合肥某建筑基坑变形监测分析

赵 莽

（安徽省建筑工程质量监督检测站，安徽 合肥 230088）

0 引言

随着我国经济水平的高速发展，城市化进程加快，为满足使用需求，城市用地的空间利用率不断提高［1］。轨道地铁、高层建筑等工程的基坑开挖深度越来越深。建筑基坑工程是一种临时性工程，具有开挖深度深、面积大、周边环境复杂等特点［2］。基坑在开挖和使用过程中，破坏了原有岩土体的应力平衡，在应力集中处会出现明显位移，会对基坑的支护结构及周边建筑或地下管线造成影响，甚至会出现安全事故，对人民生命及财产构成威胁［3］。因此，必须对基坑进行变形监测，关注基坑变形发展趋势［4］。

本文以合肥某深基坑为例，通过对基坑的水平位移、竖向位移、深层水平位移及周边地下管道沉降等项目进行周期性监测并分析，了解基坑的变化趋势，及时调整施工参数及施工方案，确保主体结构的施工及周边建构筑物及地下管线的安全使用。同时，为信息化施工及同类基坑的变形监测提供相关依据［5］。

1 工程概况

该建筑工程为一栋 9 层的学生公寓，基开挖深度约为 5.65 m，消防部位开挖深度为 6.35 m，电梯井开挖深度较大，深达 8.80 m。基坑主要支护方式为土钉墙支护；基坑北侧因污水管道存在，采用悬臂钻孔灌注桩及自然放坡组合的形式，基坑侧壁安全等级为二级。该场地地形平坦，基坑开挖范围内岩土层为杂填土、粉质黏土、黏土。北侧为已建道路，其余为空地。基坑监测点平面布置图如图 1 所示。

图1 基坑监测点平面布置图

2 基坑监测方案

2.1 监测项目

依据 GB 50497－2009《建筑基坑工程监测技术规范》［6］，并结合工程实际，该工程的主要监测项目包括：坡（桩）顶水平位移及竖向位移、土体深层水平位移及周边地下管道沉降。具体如表 1 所示。

表1 基坑监测点情况表

2.2 监测频率

按 GB 20497－2009《建筑基坑工程监测技术规范》及设计要求，该基坑监测频率如下。

1）每层土方开挖后监测一次且≥ 3 d 监测一次。

2）雨后监测一次；变形加速且不收敛时加密观测次数。

3）基坑开挖至设计标高后，2～5 d 监测一次，变形稳定后 5～7 d 监测一次。

4）根据现场实际情况，适时调整监测频率。

2.3 监测预警值

根据规范及项目设计要求，基坑水平位移及竖向位移、深层水平位移等监测项目的预警值如表 2 所示。

表2 基坑监测预警值

2.4 监测仪器设备

由 GB 50497－2009《建筑基坑工程监测技术规范》可知，建筑基坑监测精度要求较高，为满足规范及设计监测要求，配置的主要仪器设备及精度如表 3 所示。

表3 监测仪器配备表

3 监测结果分析

基坑变形监测数据选取自 2018 年 8 月 26 日基坑开挖开始，直至 2018 年 11 月 21 日回填。监测数据初始值以基坑开挖之前三次监测数据平均值为准。通过周期性监测基坑，确保基坑安全施工。

3.1 坡（桩）顶水平位移

坡（桩）顶累计水平位移与监测日期关系曲线图如图 2 所示。由图可知，在基坑开挖前期，基坑开挖深度较浅，水平位移的增长较为缓慢；为加快施工进度，随后基坑开挖较快，于 2018 年 09 月 10 日开挖到底，破坏了原有土体应力平衡，水平位移增长速度较快，以 H03号点水平位移增长量最大，单日增长为 1.1 mm，其次是H12 号点，单日增长为 1.0 mm，H03 号点主要受坡顶荷载堆积较多，后期清理后，逐渐变小，H12 号点靠近消防水池，开挖深度更深。

基坑开挖到底，底板浇筑后，水平位移增长缓慢，最后趋于稳定，主要是土体中孔隙水压力得到释放并形成新的应力平衡［7］。坡（桩）顶累计水平位移最大值为H12 号点 16.9 mm，未超过设计预警值。

