某基坑边坡沉降及周边建筑物沉降研究分析

蔡在宁 赵大威

(1.张家口市鼎力岩土治理有限公司，河北 张家口 075000；2.张家口市金石岩土工程技术有限公司，河北 张家口 075000)

0 引 言

我国经济发展进入高速发展期，经济的迅速进步带动着建筑物、建筑群的出现，然而对建筑物以及建筑群的建设过程中，基坑的安全性影响着整个建筑物的安全性，因此地基处理成为建筑物建设过程中的重要一步，其涉及的学科种类繁多，并与市政工程紧密相关，因此大多建设单位对基坑的开挖以及支护尤为重视.同时国内学者对基坑的安全性进行了密切的研究.魏智勇等[1]利用FLAC3D软件分析了是否有渗流作用下基坑周围地表沉降的影响，并用实测数据对模拟结果进行对比总结，为工程施工提供了经验.董公何等[2]通过时间序列法的原理建立模型，同样通过实测数据对沉降的规律进行了总结，指出通过时间序列法可以有效的预测基坑周边地表的沉降.刘聪裕[3]在软土地区通过实测方法对支护结构的不同位置的沉降位移进行了实测，系统的分析了基坑的安全性.刘晓玉等[4]通过有限元分析方法对基坑支护工程的施工结果建立模型，通过分析开挖过程中的地表沉降等有关位移、沉降量，并总结了各个相关参数之间的关系.柴海博[5]通过数值模拟与现场实测结合的方法对基坑周边地表沉降、立柱沉降等位置进行了重点研究，并指出在基坑地表附近的地表沉降呈现出凹槽型.袁志明[6]通过数值分析的方法指出：时间、历史数据以及临近点沉降变形之间有着紧密的关联性.俞钦钦等[7]通过对城市地铁深基坑旁边建筑物的沉降量进行了监测，结果表明：深基坑的开挖完成对深基础建筑物和浅基础建筑物的沉降影响不同.吕磊等[8]通过不同的神经网络模型对佛山地铁站3号线中某地铁站的周边地表沉降进行了预测，指出：对于短期的地表沉降措施，灰色神经网络有更好的预测作用.

由上可见，基坑开挖所引起的沉降是大多学者所研究的对象研究方法多数采用了现场实测、数值分析的方法，由此可见，基坑沉降的问题得到了大多数学者的重视，其安全稳定系数不仅涉及本体建筑物的安全，还影响着临边建筑物的安全.本文在现场实测基坑坡顶土体、邻近现有建筑物的沉降数据基础上对基坑的沉降变化情况进行分析，对基坑沉降的变化趋势进行总结.

1 工程概况

1.1 场地概况

场地的土层情况自上而下依次为：杂填土、粉土层、卵石层.其中：杂填土层位于基坑开挖地表位置，层厚的范围在0.5～3.7m之间，该土层中大部分为粉土混合大量的生活垃圾、建筑垃圾.粉土层位于杂填土层下，竖向分布情况均匀，层厚变化情况为0.5～6.0m之间.卵石层位于基坑底部位置，未揭穿.场地地下水位于地表以下50m处，基坑开挖过程中并未挖到地下水，基坑位置地下水位历史最高为地下48m，基于以往历史地下水数据，忽略地下水对基坑开挖的影响.基坑开挖深度为8.3m～11.25m.现场采用喷射混凝土、锚杆、钢筋网的措施来固定基坑四周土体.

1.2 监测方案

基坑开挖所引起的沉降问题是随着基坑的开挖而变化的.因此监测开挖过程中的沉降问题也是工程监测的重点对象.进而预测工程的安全性以及发生危险情况时采取必要的措施.检测频率如表1所示.

表1 基坑监测频率

如表1所示，在基坑开挖的初期以及基坑开挖到底的情况下测量的频率较高，为的是在基坑开挖的初期通过高频率的测量来分析、预测基坑周边土体的稳定情况，当基坑开挖到底时，测量评率逐渐降低，原因为此时的土体具有较好的稳定性，沉降量的观测并不需要高频率进行测量.图1为观测点的布置.

图1 监测点布置情况

如图1所示，基坑周边地表沉降点的分布主要分布在基坑周边地区，A1～A3为测量的基准点.PX、PD为所设置的沉降测量点.采用二等水准观测技术要求对观测点进行观测.每个观测点的距离为15m～20m，利用电钻钻孔、植筋胶对水准标志点进行设置，在进行首次测量观测时，取两次观测的的平均值作为测量的初始值，同时闭合差也要满足二等测量技术的要求.

2 测量结果及分析

2.1 基坑周边土体沉降量分析

按照测量的技术要求对基坑周边监测点沉降进行测量，测量的数据见图2～图8所示.

图2 PD1～PD4号点竖向沉降量变化图

图3 PD5～PD8号点竖向沉降量变化图

图4 PD9～PD12号点竖向沉降量变化图

图5 PD12～PD16号点竖向沉降量变化图

图6 PD17～PD20号点竖向沉降量变化图

图7 PD21～PD24号点竖向沉降量变化图

图8 PD25～PD28号点竖向沉降量变化图

综合分析图2～图8，可以看出随着时间的增加，各个观测点的沉降系数均呈现出增加的趋势，其中观测点5-20的沉降位移在16天左右的时间出现了瞬间下降的趋势，其原因为测量的基准点更换，对观测点1-测点4、观测点21-测点28的影响可以忽略不计.在图中同样可以看出，在基坑开挖相对较浅的前期，测量次数基本为1天1次，随着开挖深度的增加，基坑坡顶的竖向位移增加明显，沉降量的增加速度较快.以测点1-测点4为例，当时间在50天左右附近，坡顶的竖向位移变得缓慢，增加速度很小，此时基坑周围土体的稳定性较好，基本不发生沉降.而其他测点的位移出现了反常的现象，以测点9-测点10为例，在86天左右的时间沉降量的增加速度出现了少量的回弹，其原因为是施工机械的入场使得部分测点的沉降量增加.

2.2 基坑周边建筑物沉降分析

图中PX点设置在基坑邻近小区的靠近基坑侧，用以测量后续的建筑物沉降问题.同样通过数据分析对各个测点的观测的沉降数据进行统计分析，其沉降累计变化情况见图9～图10所示.

图9 PX1～PX4号点竖向沉降量变化图

图10 PX5～PX8号点竖向沉降量变化图

由图9～图10可以看出，在基坑开挖进行中和后续基坑开挖到底完成的一段期限内，邻近小区的累计沉降量变化很小，但整体是在随着天数的增加而增加的.但和基坑坡顶部分土体的累计沉降量对比下，其增加的幅度较小.不同于基坑周边土体的沉降量，周边建筑物的沉降量在天数为30天左右的时间就达到了稳定状态，在之后的时间内，其沉降量几乎不存在增加的现象.建筑物的沉降稳定状态相比于基坑周边土体提前.

3 结 语

本文在通过统计分析基坑现场实测数据的累计沉降量的基础上，对基坑坡顶土体的沉降量和邻近居民住宅小区的沉降量进行了分析，并得出了以下有关沉降量的变化趋势的结论：

(1)在基坑开挖初期以及基坑开挖完成后的一段时间内，基坑坡顶土体的沉降量以及周边建筑物的沉降量增加趋势明显.然而30天之后，沉降量的增加趋势缓慢，土体正逐渐达到稳定状态.

(2)周边建筑物达到沉降稳定状态的时间要早于基坑周边土体的沉降稳定时间.

(3)基坑施工质量较好，土体在预期内达到了稳定的状态.