（中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院 湖南長沙 410007）

0 引言

將開挖深度大于5.0m 或開挖深度雖未超過5.0m，但地質(zhì)條件、周圍環(huán)境和地下管線復(fù)雜，或影響毗鄰建筑物安全的基坑視為深基坑。

深基坑工程不僅只是建筑工程的一部分受到重視，更因?yàn)樯罨庸こ痰陌踩婕肮舶踩?，如周邊建筑物和道路的安全，并影響到社會安定與群眾生活。深基坑工程與其它結(jié)構(gòu)工程相比，不安全因素較多，所以深基坑工程除認(rèn)真周到的設(shè)計外，工程施工和使用過程的監(jiān)測顯得十分重要，通過施工中準(zhǔn)確及時的監(jiān)測信息，判斷工程的安全狀態(tài)，可以指導(dǎo)基坑開挖和支護(hù)，優(yōu)化施工工藝并有利于及時采取應(yīng)急措施，避免基坑事故的發(fā)生。

本文結(jié)合長沙市高升商務(wù)樓深基坑工程施工過程中的監(jiān)測記錄，介紹基坑護(hù)壁的水平位移的監(jiān)測和周邊建筑物沉降監(jiān)測，并結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析深基坑護(hù)壁變形的規(guī)律及深基坑施工對周邊建筑物沉降的影響。

1 工程概況

長沙市高升商務(wù)樓位于長沙市雨花區(qū)紅星商圈湘府路上，雨花區(qū)地處長沙市東南部，長株潭三市融城核心地帶，占據(jù)了長沙市東、南兩個方向出城口的主通道，國家級交通走廊京珠高速、京廣鐵路在長沙版圖之中主要分布于此，如今武廣高速也在此設(shè)站，籌備中的滬昆鐵路站亦經(jīng)過此地，地鐵2號線從這里出發(fā)，連接?xùn)|西，長株潭城際軌道在萬家麗路與城區(qū)交通銜接；加之武廣國際新城規(guī)劃為立體交通新城等，皆建立在四通八達(dá)的交通環(huán)境之中。

該深基坑南側(cè)鄰近道路，北、東和西側(cè)鄰近居民住宅，其平面近似為矩形，基坑開挖深度為5m～8m左右，地勢越有起伏，呈東高西低之勢。地基土層主要分布有粉砂～粉土，淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。

2 基坑工程的變形監(jiān)測

2.1 監(jiān)測的目的及內(nèi)容

在深基坑的開挖過程中，護(hù)壁結(jié)構(gòu)及其周邊土體可能發(fā)生較大變形，從而導(dǎo)致周邊道路及其建筑物產(chǎn)生大的沉降等，甚至引起基坑的破壞，產(chǎn)生事故。該工程基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，因此在基坑開挖的過程中，施工方請中南大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院相關(guān)人員通過對基坑護(hù)墻的坡頂水平位移及周邊建筑物的沉降進(jìn)行監(jiān)測，掌握基坑護(hù)壁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的變化規(guī)律，為控制施工對周圍環(huán)境的影響提供判斷數(shù)據(jù)，將實(shí)時監(jiān)測情況匯報給委托方并依數(shù)據(jù)預(yù)警，確保基坑及周邊建筑物的安全。

根據(jù)基坑開挖深度，護(hù)壁結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，遵照相關(guān)規(guī)范與設(shè)計文件要求，從2009年1月至10月進(jìn)行了二期基坑護(hù)坡監(jiān)測，利用工地中兩個基準(zhǔn)站(GC1和GC2) 主要對基坑的護(hù)壁上布設(shè)的21個變形點(diǎn)(PJ1、PJ2、PJ3、PJ4、PJ17、PJ19和新布設(shè)點(diǎn)：PJ30 ～PJ44)的水平位移進(jìn)行監(jiān)測，并對基坑周邊的四棟樓房中布設(shè)的19個變形點(diǎn)(2棟樓：J13、J14、J15、J16、J17；3棟樓：J8、J9、J10、J11、J12；12棟樓：J5、J6、J7；13棟樓：J1、J2、J3、J4、J18、J19)進(jìn)行沉降觀測。

2.2 監(jiān)測儀器

普通工程測量中誤差限差通常在數(shù)毫米，而正常情況下基坑施工中的環(huán)境變形速率可能在0.1mm/d 以下，要測到這樣的變形精度，普通測量方法和儀器是不能勝任的，因此這次基坑施工中的基坑護(hù)壁的水平位移的監(jiān)測使用了經(jīng)檢驗(yàn)合格的SOKKIA NET05 全自動全站儀，其采用索佳獨(dú)特的獨(dú)立角度校正系統(tǒng)技術(shù)和增強(qiáng)的絕對編碼度盤技術(shù)，測角精度為，測距精度為，能夠安全可靠地自動監(jiān)測已竣工或正在建設(shè)中的大型構(gòu)造物，大大縮短了觀測時間，降低了勞動強(qiáng)度，提高了工作效率；基坑附近建筑物的沉降觀測使用了經(jīng)檢驗(yàn)合格的TOPCON DL101 數(shù)字水準(zhǔn)儀，其精度能達(dá)到0.4mm，非常適合于高精度的變形監(jiān)測。

