天津某深基坑工程监测结果分析与研究

陈 涛，张 敏，李更召，翟 超，邢卫民

（天津市勘察院，天津300191）

岩土工程具有地质条件的不确知性、土性参数的不确定性以及荷载条件的多样性等特点［1］，加之现场施工环境复杂多变，从而使得岩土工程具有很强的不可预见性，对于实际工程中可能遇到的多种问题，很难单纯从理论上进行预测。此时，在理论指导下有计划地进行现场工程的监测工作显得十分必要［2-4］。监测工作是岩土工程信息化施工中不可缺少的重要部分，及时掌握基坑开挖过程中的动态变形情况，有利于优化施工方案，缩短施工工期，降低施工成本［5-6］。以往有学者对深基坑监测进行了研究，总结了深基坑开挖过程中围护结构深层水平位移、围护结构顶部水平位移、立柱竖向位移、地下水位等监测项目的变化规律。赵庆强等［7］对深圳地铁2号线基坑监测数据进行分析，总结出了基坑开挖过程中深层水平位移、周边建筑物沉降及支撑轴力的变化趋势。徐中华等［8］对上海银行大厦深基坑监测成果进行了研究，通过对监测结果的分析，及时掌握了基坑的变形情况和对周围环境的影响，达到及时调整施工方案的目的。安关峰等［9］对采用放坡土钉墙支护的广州市小谷围岛地铁站基坑的监测数据进行分析，土体测斜结果表明基坑开挖过程中不同位置（剖面）锚索、锚杆、土钉发挥作用具有时间效应，锚杆轴力变化小说明良好土层中锚杆（锚索）发挥作用强。周香莲等［10］对采用逆作法施工的北仑电厂循环水泵房基坑进行现场监测，通过对监测结果的分析，总结出了逆作法施工中基坑的变形情况。

以前的学者多对建筑基坑及地铁深基坑施工监测进行了较为广泛的研究，而针对紧邻地铁保护区的建筑基坑的监测研究较少，天津某深基坑工程开挖面积较大，周围环境复杂，紧邻地铁，以此基坑工程为研究对象，对基坑开挖过程中基坑的支护结构以及周围环境进行监测，对类似工程具有一定的工程实践意义。

1 工程概况

某基坑工程项目场地拟建建筑物为地下3层，地上两栋高层住宅及商业用房，最高建筑物高度近200m，基坑最深约为18.4m，基坑面积约为8 856 m2，采用三道混凝土支撑，该基坑为一级基坑。周边环境复杂，紧邻地铁，其地下室外墙线与地铁控制线接近，其外墙距地铁结构最近处约9m。本文对此基坑工程现场监测的结果进行分析，并将理论与实践相结合，综合其研究成果对监测工作进行归纳总结，为基坑的现场监测工作提供重要的参考资料。

2 监测方案

本基坑采用双轮铣水泥挡土墙进行止水，钻孔灌注桩进行支护，混凝土三道支撑，基坑支护剖面图如图1所示。

图1 基坑支护剖面图

2.1 基坑监测内容

结合基坑的具体情况，对基坑进行监测点布点并合理选择监测仪器，基坑监测项目及监测仪器见表1，监测点布点图见图2。

表1 监测项目及监测仪器

图2 监测点平面布置图

2.2 监测频率

本基坑为一级基坑，根据《建筑基坑工程监测技术规范》［11］（GB50497-2009），监测频率见表2。

需要注意的是，监测期间如遇异常情况，若日变化量较大时，需适当增加监测频率，直至变化稳定为止。

2.3 监测报警值

本基坑监测报警值见表3。

表2 施工阶段监测频率

表3 监测报警值

在监测过程中，当监测数据超过报警值时，及时通知相关部门，并采取相应的预警措施。

2.4 监测结果分析

2.4.1 围护结构深层水平位移分析

基坑的围护结构深层水平位移监测采用滑动式测斜仪进行监测，由于基坑距离地铁较近，本次监测重点是靠近地铁一侧的基坑变形情况，需对靠近地铁一侧的监测点进行重点监测，现对地铁一侧的CX8、CX9、CX10监测点的监测结果进行分析，深层水平位移随时间的变化曲线见图3～图5（图中，围护结构深层水平位移朝向基坑内侧方向为正）。

