重庆建筑边坡变形控制标准探讨

重庆建筑边坡变形控制标准探讨

熊启东，李成芳，孔凡林，刘海源

(重庆市建筑科学研究院，重庆 400015）

该文对目前国家及地方相关规范提出的边坡（基坑）开挖变形控制标准进行了对比分析，探讨了不同规范在边坡（基坑）变形控制标准制订中存在的问题，在此基础上，提出了重庆地区建筑土质边坡变形控制值及岩质边坡监测报警原则。

建筑边坡；变形控制；报警值；位移累计变化量；变化速率；坡率法；锚喷法

0 引言

基坑开挖变形控制标准是基坑工程施工风险评估的重要内容之一，也是风险监控工作实施的前提，是为确保被监控对象安全而确定的最大允许值。监测过程中，一旦监测数据超过控制基准值，监测部门应予以报警，并与有关部门共同研究分析，必要时可对控制基准值进行调整。

一般情况下，可参照以下原则确定基坑开挖的变形控制标准：

（1）应满足现行相关设计和施工的规程、规范和指南等的要求。

（2）由建设、设计、监理、施工等相关部门共同确定，列入监测方案。

（3）基坑周边结构物监测控制基准值应保证其安全和正常使用，并应考虑相邻结构物主管部门所提出的要求。

（4）监测控制基准值应具有工程施工可行性，在满足安全的前提下，应考虑提高施工速度和减少施工费用。

（5）对一些目前尚未明确规定控制基准值的监测项目，可参照国外类似工程的监测资料确定。

（6）应根据具体工程现场监测结果和工程经验，分析支护结构的稳定状态及周边环境的安全状况，对预先确定位移允许值进行修正。

确定建筑基坑工程变形控制标准是一个十分严肃而复杂的课题，建立一个定量化的报警指标体系对于基坑工程的安全监控意义重大。但是，由于目前设计理论的不尽完善，基坑工程的地质条件和周边环境差异性较大，以及施工工艺存在的缺陷等各种不可预测因素较多，提出一个较为统一的基坑监控预警标准难度较大，也是岩土工程技术人员一直追求的研究目标之一。

就全国范围来说，深基坑工程监控预警指标一般均通过累计变化量和变化速率两个指标进行控制，以累计变化量或变化速率超过相应的控制标准为报警原则，但无论是国标还是相关地方标准，对深基坑工程监控预警指标的确定标准并不统一，甚至差别较大。现就国内相关标准提出的监测报警值对比分析如下。

1 不同规范间基坑变形控制标准比较分析

1.1 行标《建筑基坑工程技术规范》JGJ120[1]提出的基坑变形控制的要求

该规范对基坑支护结构的变形控制提出如下要求：基坑支护设计应规定支护结构的水平位移限值。当基坑开挖影响范围内有建筑物时，支护结构水平位移控制值、建筑物的沉降控制值应按不影响其正常使用的要求确定，并应符合现行国家规范《建筑地基基础设计规范》GB50007[2]中对地基变形允许值的规定。当基坑开挖影响范围内有地下管线、地下构筑物、道路等时，支护结构水平位移限制值、地面沉降控制值应按不影响其正常使用的要求确定，并应符合现行相关标准对其允许变形的规定。

由于基坑支护破坏形式和土的性质的多样性，建立稳定极限状态与位移的定量关系较为困难，该规范仅提出了基坑变形控制的基本原则，而没有给出支护结构统一的变形限值，工程实践中，应具体问题、具体分析，当然存在的主要问题是不便于操作。

1.2 国标《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202[3]提出的基坑变形控制要求

该规范将基坑分为一至三级，指出当设计提出控制指标时，以设计要求为依据，如无设计指标时，应按表1的规定执行。

表1 基坑变形的监控值（cm）

对于重庆地区基坑而言，表1所限围护结构墙体最大位移监控值放得过宽，且控制值为绝对变化值，与基坑工程的开挖深度及位移变化速率没有建立关系，显得不甚合理。

1.3 国标《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497[4]提出的基坑变形监测控制标准

该规范根据基坑工程的安全等级和不同的支护结构类型，分别提了相应的变形监测及应力监测预警值。对于变形监测预警值，则由位移累计变化量和变化速率两个指标双控，而位移累计变化量则又取其绝对变化量与其相对于基坑深度百分比的相对变化量两个指标中的较小值。该规范提出的监测预警值，考虑的影响因素是比较全面的，是目前所有规范中关于监测预警值较为合理的一本标准。

但该规范提出的预警值，无论是从位移的变化速率还是从绝对位移量控制，对重庆地区的基坑工程而言，感觉都偏大，尤其是二、三级基坑，水平位移预警值通常在5～8cm左右，该控制指标放的太宽而不敢采用，就其原因可能是各地的地质条件差异所致，故该规范在“总则”中提出“本规范适用于一般土及软土建筑基坑工程监测，不适用于岩石建筑基坑工程以及冻土、膨胀土、湿陷性黄土等特殊土和侵蚀性环境的基坑工程监测”。

