某基坑工程周边建筑物沉降监测及其结果分析

刘 斌

(徐州中国矿大岩土工程新技术发展有限公司，江苏 徐州 221008)

0 引言

随着城市建设的发展，地下空间的利用程度越来越高，基坑规模向超深超大发展，基坑周边环境亦越来越复杂[1,2]。由于地质条件、环境因素、施工进度等影响，基坑工程开挖过程中的不确定因素很多。基坑开挖过程中或多或少会对周边环境产生一定的影响。所以在基坑开挖时就必须对变形、位移以及应力进行监测工作，利用监测信息及时掌握支护结构及周边环境的变化趋势，合理地指导后续施工以及制定相应的应急措施，充分发挥优化设计并及时反馈指导施工的作用[3,4]。

本文以徐州某大型基坑工程为背景，通过对地下水位及周边建筑物沉降的监测数据进行分析，为类似工程的设计和施工提供一定参考。

1 工程概况

该项目包括3栋5层～16层商业建筑，满场地设有2层地下车库。基坑南北长约148 m，东西宽约68 m，周长约410 m，开挖面积约9 050 m2，基坑开挖深度为10.0 m。基坑北侧、西侧、南侧均为市政道路。基坑东侧距已建小区1号、3号、5号、7号楼距离分别为13.3 m，16.3 m，9.2 m，13.5 m，均采用筏板基础。其中1号、3号楼为11层，基底下部约2.0 m碎石换填至④-1粉土；5号、7号楼为6层，以②层黏土为持力层，基底以下存在有软弱下卧层。项目北侧约300 m为在建地铁项目，处于基坑施工与降水阶段。

2 场地岩土工程条件

2.1 岩土层结构与类型

勘察深度范围内共划分出7个主要土层，其中①层为杂填土；②层～⑤层为第四系全新统(Q4)新近沉积土，⑥层为第四系全新统(Q4)一般沉积土，⑦层为第四系晚更新统(Q3)老沉积土；下伏基岩为下古生界寒武系中统张夏组下段地层(∈2z1)。地层分布见表1。

表1 地层分布

2.2 水文地质条件

勘察深度范围内揭露的主要含水层有①层杂填土、④-1层粉土。勘察期间为枯水期，①层杂填土所含地下水类型为滞水，④-1层粉土所含地下水类型为弱承压水，主要接受大气降水、地下径流、越流补给，以径流、越流、地面蒸发为主要排泄途径。勘察揭露岩溶为全充填，未发现掉钻、漏液现象，未揭露基岩中地下水。根据勘察对场地水位的观测，含水层的地下水位及标高见表2。

表2 地下水位

2.3 基坑土层设计参数

根据勘察揭露的土层条件和室内试验资料及原位测试统计结果，各土层基坑设计参数详见表3。

表3 基坑土层参数

3 基坑支护方案

综合考虑地质、环境、挖深等诸方面因素，本着“安全可靠，经济合理，技术可行，方便施工”的原则，确定本基坑的支护方案如下：

整个基坑采用φ900@1 200钻孔灌注桩+一道钢筋混凝土支撑支护，支撑中心标高-3.3 m，外侧采用φ700@500双轴水泥土搅拌桩形成闭合的止水帷幕。

场地内采用管井作为疏干井，按间距20 m左右布置，井深14.0 m。

基坑布置了围护结构顶部水平垂直位移、深层水平位移、周边建筑物沉降、周边道路沉降、水位观测井、立柱沉降、支撑轴力等监测点。

基坑支护结构立面图详见图1。

4 现场施工及降水情况

自6月27日至8月31日进行支护桩施工；自8月26日至9月7日进行搅拌桩止水帷幕施工，因场地原因，采用φ700单轴机械施工；施工过程中遇到原厂房粉喷桩基础，支护桩及止水桩适当绕开。