图2 坡（桩）顶水平位移与监测日期曲线图

同时，可以看出 2018 年 09 月 26 日及 2018 年 10 月19 日，水平位移也有较大增长，原因是该时间段为降雨时期，雨水渗入土体，降低了土体抗滑力所造成的。

3.2 坡（桩）顶竖向位移

坡（桩）顶累计竖向位移与监测日期关系图如图 3 所示。对比图 4 可知，坡（桩）顶竖向位移与水平位移的变化规律较为一致。在整个监测过程中，竖向位移随基坑开挖深度的不断加大而逐渐增加，表层土及第一层土方开挖时的位移变化较小；但由图中可知 2018 年 09 月 07 日和 2018 年 09 月 10 日对应曲线斜率增长较大，累计竖向位移增长最大，以 V03 号点增长最大，单日的增长量为0.91 mm，这主要是施工进度较快，未按照分层开挖的原则进行，直接开挖到底造成的。同样底板浇筑完成后，竖向位移增长缓慢并逐渐趋向于稳定。坡（桩）顶累计竖向位移最大值为 V 12 号点 10.71 mm，未超过预警值。

3.3 周边地下管道沉降

图3 坡（桩）顶竖向位移与监测日期曲线图

建筑基坑开挖过程中，会对周边建筑，地下管线造成影响。图 4 是周边地下管线累计沉积与监测日期的关系曲线图。如图 4 所示，周边地下管线随着基坑的开挖深度及开挖时间，在前期有稍微隆起，后期出现明显沉降，最大沉降量为 G01 监测点 4.75 mm，沉降速率在基坑开挖到底时最大，底板完成后，沉降量缓慢增加，最后趋于稳定，主要原因是基坑开挖，土体应力平衡遭到破坏，围护结构变形造成周围土体产生一定的移动，出现隆起或沉降，从而造成管线的位移，新的应力平衡形成后，土体位移稳定后，管道也就稳定了［8］。

图4 周边地下管道沉降与监测日期曲线图

3.4 深层水平位移

根据现场实际施工情况，选取 CX 03、CX 04 和CX 06 监测点进行分析。

CX 03 监测点位于基坑南侧，在基坑开挖过程中，随着开挖深度加深，深层水平位移不断加大，基坑开挖到底后，深层水平位移为 8.67 mm；在基础底板施工及浇筑后，深层水平位移趋于稳定，但仍继续缓慢增长，原因是基坑开挖较快，土体中新的应力平衡尚未形成，同时钢筋加工棚位于基坑南侧，坡顶存在钢筋材料堆载现象，对基坑深层水平位移增长也有所影响；累计深层水平位移最大值为 14.92 mm，未超过预警值。

CX 04 监测点位于基坑东侧，同样深层水平位移随基坑开挖深度的不断加大而不断增大，底板浇筑后逐渐趋于稳定，但监测期间发现，偶尔会出现深层水平位移突然增大的现象，分析现场施工情况，发现主要是该侧为施工便道，时常有混凝土车和材料进场，所形成的动荷载所造成的。该监测点累计深层水平位移最大值为15.89 mm。

CX 06 监测点位于基坑北侧，该侧存在有污水排水管道，因此设置有围护桩。该监测点与 CX 03 和 CX 04监测点变化规律较为一致，但深层水平位移增加较为缓慢，累计最大值为 11.02 mm，可见围护桩的施工对周围土体起到了良好的保护作用。

4 结论

通过对基坑水平位移、竖向位移、深层水平位移等监测项目的监测结果进行分析，可得到如下结论。

1）坡（桩）顶水平位移随着基坑开挖不断增大，刚开挖到底时增长速率最大，底板浇筑后，呈缓慢增长并趋于稳定，累计水平位移最大值为 16.9 mm，未超过预警值。

2）基坑坡顶、桩顶竖向位移与水平位移变化规律较为一致，随开挖深度加深而不断增大，后期平稳发展趋于稳定。累计竖向位移最大值为 10.71 mm，未超过预警值。

3）受基坑开挖的影响，周边地下管线前期存在一定的隆起和沉降，后期呈缓慢增长，累计沉降量最大值为 4.75 mm，未超过预警值。

4）深层水平位移早期发展较快，后期增长幅度较小，基本稳定。累计最大值为 15.89 mm，未超过预警值。

5）基坑开挖速率、坡顶堆载、动荷载等都会对基坑造成影响，在施工过程中应严格控制施工工序，确保基坑安全。