图3 CX8深层水平位移随时间变化曲线

图4 CX9深层水平位移随时间变化曲线

图5 CX10深层水平位移随时间变化曲线

由图3～图5可以看出，基坑施工过程中，随着土方开挖以及各道支撑施工的进行，基坑的深层水平位移表现出一定的变化。2013年3月7日，测得各监测点的初始值，随后，现场进入土方开挖阶段。由监测结果可以看出，在随后的土方开挖过程中，各监测点的深层水平位移呈现出逐渐增加的趋势，涨幅较大。3月17日开始第一道支撑的施工，随后的监测周期内，各监测点的深层水平位移呈现出逐渐增大的趋势，但涨幅有限。至4月12日，第一道支撑施工完毕，随后进行第一道支撑以下的土方开挖，在土方开挖过程中，各监测点的深层水平位移增加，5月21日开始第二道支撑的施工，至6月11日施工完毕，在支撑施工期间，各监测点的深层水平位移涨幅有限。7月15日第三道支撑施工完毕，此时，CX8、CX9、CX10监测点深层水平位移的最大值分别达到了32.53mm、40.82mm、35.44mm，随后进行基坑的底板施工，8月18日底板施工完毕，CX8、CX9、CX10监测点深层水平位移的最大值分别为34.24mm、43.21mm、41.80mm，8月25日，底板施工完毕后正在进行地下主体结构施工，此时，CX8、CX9、CX10监测点深层水平位移的最大值分别为35.07mm、43.79mm、42.92mm，最大位移值均朝向基坑方向，且均低于报警值。CX8、CX9、CX10均是靠近地铁一侧的监测点，其监测结果对于整个基坑工程而言具有代表性。并且，为了尽量减少对地铁的影响，施工过程中应对靠近地铁一侧的监测点进行重点监测，监测结果显示，在基坑施工过程中，各监测点的深层水平位移均未达到报警值。

2.4.2 围护结构顶部水平位移分析

为了更好的了解基坑围护结构的变形情况，需对基坑的围护结构顶部水平位移进行监测，由于靠近地铁一侧是本次监测工作的重点，现对靠近地铁一侧的水平位移监测点JC9、JC11、JC13的监测结果进行分析，围护结构顶部水平位移随时间的变化曲线见图6（图中，围护结构水平位移朝向基坑内侧方向为正）。

图6 围护结构顶部水平位移随时间变化曲线

由图6可以看出，在基坑施工过程中，围护结构顶部水平位移呈现出波浪式上扬趋势。土方开挖是一个卸荷的过程，围护结构顶部的水平位移逐渐增大，而各道支撑的施工抑制了水平位移增大的趋势。在基坑底板施工完毕后，围护结构顶部水平位移逐渐趋于稳定，JC9、JC11、JC13监测点水平位移的最大值分别为13.9mm、19.0mm、6.5mm（朝向基坑内侧），均未超出报警值。

2.4.3 立柱竖向位移分析

选取基坑的立柱竖向位移监测点LZ5、LZ6、LZ7的监测结果进行分析，立柱竖向位移随时间的变化曲线见图7（图中，立柱竖向位移上升为正）。

图7 立柱竖向位移随时间变化曲线

由图7可以看出，随着基坑施工的进行，立柱的竖向位移逐渐增加，在基坑开挖过程中，土体的开挖即是卸荷的过程，从而坑底土体出现了一定的回弹，随着开挖的进行，坑底土体的回弹逐渐增加，而各道支撑会从一定程度上抑制其变形，从而出现了图8中较平缓曲线段，但从总体上来看，坑底土体出现了一定的回弹，底板施工完毕后，LZ5、LZ6、LZ7监测点竖向位移的最大上升量分别为21.4mm、22.7 mm、23.3mm，均未超出报警值。

2.4.4 地下水位分析

选取靠近地铁一侧的地下水位监测点SW8、SW9、SW10的监测结果进行分析，地下水位随时间的变化曲线见图8（图中，负值表示地下水位下降）。

图8 地下水位随时间变化曲线

由图8可以看出，在基坑施工过程中，基坑周边地下水位未有较大变化，当监测至48d时，基坑周边地下水位出现小幅下降，可能是由于基坑土体渗水或现场抽水而致，之后，其水位变化幅度不大，并维持在一个较稳定值附近。底板施工完毕后，SW8、SW9、SW10监测点地下水位累计下降量的最大值分别为0.423m、0.239m、0.347m，均未超出报警值。

3 结 论

本文以某深基坑工程为例，介绍了基坑监测数据处理分析的过程，通过对基坑的围护结构深层水平位移、围护结构顶部水平位移、立柱竖向位移以及地下水位监测结果的分析，可以得出以下结论：

（1）基坑的深层水平位移随着基坑土体的开挖而呈现出波动性，土方开挖会使得基坑围护结构深层水平位移增加，而支撑会抑制这种变形，但仍会出现较小涨幅，在开挖与支撑施工的同时，围护结构深层水平位移没有超出报警值。

（2）土方开挖和支撑施工使得基坑围护结构顶部水平位移出现了波浪式上扬趋势，开挖卸荷后，水平位移增幅明显，在底板完成后，这种变形趋于稳定。

（3）在土方开挖卸荷的过程中，坑底土体出现了不同程度的回弹，从而使得在基坑施工过程中，立柱竖向位移呈现出逐渐增大的趋势，而在支撑的作用下，这种变形涨幅有限，底板施工完成后，趋于稳定。

（4）基坑周边的地下水位会随着基坑土体的渗水以及现场抽水而出现变化，当现场抽水时，基坑周边地下水位会出现明显降低的变化趋势。

（5）通过对基坑的深层水平位移、围护结构水平位移、立柱竖向沉降以及地下水位的监测可以看出，监测工作对于基坑施工而言，是非常有必要的，为基坑信息化施工提供了基本手段［12-13］，将变形控制在安全的范围内，当出现超过报警值的情况时，及时报警，采取相应的措施，能够很好的保证工程的安全进行。

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