建筑工程基坑變形監(jiān)測(cè)分析研究

[摘要]基坑變形監(jiān)測(cè)是基坑工程施工中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)建筑物的安全性與穩(wěn)定性具有極其重要的意義。本文以安徽省蚌埠市某廣場(chǎng)建筑工程項(xiàng)目為例，對(duì)該項(xiàng)目實(shí)地開展基坑變形監(jiān)測(cè)。商業(yè)地塊邊坡水平位移最大變形量為5.8mm，最小變形量為2.0mm，邊坡沉降最大變形量為2.9mm，最小變形量為0.5mm，周邊建筑物沉降最大變形量為3.0mm，最小變形量為0.0mm；住宅地塊邊坡水平位移最大變形量為4.5mm，最小變形量為1.0mm，邊坡沉降最大變形量為2.6mm，最小變形量為0.9mm，周邊建筑物沉降最大變形量為2.9mm，最小變形量為0.0mm。周邊道路沉降最大變形量為4.1mm，最小變形量為2.1mm。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，可以為建筑工程施工提供指導(dǎo)。

[關(guān)鍵詞]建筑工程；基坑；變形監(jiān)測(cè)

隨著社會(huì)的發(fā)展，城市建設(shè)的步伐越來越快，建筑物數(shù)量與層數(shù)也越來越多，人們對(duì)于建筑物的質(zhì)量與安全性也越來越關(guān)心[1]。只有在施工過程中加強(qiáng)對(duì)建筑質(zhì)量的管理與控制，才能保證建筑物的安全穩(wěn)定[2]。因此，開展基坑變形監(jiān)測(cè)是十分必要且重要的，為后續(xù)工作的開展奠定基礎(chǔ)[3]。基坑變形監(jiān)測(cè)是指在基坑開挖及地下工程施工過程中，對(duì)基坑巖土性狀、支護(hù)結(jié)構(gòu)變位和周圍環(huán)境條件的變化，進(jìn)行各種觀察及分析工作，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)反饋，預(yù)測(cè)進(jìn)一步施工后將導(dǎo)致的變形及穩(wěn)定狀態(tài)的發(fā)展，根據(jù)預(yù)測(cè)判定施工對(duì)周圍環(huán)境造成影響的程度，來指導(dǎo)設(shè)計(jì)與施工[4]。文章基于安徽省蚌埠市某廣場(chǎng)建設(shè)工程，開展為期一年基坑變形監(jiān)測(cè)，了解基坑變形量與穩(wěn)定性，為后期的工程建設(shè)提供基礎(chǔ)依據(jù)[5]。

1.工程概況

蚌埠吾悅廣場(chǎng)項(xiàng)目有2個(gè)地塊，分別為商業(yè)地塊和住宅地塊，每個(gè)地塊均進(jìn)行基坑開挖和支護(hù)工程。商業(yè)地塊基坑開挖深度約6.5m，住宅地塊基坑開挖深度約4.5m，根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120-2012），綜合考慮基坑周邊環(huán)境和地質(zhì)條件的復(fù)雜程度、基坑深度等因素，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)為二級(jí)，重要性系數(shù)為1.0?；又ёo(hù)方式：1、4剖面為懸臂樁，2、5、6剖面為土釘墻，3剖面為掛網(wǎng)噴漿（圖1）。基坑開挖范圍內(nèi)排水采用明排。降水采用無砂管井；止水帷幕采用高壓旋樁。安全使用周期為一年。為了了解和掌握基坑在開挖、支護(hù)和使用過程中的變形情況，以及基坑施工對(duì)周邊環(huán)境影響，根據(jù)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，需要對(duì)兩個(gè)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和基坑周圍環(huán)境進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)工作。監(jiān)測(cè)周期為一年，目前基坑已經(jīng)回填結(jié)束。監(jiān)測(cè)過程中使用高精度全站儀、精密電子水準(zhǔn)儀及測(cè)斜儀。