1.4 深圳市地标《基坑支护技术规范》SJG05[5]提出的基坑变形监测控制标准

表2 支护结构顶部最大水平位移控制值（mm）

深圳基坑支护技术规范提出的支护结构顶部最大水平位移控制值如表2所示，规范指出，变形报警值可取控制值的80%。另外，对于邻近建筑物，应符合国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的允许值。邻近道路、管线的变形不应超过相关规范的规定或影响其正常使用。

表2提出的报警值综合考虑了基坑的安全等级、支护结构类型，采用水平位移绝对变化值和相对基坑深度的相对变化值两个指标控制。报警值取表2中数值的0.8倍，经对比后发现，该地标提出的报警值，相对其它省市地标及国标而言是偏严的。

1.5 湖北省地标《基坑工程技术规范》DB42/159[6]提出的基坑变形监测控制标准

该规范提出，当没有设计要求时，监测报警值可按表3执行。该报警值明显感觉过于宽泛而不便于操作，没有区分结构类型，没有考虑地质条件，没有考虑支护结构高度，很难满足工程实际需要。

表3 支护结构水平最大位移报警值

1.6 成都地标 《成都地区基坑工程安全技术规范》DB51/ T5072[7]监控标准

成都地方规范考虑到基坑报警值确定的复杂性，没有提出支护结构在施工过程中相应变形监测报警值，但该标准提出了基坑周边不同环境的变形控制标准 （表4），规范同时要求，基坑开挖导致邻近建（构）筑物的允许变形可按《建筑地基基础设计规范》GB50007相关要求进行控制，并应根据建设年代、维修改造情况等因素适当提高。对于管线变形，规范提出，采用承插式接头的铸铁水管、钢筋混凝土水管两个接头之间的局部倾斜值不应大于0.25%；采用焊接接头的煤气管的两个接头之间的局部倾斜值不应大于0.2%。

表4 基坑侧壁地面最大沉降量

1.7 国标《建筑地基基础设计规范》GB50007提出的基坑变形控制原则

规范针对基坑施工产生的支护结构变形提出，因支护结构变形、岩土开挖及地下水条件变化引起的基坑内外土体变形应按以下条件控制:

（1）不得影响地下结构尺寸、形状和正常施工。

（2）不得影响既有桩基的正常使用。

（3）对周围已有建(构）筑物引起的地基变形不得超过地基变形允许值。

（4）不得影响周边地下建(构）筑物、地下轨道交通设施及管线的正常使用。

与行业标准JGJ120相同，上述规定也仅是提出了设计施工时须遵守的基本原则，没有给出具体的变形控制指标。

2 变形控制标准制订中存在的问题

由前述可知，各规范均根据不同的基坑安全等级提出相应的变形控制要求，安全等级越高，变形控制标准也越严格。但不同标准对基坑变形控制标准的规定存在一定差异，有的采用绝对变形指标进行控制，有的同时采用绝对变形指标和相对变形指标进行控制。这些指标制订时，没有考虑如下影响因素。

图1 支护结构不同的变形模式

2.1 支护结构变形模式的差异对周边环境的影响

一些规范提出根据支护结构墙顶和墙身的最大水平位移值（绝对值）作为控制指标，也有建议按照基坑深度的某一百分比（相对值）作为控制值。前者没有考虑基坑深度的影响，实际上，当基坑深度不同而支护结构最大水平位移相同，或基坑深度相同、支护结构最大水平位移相同，但支护结构水平变形性状不同时(图1），其对邻近建筑物、管线及其他设施的影响程度可能是不同的，上述标准制订时均没有考虑这一因素。

2.2 地质条件的差异对支护结构及周边环境变形的影响

当基坑外地质条件存在差异时，相同的支护结构水平位移引起的坑外地面沉降、建筑物及其他设施的沉降也可能是不相同的，因此，现有规范关于支护结构水平位移限值的规定没有区分土质条件的影响是不甚合理的。

2.3 基坑空间效应对支护结构及周边环境变形的影响

由于深基坑本身是一个具有长、宽和深尺寸的三维空间结构，其变形与土体的性质、基坑的形状与尺寸、支护系统的刚度等因素紧密相关，因而基坑工程是一个复杂的三维空间受力和变形问题。因此，相同的最大基坑支护结构位移条件下，因基坑平面形状不同，对坑外土体位移的影响也会不同，从而对建筑物、地下管线的影响也不同。

即使对于相同的最大墙体水平位移，因基坑空间效应，不同位置的建筑物位于不同平面尺寸的基坑边时，可能会产生不同的最大沉降和水平位移。

3 重庆地区基坑变形控制标准探讨

重庆市属于山地城市，独特的地形、地貌及地质条件，决定了其变形控制及预警指标与深圳、上海等沿海软土地区有较大差别，作者结合重庆市建筑科学研究院多年来开展边坡监测工作取得的相关数据和工程实践经验，提出了土质及土岩混合基坑的监测报警值如表5所示。

