層結(jié)構(gòu)與類型

勘察深度范圍內(nèi)共劃分出7個(gè)主要土層，其中①層為雜填土；②層～⑤層為第四系全新統(tǒng)(Q4)新近沉積土，⑥層為第四系全新統(tǒng)(Q4)一般沉積土，⑦層為第四系晚更新統(tǒng)(Q3)老沉積土；下伏基巖為下古生界寒武系中統(tǒng)張夏組下段地層(∈2z1)。地層分布見表1。

表1 地層分布

2.2 水文地質(zhì)條件

勘察深度范圍內(nèi)揭露的主要含水層有①層雜填土、④-1層粉土。勘察期間為枯水期，①層雜填土所含地下水類型為滯水，④-1層粉土所含地下水類型為弱承壓水，主要接受大氣降水、地下徑流、越流補(bǔ)給，以徑流、越流、地面蒸發(fā)為主要排泄途徑。勘察揭露巖溶為全充填，未發(fā)現(xiàn)掉鉆、漏液現(xiàn)象，未揭露基巖中地下水。根據(jù)勘察對(duì)場地水位的觀測，含水層的地下水位及標(biāo)高見表2。

表2 地下水位

2.3 基坑土層設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)勘察揭露的土層條件和室內(nèi)試驗(yàn)資料及原位測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果，各土層基坑設(shè)計(jì)參數(shù)詳見表3。

表3 基坑土層參數(shù)

3 基坑支護(hù)方案

綜合考慮地質(zhì)、環(huán)境、挖深等諸方面因素，本著“安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)可行，方便施工”的原則，確定本基坑的支護(hù)方案如下：

整個(gè)基坑采用φ900@1 200鉆孔灌注樁+一道鋼筋混凝土支撐支護(hù)，支撐中心標(biāo)高-3.3 m，外側(cè)采用φ700@500雙軸水泥土攪拌樁形成閉合的止水帷幕。

場地內(nèi)采用管井作為疏干井，按間距20 m左右布置，井深14.0 m。

基坑布置了圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平垂直位移、深層水平位移、周邊建筑物沉降、周邊道路沉降、水位觀測井、立柱沉降、支撐軸力等監(jiān)測點(diǎn)。

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)立面圖詳見圖1。

4 現(xiàn)場施工及降水情況

自6月27日至8月31日進(jìn)行支護(hù)樁施工；自8月26日至9月7日進(jìn)行攪拌樁止水帷幕施工，因場地原因，采用φ700單軸機(jī)械施工；施工過程中遇到原廠房粉噴樁基礎(chǔ)，支護(hù)樁及止水樁適當(dāng)繞開。

自8月26日至9月7日進(jìn)行坑內(nèi)降水管井施工；9月5日 施工基坑外側(cè)水位觀測井。因場地條件限制，僅在基坑?xùn)|、南、西、北施工4口水位觀測井。自9月17日起基坑內(nèi)開始降水。9月20日測得水位觀測井初始水位。10月14日監(jiān)測報(bào)表顯示觀測井水位下降超過報(bào)警值。10月16日停止東北側(cè)管井降水，10月30日停止坑內(nèi)全部管井降水。同期測得東側(cè)建筑物出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。

自9月6日起進(jìn)行首層土土方開挖，至11月4日全部開挖至支撐梁底標(biāo)高(-3.6 m)，至11月13日支撐梁全部施工完。

自11月3日，現(xiàn)場在基坑?xùn)|側(cè)由南向北進(jìn)行劈裂注漿施工，靠近建筑物處注漿孔間距1.0 m，其余注漿孔間距2.0 m；至11月20日注漿施工完畢。11月29日起，沿基坑周邊施工了35口PVC水位觀測井，井徑φ75 mm；其中基坑?xùn)|側(cè)PVC觀測井大部分位于注漿體范圍內(nèi)。

5 水位監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

1)自降水開始，觀測井水位整體呈下降趨勢，其中SW1水位變化量最大。圖2為SW1自9月20日至11月1日水位變化—時(shí)間曲線。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，降水開始后，坑外觀測井水位下降明顯；自10月16號(hào)停止SW1附近管井抽水后，SW1水位變化速率呈相對(duì)減小趨勢。根據(jù)以上分析認(rèn)為：坑外觀測井水位同坑內(nèi)管井呈正相關(guān)性，止水帷幕存在一定滲漏點(diǎn)。