自8月26日至9月7日进行坑内降水管井施工；9月5日 施工基坑外侧水位观测井。因场地条件限制，仅在基坑东、南、西、北施工4口水位观测井。自9月17日起基坑内开始降水。9月20日测得水位观测井初始水位。10月14日监测报表显示观测井水位下降超过报警值。10月16日停止东北侧管井降水，10月30日停止坑内全部管井降水。同期测得东侧建筑物出现沉降现象。

自9月6日起进行首层土土方开挖，至11月4日全部开挖至支撑梁底标高(-3.6 m)，至11月13日支撑梁全部施工完。

自11月3日，现场在基坑东侧由南向北进行劈裂注浆施工，靠近建筑物处注浆孔间距1.0 m，其余注浆孔间距2.0 m；至11月20日注浆施工完毕。11月29日起，沿基坑周边施工了35口PVC水位观测井，井径φ75 mm；其中基坑东侧PVC观测井大部分位于注浆体范围内。

5 水位监测数据分析

1)自降水开始，观测井水位整体呈下降趋势，其中SW1水位变化量最大。图2为SW1自9月20日至11月1日水位变化—时间曲线。根据监测数据显示，降水开始后，坑外观测井水位下降明显；自10月16号停止SW1附近管井抽水后，SW1水位变化速率呈相对减小趋势。根据以上分析认为：坑外观测井水位同坑内管井呈正相关性，止水帷幕存在一定渗漏点。

2)基坑自10月30日全面停止管井抽水，东侧采取劈裂注浆措施，并新增35口PVC水位观测点。选取东侧2口新增观测井(S11，S12)绘制水位变化曲线，如图3所示。根据监测数据显示，位于注浆体范围内的观测井，其内水位呈缓慢下降趋势。根据监测数据分析认为：注浆措施并未完全封堵住止水帷幕渗漏点，仍有外部水源进入基坑内。

3)根据后期新增35口坑外PVC水位观测点及坑内管井、明水等数据，绘制水位等势线图，如图4所示。从图4可以看出，基坑东侧存在约4处地下水位较低区域，与施工所遇障碍物及注浆量异常区域基本吻合，此4处存在止水帷幕漏水点的可能性较大。

6 建筑物沉降监测数据分析

基坑降水前，于8月19日、9月3日、9月14日共进行三次建筑物沉降监测；自9月17日至10月30日期间进行基坑降水；10月31日起全面停止降水。

1)1号楼沉降量曲线如图5所示。

基坑降水前：本阶段1号楼沉降最大点为JZ5，累计沉降量为1.95 mm，沉降速率0.075 mm/d；沉降最小点为JZ1点，累计沉降量为0.88 mm，沉降速率0.034 mm/d。

基坑降水期间：本阶段1号沉降最大点为JZ6，累计沉降量为8.46 mm，沉降速率0.184 mm/d；沉降最小点为JZ1点，累计沉降量为6.61 mm，沉降速率0.144 mm/d。

停止降水后：本阶段前期，建筑物仍保持一定沉降速率；选取1月1日～2月19日监测数据，共计50 d。本阶段1号楼沉降最大点为JZ1，累计沉降量为2.70 mm，沉降速率0.054 mm/d；沉降最小点为JZ3点，累计沉降量为1.77 mm，沉降速率0.035 mm/d。

截止至2月19日，1号楼最大沉降点为JZ5，累计沉降量为19.90 mm；最大差异沉降量为4.06 mm，建筑倾斜率0.36‰(JZ1与JZ4)。

2)3号楼沉降量曲线如图6所示。

基坑降水前：本阶段3号楼沉降最大点为JZ8，累计沉降量为1.66 mm，沉降速率0.064 mm/d；沉降最小点为JZ9点，累计沉降量为0.98 mm，沉降速率0.038 mm/d。

基坑降水期间：本阶段3号楼沉降最大点为JZ8，累计沉降量为7.29 mm，沉降速率0.158 mm/d；沉降最小点为JZ9点，累计沉降量为5.79 mm，沉降速率0.126 mm/d。

停止降水后：本阶段前期，建筑物仍保持一定沉降速率；选取1月1日～2月19日监测数据，共计50 d。本阶段3号楼沉降最大点为JZ9，累计沉降量为2.15 mm，沉降速率0.043 mm/d；沉降最小点为JZ11点，累计沉降量为1.68 mm，沉降速率0.034 mm/d。