表5中监测报警值分为变形和应力报警值两大类。对于不同的支护结构形式，如重力式挡墙、悬臂式挡墙、扶臂式挡墙、桩板挡墙、锚杆挡墙及采用坡率法、锚喷法支护的基坑工程，分别给出了相应的水平位移监测报警值。水平位移控制标准制定的总体原则为：锚杆挡墙变形控制要求最严格，重力式挡墙、悬（扶）臂挡墙、悬臂式桩板挡墙次之，坡率法、锚喷法变形控制标准相对放的较宽。水平位移监测报警值采用变形累计值和变形变化速率两个指标双控，其中，变形累计值控制指标又采用水平位移绝对值变形量和相对边坡高度H变形量两个指标双控。由于支护结构的水平位移最大值并不一定在其顶部发生，因此本条提出的侧向最大水平位移指的是整个支护结构沿边坡高度方向上的最大位移。

土压力荷载标准值、桩身及锚杆（索）受拉承载力标准值可通过力学计算分析由设计单位提出，监测报警值可取标准值的80%～90%。

对于岩质边坡基坑，尤其是呈块状、厚层状及有外倾结构面边坡基坑，往往呈脆性破坏，可能在较小的变形情况下，在极短的时间内突然出现垮塌等工程事故，目前研究条件下，建立一套合理的变形控制标准仍不成熟，因此，作者经大量调研、归纳总结后，提出了以下原则性控制标准，当然，这些情况也适用于土质基坑。

边坡基坑工程监测期间遇到下列情况之一时，必须立即进行危险报警。

3.1 支护结构构件

（1）内力、位移监测值达到报警值。

（2）连续三次的位移变化速率监测值出现持续较大增长，呈不收敛趋势。

（3）构件产生明显变形、开裂、渗漏等可能导致边坡破坏的迹象。

（4）锚杆（索）出现松弛、脱落或拔出迹象。

（5）岩质边坡本次的内力监测值较前一次出现骤然增大。

3.2 边坡岩土体

（1）岩质边坡坡顶地表出现裂缝。

（2）外倾结构面、土岩组合界面处出现滑动迹象。

（3）土质边坡坡脚土体产生隆起。

（4）土质边坡坡顶地表出现严重开裂。

（5）岩土体产生较严重的渗漏。

表5 重庆地区土质基坑工程监测报警值

3.3 周边环境

（1）坡顶建（构）筑物出现较大沉降、倾斜或危害结构安全的裂缝。

（2）坡顶道路出现较大不均匀沉降或出现严重开裂、坍塌。

（3）坡顶管线突发较大变形或出现裂缝、泄露等。

相对于土质边坡，岩质边坡破坏前征兆通常并不明显，因此提出了更为严格的报警要求，即当锚杆、支护结构岩石压力等内力监测值出现骤然增大时，应立即报警，以便查明原因，及时提出处理措施；同时，当岩质边坡坡顶地表出现开裂现象、外倾结构面剪出口部位出现滑动迹象时，也应及时报警，经参建各方及行业专家会诊，判断边坡工程目前工况下的危险性，做到有备无患。

4 结语

⑴ 对七部现行国家及地方规范提出的基坑施工过程中的变形控制标准进行了对比分析，探讨了不同规范的基坑开挖变形控制制订原则及这些控制标准在工程应用中存在的问题。

⑵ 针对重庆地区建筑边坡的受力变形特点及边坡破坏模式，在参考相关标准的基础上，提出了重庆地区土质及岩土混合边坡的变形控制值。

⑶ 考虑到岩质边坡受力变形的特殊性，较难建立一套合理的施工开挖变形控制标准，提出了加强现场巡视检查与开展支护结构应力监测相结合的原则对岩质边坡进行监测报警，以确保施工开挖安全。

[1]中国建筑科学研究院.JGJ120-2012建筑基坑工程技术规范 [S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50007-2010建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[3]中华人民共和国建设部.GB50202-2002建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].北京：中国计划出版社，2002.

[4]山东省建设厅.GB50497-2009建筑基坑工程监测技术规范[S].北京：中国计划出版社，2009.

[5]深圳市住房和建设局，SJG05-2011基坑支护技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[6]湖北省建设厅，湖北省质量技术监督局.DB42/159-2004基坑工程技术规范[S].2004.

[7]四川省住房与城乡建设厅.DB51/T5072-2011成都地区基坑工程安全技术规范[S].2011.

责任编辑：孙苏，李红

Discussion on Deformation Control Standard of Building Slope in Chongqing

In this paper,building slope(pit）deformation control standards between the current national and local norms are compared and analyzed and the existing problems of different norms in standard-setting are discussed.Meanwhile,building soil slope deformation control values and principles of rock slope monitoring alarm in chongqing area are presented on this basis.

building slope;deformation control;alarming value;accumulative displacement variation;change rate;slope ratio method;anchoring and shotcreting method

TU414

A

1671-9107（2014）04-0042-04

基金论文：该论文为住建部2012年工程建设标准制订修订资助项目（项目编号：建标[2012]5号）和重庆市建设科技计划资助项目（项目编号：城科字2012第（9-6）号）论文之一。

10.3969／j.issn.1671-9107.2014.04.042

2014-02-17

熊启东（1972-），男，重庆人，博士，教授级高级工程师，主要从事岩土工程领域的研究工作。