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，本基坑場(chǎng)地地層自上往下依次為①層雜填土、②層黏土、③層黏土、④層粉質(zhì)黏土夾粉土，基坑底部坐落于②層粘土層。①層雜填土中局部埋藏有上層滯水型地下水，分布不連續(xù)，一般無穩(wěn)定的自由水面，主要受大氣降水和地表水入滲補(bǔ)給，蒸發(fā)及側(cè)向徑流形式排泄。④層粉質(zhì)黏土所夾的粉土中局部埋藏有層間型地下水，含水量一般，具有承壓性。①層雜填土層厚0.80～3.70m，重度19.0kN/m3，粘聚力8.0kPa，內(nèi)摩擦角6.0°；②層黏土層厚5.10～8.20m，重度19.4kN/m3，粘聚力60.0kPa，內(nèi)摩擦角14.0°；③層黏土層厚6.00～7.20m，重度19.0kN/m3，粘聚力55.8kPa，內(nèi)摩擦角14.4°；④層粉質(zhì)黏土夾粉土7.30～10.40m，重度18.9kN/m3，粘聚力24.8kPa，內(nèi)摩擦角15.4°。

2.基坑變形監(jiān)測(cè)

2.1監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50497-2019）及基坑支護(hù)設(shè)計(jì)要求[6]，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，本工程包含監(jiān)測(cè)項(xiàng)目5個(gè)，分別為：（1）邊坡水平位移監(jiān)測(cè)；（2）邊坡沉降監(jiān)測(cè)；（3）周邊地表沉降監(jiān)測(cè)；（4）周邊建筑變形監(jiān)測(cè)；（5）周邊環(huán)境巡視。

2.2控制點(diǎn)選擇

設(shè)立4個(gè)控制點(diǎn)，點(diǎn)號(hào)BM1、BM2、BM3、BM4，點(diǎn)位布設(shè)于施工區(qū)域之外，必須無變形，不受施工影響，避免車輛和其他因素干擾?？刂泣c(diǎn)布設(shè)后，進(jìn)行聯(lián)測(cè)，并每月復(fù)測(cè)一次。本次工作采用相對(duì)坐標(biāo)和獨(dú)立高程，控制點(diǎn)測(cè)量精度要求按照國(guó)家二等水準(zhǔn)要求進(jìn)行（表1），平面控制網(wǎng)等級(jí)按照二級(jí)要求進(jìn)行（表2）。

2.3控制點(diǎn)埋設(shè)

控制點(diǎn)埋設(shè)在建筑物變形影響范圍以外且便于長(zhǎng)期保存的穩(wěn)定位置，作為永久性控制點(diǎn)，并作醒目警示。避開交通干道、地下管線、施工材料堆場(chǎng)、施工材料運(yùn)輸線路、水坑以及施工機(jī)械等。在基坑的四條邊上分別選定四個(gè)控制點(diǎn)并相互通視?？刂泣c(diǎn)采用中間帶有十字形凹槽的14mm的鋼筋。

2.4監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)

各監(jiān)測(cè)內(nèi)容所需的監(jiān)測(cè)儀器、監(jiān)測(cè)點(diǎn)的安裝、埋設(shè)以及測(cè)讀的時(shí)間隨基坑工程施工工序而展開。根據(jù)各道工序施工需要，先期布設(shè)地表、建筑物、道路的沉降點(diǎn)。土釘墻坡頂?shù)膰娚溆行r(shí)，同步埋設(shè)水平、垂直觀測(cè)點(diǎn)，基坑開挖前，應(yīng)建立測(cè)量控制網(wǎng)，將所有已埋監(jiān)測(cè)點(diǎn)的初始值讀三次。監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)位置詳見“基坑監(jiān)測(cè)平面布置圖”（圖1）。觀測(cè)遵循固定測(cè)量人員、固定儀器設(shè)備、固定測(cè)量路線的“三固定”原則。