2)基坑自10月30日全面停止管井抽水，東側(cè)采取劈裂注漿措施，并新增35口PVC水位觀測點(diǎn)。選取東側(cè)2口新增觀測井(S11，S12)繪制水位變化曲線，如圖3所示。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，位于注漿體范圍內(nèi)的觀測井，其內(nèi)水位呈緩慢下降趨勢。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析認(rèn)為：注漿措施并未完全封堵住止水帷幕滲漏點(diǎn)，仍有外部水源進(jìn)入基坑內(nèi)。

3)根據(jù)后期新增35口坑外PVC水位觀測點(diǎn)及坑內(nèi)管井、明水等數(shù)據(jù)，繪制水位等勢線圖，如圖4所示。從圖4可以看出，基坑?xùn)|側(cè)存在約4處地下水位較低區(qū)域，與施工所遇障礙物及注漿量異常區(qū)域基本吻合，此4處存在止水帷幕漏水點(diǎn)的可能性較大。

6 建筑物沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

基坑降水前，于8月19日、9月3日、9月14日共進(jìn)行三次建筑物沉降監(jiān)測；自9月17日至10月30日期間進(jìn)行基坑降水；10月31日起全面停止降水。

1)1號(hào)樓沉降量曲線如圖5所示。

基坑降水前：本階段1號(hào)樓沉降最大點(diǎn)為JZ5，累計(jì)沉降量為1.95 mm，沉降速率0.075 mm/d；沉降最小點(diǎn)為JZ1點(diǎn)，累計(jì)沉降量為0.88 mm，沉降速率0.034 mm/d。

基坑降水期間：本階段1號(hào)沉降最大點(diǎn)為JZ6，累計(jì)沉降量為8.46 mm，沉降速率0.184 mm/d；沉降最小點(diǎn)為JZ1點(diǎn)，累計(jì)沉降量為6.61 mm，沉降速率0.144 mm/d。

停止降水后：本階段前期，建筑物仍保持一定沉降速率；選取1月1日～2月19日監(jiān)測數(shù)據(jù)，共計(jì)50 d。本階段1號(hào)樓沉降最大點(diǎn)為JZ1，累計(jì)沉降量為2.70 mm，沉降速率0.054 mm/d；沉降最小點(diǎn)為JZ3點(diǎn)，累計(jì)沉降量為1.77 mm，沉降速率0.035 mm/d。

截止至2月19日，1號(hào)樓最大沉降點(diǎn)為JZ5，累計(jì)沉降量為19.90 mm；最大差異沉降量為4.06 mm，建筑傾斜率0.36‰(JZ1與JZ4)。

2)3號(hào)樓沉降量曲線如圖6所示。

基坑降水前：本階段3號(hào)樓沉降最大點(diǎn)為JZ8，累計(jì)沉降量為1.66 mm，沉降速率0.064 mm/d；沉降最小點(diǎn)為JZ9點(diǎn)，累計(jì)沉降量為0.98 mm，沉降速率0.038 mm/d。

基坑降水期間：本階段3號(hào)樓沉降最大點(diǎn)為JZ8，累計(jì)沉降量為7.29 mm，沉降速率0.158 mm/d；沉降最小點(diǎn)為JZ9點(diǎn)，累計(jì)沉降量為5.79 mm，沉降速率0.126 mm/d。

停止降水后：本階段前期，建筑物仍保持一定沉降速率；選取1月1日～2月19日監(jiān)測數(shù)據(jù)，共計(jì)50 d。本階段3號(hào)樓沉降最大點(diǎn)為JZ9，累計(jì)沉降量為2.15 mm，沉降速率0.043 mm/d；沉降最小點(diǎn)為JZ11點(diǎn)，累計(jì)沉降量為1.68 mm，沉降速率0.034 mm/d。

截止至2月19日，3號(hào)樓最大沉降點(diǎn)為JZ8，累計(jì)沉降量為20.27 mm，最大差異沉降量為2.47 mm,建筑傾斜率0.24‰(JZ9與JZ12)。

3)5號(hào)樓沉降量曲線如圖7所示。

基坑降水前：本階段5號(hào)樓沉降最大點(diǎn)為JZ13，累計(jì)沉降量為2.44 mm，沉降速率0.094 mm/d；沉降最小點(diǎn)為JZ18點(diǎn)，累計(jì)沉降量為1.56 mm，沉降速率0.06 mm/d。