截止至2月19日，3号楼最大沉降点为JZ8，累计沉降量为20.27 mm，最大差异沉降量为2.47 mm,建筑倾斜率0.24‰(JZ9与JZ12)。

3)5号楼沉降量曲线如图7所示。

基坑降水前：本阶段5号楼沉降最大点为JZ13，累计沉降量为2.44 mm，沉降速率0.094 mm/d；沉降最小点为JZ18点，累计沉降量为1.56 mm，沉降速率0.06 mm/d。

基坑降水期间：本阶段5号沉降最大点为JZ14，累计沉降量为10.31 mm，沉降速率0.224 mm/d；沉降最小点为JZ18点，累计沉降量为7.28 mm，沉降速率0.158 mm/d。

停止降水后：本阶段前期，建筑物仍保持一定沉降速率；选取1月1日～2月19日监测数据，共计50 d。本阶段5号沉降最大点为JZ15，累计沉降量为3.11 mm，沉降速率0.062 mm/d；沉降最小点为JZ18点，累计沉降量为2.84 mm，沉降速率0.057 mm/d。

截止至2月19日，1号楼最大沉降点为JZ15，累计沉降量为29.01 mm，最大差异沉降量为5.43 mm,建筑倾斜率0.48‰(JZ15与JZ18)。

4)7号楼沉降量曲线如图8所示。

基坑降水前：本阶段7号楼沉降最大点为JZ24，累计沉降量为1.14 mm，沉降速率0.044 mm/d；沉降最小点为JZ19点，累计沉降量为0.64 mm，沉降速率0.025 mm/d。

基坑降水期间：本阶段7号沉降最大点为JZ23，累计沉降量为2.51 mm，沉降速率0.055 mm/d；沉降最小点为JZ20点，累计沉降量为1.83 mm，沉降速率0.040 mm/d。

停止降水后：本阶段前期，建筑物仍保持一定沉降速率；选取1月1日～2月19日监测数据，共计50 d。7号楼沉降最大点为JZ21，累计沉降量为2.65 mm，沉降速率0.053 mm/d；沉降最小点为JZ19点，累计沉降量为1.77 mm，沉降速率0.035 mm/d。

截止至2月19日，7号楼最大沉降点为JZ20，累计沉降量为11.84，最大差异沉降量为2.0 mm,建筑倾斜率0.24‰(JZ19与JZ20)。

5)根据以上建筑物沉降监测数据分析认为：依据DGJ32/T J18—2012建筑物沉降、垂直度检测技术规程第5.0.5.4条规定：“沉降是否进入稳定状态，应由沉降量及时间关系曲线判定。当最后100 d或最后两个检测周期的沉降速率小于0.01 mm/d～0.04 mm/d时，可认为已进入稳定阶段，对于软地层二级、三级多层建筑以0.02 mm/d～0.04 mm/d，高层和一级建筑以0.01 mm/d为稳定阶段标准”[5]。降水前，东侧1号、3号、5号楼沉降未达到稳定阶段，7号楼沉降基本达到稳定阶段。

基坑降水期间，东侧1号、3号、5号、7号建筑物沉降速率较降水前有一定提高。

停止降水后，建筑物沉降呈减缓趋势，沉降速率逐渐恢复至(部分点略低于)降水前水平。

目前建筑物处于整体沉降，未出现显著倾斜。

7 结语

利用监测信息及时掌握支护结构及周边环境的变化趋势，充分发挥优化设计并及时反馈指导施工的作用。本项目中，根据监测数据分析表明：降水前，东侧1号、3号、5号楼沉降未达到稳定阶段；止水帷幕在遇障碍区域存在一定的渗漏点，基坑降水导致外侧水位下降，加剧了东侧建筑物沉降速率；建筑物处于整体沉降状态，未出现显著倾斜；停止降水后，建筑物沉降速率逐渐恢复至降水前。