在基坑支護(hù)樁頂冠梁上和邊坡上布設(shè)水平位移觀測(cè)點(diǎn)，應(yīng)布置于變形較大處、土質(zhì)較差處、陽角處，具體位置為：在每條邊中間位置布設(shè)一觀測(cè)點(diǎn)，再向兩邊分布，每個(gè)點(diǎn)同時(shí)作為水平位移觀測(cè)點(diǎn)和豎向位移觀測(cè)點(diǎn)。基坑邊坡水平位移、豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)方法：將有“十”字的測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)或鋼筋埋入圈梁中或埋入邊坡，用混凝土固定，確保測(cè)點(diǎn)牢固穩(wěn)定（圖2）。

在基坑周邊的管線位置地面布設(shè)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在基坑周邊地表沉降剖面線上等距布設(shè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在基坑周邊的已建建筑上布設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)。周邊地表、周邊建筑沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)方法：采用沖擊鉆鉆孔、埋入觀測(cè)標(biāo)志，并進(jìn)行固定。

2.5水平位移觀測(cè)

水平位移觀測(cè)采用極坐標(biāo)法，使用全站儀測(cè)定各觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，每公里測(cè)距誤差為2mm+3ppm。根據(jù)本項(xiàng)目基坑呈方形的實(shí)際情況，建立的坐標(biāo)系的X軸與基坑?xùn)|、西沿口平行，Y軸與基坑南、北沿口平行，測(cè)量坐標(biāo)x值變化反映基坑南、北坑頂水平位移，y值反映基坑?xùn)|、西坑頂水平位移（圖3）。A、C兩點(diǎn)x值反映基坑南邊方向位移變化，B、D兩點(diǎn)y值反映基坑?xùn)|西位移變化。

2.6沉降觀測(cè)

沉降觀測(cè)按國(guó)家二等水準(zhǔn)，采用SDL30精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)路線以閉合路線進(jìn)行，高差閉合差小于0.3（mm）n（mm），n為測(cè)站數(shù)。測(cè)量數(shù)據(jù)按測(cè)站數(shù)進(jìn)行平差計(jì)算。

3.安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)

測(cè)量人員在進(jìn)行測(cè)量工作前應(yīng)熟悉監(jiān)測(cè)內(nèi)容和監(jiān)測(cè)工作程序，按方案要求作業(yè)，并服從指揮。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量過程中要做到集中精力，注意安全。

進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)必須佩戴安全帽，禁止穿涼鞋、拖鞋。行走時(shí)要注意腳下，避免磕絆、跌傷、扎傷，注意腳手架等碰撞頭部。在施工現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)禁吸煙，嚴(yán)禁酒后進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。監(jiān)測(cè)過程中不得從事與監(jiān)測(cè)工作無關(guān)的活動(dòng)。在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)上、支撐上作業(yè)時(shí)應(yīng)系好安全繩，如需攀爬，要先確定攀爬物牢固可靠。在施工中的建筑下面或旁邊作業(yè)時(shí)，要注意墜物。在施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)，不得私自接電、隨意動(dòng)用施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施、切勿觸碰有“危險(xiǎn)禁動(dòng)”標(biāo)志的設(shè)備、開關(guān)、電閘等。注意監(jiān)測(cè)人員與起重設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備的安全距離，必須在起重設(shè)備下作業(yè)時(shí)，需有專人看管。若現(xiàn)場(chǎng)有焊接操作，切勿直視焊接光源，避免灼傷眼睛。按操作規(guī)程操作儀器，并注意保護(hù)儀器不被觸碰、摔跌。若現(xiàn)場(chǎng)有高壓電纜區(qū)，不得直接將儀器架設(shè)在強(qiáng)電磁場(chǎng)區(qū)，避免高壓擊傷。進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)前和作業(yè)完畢后離開現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，對(duì)人員和儀器、設(shè)備進(jìn)行清點(diǎn)，確保人員、儀器、設(shè)備無遺漏。在道路上作業(yè)時(shí)，應(yīng)遵守交通法規(guī)，必須穿戴安全防護(hù)反光背心，設(shè)置安全警示標(biāo)志，并有專人指揮交通、保護(hù)儀器和人員安全。盡量將儀器架設(shè)于人行道或綠化帶上，注意避讓行人、保護(hù)儀器。雨雪天氣需佩戴雨傘等物品，防止儀器淋雨、淋水。在測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)還要注意環(huán)境保護(hù)、人員健康。不亂扔雜物、不亂涂亂畫，飲料瓶、測(cè)量用品廢物等要收集、帶出現(xiàn)場(chǎng)或放到指定位置。測(cè)量標(biāo)志記號(hào)、編號(hào)等盡量做到美觀、規(guī)范。測(cè)量人員在測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)也要注意對(duì)灰塵的防護(hù)、若遇空氣中有異味，要確定是否是有毒有害氣體，避免傷害。