基坑降水期間：本階段5號(hào)沉降最大點(diǎn)為JZ14，累計(jì)沉降量為10.31 mm，沉降速率0.224 mm/d；沉降最小點(diǎn)為JZ18點(diǎn)，累計(jì)沉降量為7.28 mm，沉降速率0.158 mm/d。

停止降水后：本階段前期，建筑物仍保持一定沉降速率；選取1月1日～2月19日監(jiān)測數(shù)據(jù)，共計(jì)50 d。本階段5號(hào)沉降最大點(diǎn)為JZ15，累計(jì)沉降量為3.11 mm，沉降速率0.062 mm/d；沉降最小點(diǎn)為JZ18點(diǎn)，累計(jì)沉降量為2.84 mm，沉降速率0.057 mm/d。

截止至2月19日，1號(hào)樓最大沉降點(diǎn)為JZ15，累計(jì)沉降量為29.01 mm，最大差異沉降量為5.43 mm,建筑傾斜率0.48‰(JZ15與JZ18)。

4)7號(hào)樓沉降量曲線如圖8所示。

基坑降水前：本階段7號(hào)樓沉降最大點(diǎn)為JZ24，累計(jì)沉降量為1.14 mm，沉降速率0.044 mm/d；沉降最小點(diǎn)為JZ19點(diǎn)，累計(jì)沉降量為0.64 mm，沉降速率0.025 mm/d。

基坑降水期間：本階段7號(hào)沉降最大點(diǎn)為JZ23，累計(jì)沉降量為2.51 mm，沉降速率0.055 mm/d；沉降最小點(diǎn)為JZ20點(diǎn)，累計(jì)沉降量為1.83 mm，沉降速率0.040 mm/d。

停止降水后：本階段前期，建筑物仍保持一定沉降速率；選取1月1日～2月19日監(jiān)測數(shù)據(jù)，共計(jì)50 d。7號(hào)樓沉降最大點(diǎn)為JZ21，累計(jì)沉降量為2.65 mm，沉降速率0.053 mm/d；沉降最小點(diǎn)為JZ19點(diǎn)，累計(jì)沉降量為1.77 mm，沉降速率0.035 mm/d。

截止至2月19日，7號(hào)樓最大沉降點(diǎn)為JZ20，累計(jì)沉降量為11.84，最大差異沉降量為2.0 mm,建筑傾斜率0.24‰(JZ19與JZ20)。

5)根據(jù)以上建筑物沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)分析認(rèn)為：依據(jù)DGJ32/T J18—2012建筑物沉降、垂直度檢測技術(shù)規(guī)程第5.0.5.4條規(guī)定：“沉降是否進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)由沉降量及時(shí)間關(guān)系曲線判定。當(dāng)最后100 d或最后兩個(gè)檢測周期的沉降速率小于0.01 mm/d～0.04 mm/d時(shí)，可認(rèn)為已進(jìn)入穩(wěn)定階段，對(duì)于軟地層二級(jí)、三級(jí)多層建筑以0.02 mm/d～0.04 mm/d，高層和一級(jí)建筑以0.01 mm/d為穩(wěn)定階段標(biāo)準(zhǔn)”[5]。降水前，東側(cè)1號(hào)、3號(hào)、5號(hào)樓沉降未達(dá)到穩(wěn)定階段，7號(hào)樓沉降基本達(dá)到穩(wěn)定階段。

基坑降水期間，東側(cè)1號(hào)、3號(hào)、5號(hào)、7號(hào)建筑物沉降速率較降水前有一定提高。

停止降水后，建筑物沉降呈減緩趨勢，沉降速率逐漸恢復(fù)至(部分點(diǎn)略低于)降水前水平。

目前建筑物處于整體沉降，未出現(xiàn)顯著傾斜。

7 結(jié)語

利用監(jiān)測信息及時(shí)掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的變化趨勢，充分發(fā)揮優(yōu)化設(shè)計(jì)并及時(shí)反饋指導(dǎo)施工的作用。本項(xiàng)目中，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析表明：降水前，東側(cè)1號(hào)、3號(hào)、5號(hào)樓沉降未達(dá)到穩(wěn)定階段；止水帷幕在遇障礙區(qū)域存在一定的滲漏點(diǎn)，基坑降水導(dǎo)致外側(cè)水位下降，加劇了東側(cè)建筑物沉降速率；建筑物處于整體沉降狀態(tài)，未出現(xiàn)顯著傾斜；停止降水后，建筑物沉降速率逐漸恢復(fù)至降水前。