4.監(jiān)測(cè)結(jié)果

根據(jù)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)，變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)需在土方開挖前埋設(shè)，一般1～2天監(jiān)測(cè)一次，但監(jiān)測(cè)周期必須同時(shí)滿足要求：①每層土方開挖后監(jiān)測(cè)一次；②雨后監(jiān)測(cè)一次；③變形加速且不收斂時(shí)加密觀測(cè)次數(shù)；④基坑開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，每2～3天監(jiān)測(cè)一次，穩(wěn)定后每周監(jiān)測(cè)一次。

具體監(jiān)測(cè)周期可根據(jù)基坑的施工進(jìn)度和變形情況調(diào)整，如監(jiān)測(cè)值突變或變化速率增加應(yīng)加密監(jiān)測(cè)，基坑監(jiān)測(cè)結(jié)束時(shí)間為基坑回填完畢。

當(dāng)變形值達(dá)到預(yù)警值的80%時(shí)報(bào)警，首先電話通知相關(guān)單位，隨后將報(bào)警報(bào)告掃描件發(fā)至各相關(guān)單位，報(bào)告原件隨后送達(dá)，并立即啟動(dòng)監(jiān)測(cè)應(yīng)急預(yù)案，加強(qiáng)觀測(cè)頻率，并及時(shí)上報(bào)監(jiān)測(cè)情況。

根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析，各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目結(jié)果如下：

（1）邊坡水平位移監(jiān)測(cè)：商業(yè)地塊邊坡水平位移最大變形量為5.8mm，最小變形量為2.0mm。住宅地塊邊坡水平位移監(jiān)測(cè)：邊坡水平位移最大變形量為4.5mm，最小變形量為1.0mm（表3）。

（2）邊坡沉降監(jiān)測(cè)：商業(yè)地塊邊坡沉降最大變形量為2.9mm，最小變形量為0.5mm。住宅地塊邊坡沉降最大變形量為2.6mm，最小變形量為0.9mm（表4）。

（3）周邊建筑物變形監(jiān)測(cè)：商業(yè)地塊周邊建筑物沉降最大變形量為3.0mm，最小變形量為0.0mm。住宅地塊周邊建筑物沉降最大變形量為2.9mm，最小變形量為0.0mm（表5）。

（4）周邊道路沉降監(jiān)測(cè)：周邊道路沉降最大變形量為4.1mm，最小變形量為2.1mm（表6）。

5.結(jié)論

（1）基坑監(jiān)測(cè)的目的是對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性、可靠性、安全性進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，為基坑開挖和調(diào)整設(shè)計(jì)提供依據(jù)，確?；庸こ贪踩?。同時(shí)為基坑開挖和地下工程施工提供及時(shí)有效的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以便于優(yōu)化設(shè)計(jì)并指導(dǎo)施工。

（2）監(jiān)測(cè)過程中對(duì)周圍鄰近建（構(gòu)）筑物、地面等周邊環(huán)境進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，控制其變形在允許范圍內(nèi)，如有異常情況發(fā)生，可及時(shí)采取應(yīng)急預(yù)案，確?；影踩?。

（3）通過對(duì)基坑的連續(xù)觀測(cè)以及對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，該工程基坑變形穩(wěn)定，滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

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[6]GB50497-2019，建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].