2.3 監(jiān)測方法

2.3.1 基坑護(hù)壁坡頂水平位移監(jiān)測。水平位移監(jiān)測根據(jù)現(xiàn)場情況采用了AutoMoS(Automatic Monitoring System)自動變形監(jiān)測系統(tǒng)，由日本SOKKIA 公司自動型NET 系列的全站儀、AutoMoS 軟件、計算機(jī)等構(gòu)成。通過該系統(tǒng)對基坑護(hù)壁上布設(shè)的21個變形點(diǎn)的水平位移進(jìn)行了自動監(jiān)測，達(dá)到了較高的觀測精度。

2.3.2 基坑周邊建筑物的沉降監(jiān)測?；娱_挖過程中，由于原來的土壓力平衡被破壞，地下水位失衡，必然引起周邊建筑物沉降。為保證基坑周邊建筑物的安全，本次沉降觀測使用了TOPCON DL101 精密數(shù)字水準(zhǔn)儀，并配備專用的銦鋼水準(zhǔn)尺進(jìn)行精密水準(zhǔn)測量。沉降觀測利用監(jiān)測控制網(wǎng)中的兩個基準(zhǔn)點(diǎn)(GC1 和GC2)，采用附合水準(zhǔn)路線往返觀測，在完成初始值觀測后，沿水準(zhǔn)路線做好置鏡和立尺位置的標(biāo)記，沉降觀測是重復(fù)性極強(qiáng)的測量工作，每次觀測時都需要調(diào)整前后視距，以提高觀測效率。采用這種方式對基坑周邊的四棟樓中布設(shè)的19個變形點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測成果的等級均達(dá)到二等水平。

2.4 監(jiān)測頻率及預(yù)警值

基坑監(jiān)測頻率及時間安排根據(jù)基坑工程不同施工工況來確定[6]，具體見表1。

表1 基坑監(jiān)測頻率表

基坑周邊的建筑物的沉降觀測的測頻為一星期一次。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范以及結(jié)合考慮基坑規(guī)模、工程地質(zhì)條件等因素，本工程的預(yù)警值的確定如下：

(1)護(hù)墻結(jié)構(gòu)水平位移速率連續(xù)幾天急劇增大，達(dá)到或超過2mm/d；

(2)護(hù)墻結(jié)構(gòu)水平位移累計值超過規(guī)范要求，最大位移超過30mm；

(3)建筑物沉降速率連續(xù)幾天急劇增大，達(dá)到或超過2mm/d；

(4)建筑物沉降累計值超過規(guī)范要求，最大位移超過20mm。

2.5 監(jiān)測結(jié)果分析

基坑開挖澆筑過程中，從2009年1月至2009年10月共進(jìn)行了10個月的基坑二期護(hù)壁的水平位移監(jiān)測以及周邊建筑物的沉降監(jiān)測。下面分別從基坑護(hù)壁的水平位移監(jiān)測和周邊建筑的沉降這兩個方面進(jìn)行總結(jié)和分析。

2.5.1 基坑護(hù)壁的水平位移監(jiān)測值。通過對基坑護(hù)壁變形點(diǎn)的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)基坑護(hù)壁的變形數(shù)據(jù)主要表現(xiàn)在往基坑內(nèi)方向上(X軸方向上)的變形。因此選取2009年5月28日至2009年8月12日共83 天的部分點(diǎn)在X軸方向上的監(jiān)測數(shù)據(jù)來對此深基坑的形變進(jìn)行分析。GC1號站監(jiān)測的深基坑護(hù)壁坡頂上的變形點(diǎn)PJ41、PJ42 和PJ43 在X軸方向上的位移見圖1。GC2號站監(jiān)測的深基坑護(hù)壁坡頂上的變形點(diǎn)PJ32、PJ33 和PJ35 在X軸方向上的位移見圖2。

從圖1中可以看出，變形點(diǎn)PJ41、PJ42 和PJ43在55～65 這連續(xù)幾天的數(shù)據(jù)異常，形變率很大，超過了預(yù)警值，需建議施工方提前做好預(yù)防措施，且其變形還在不斷增加，因此需要對這些點(diǎn)要進(jìn)一步監(jiān)測。從圖2中可以看出變形點(diǎn)PJ32、PJ33 和PJ35 在35～45 這連續(xù)幾天的數(shù)據(jù)異常，其變化率也超過了預(yù)警值，同樣存在安全隱患，需將此情況反饋于施工方，指導(dǎo)基坑施工程序。可見，這些變形點(diǎn)之間的基坑護(hù)壁在7月份的水平位移比較大，可能對周邊建筑物的穩(wěn)定性造成影響。

由于圖2中的監(jiān)測點(diǎn)所在的基坑底板在8月份已經(jīng)澆好了，因此從圖2中還可以可以看出，監(jiān)測點(diǎn)從8月份開始趨近穩(wěn)定狀態(tài)，符合基坑護(hù)壁變形隨施工時間的變化規(guī)律[7]。但整個工程還沒有結(jié)束，附近基坑區(qū)域在施工過程中也會對其產(chǎn)生影響，因此仍然需要對這些變形點(diǎn)繼續(xù)監(jiān)測。

2.5.2 基坑周邊建筑物的沉降監(jiān)測值。為了分析基坑護(hù)壁水平位移的變化對基坑周邊建筑物的影響，選取了2009年1月至8月比較靠近變形點(diǎn)PJ41、PJ42、PJ43、PJ32、PJ33 和PJ35所在基坑護(hù)壁的2棟商務(wù)樓的監(jiān)測點(diǎn)J13 和J14 以及3棟商務(wù)樓的監(jiān)測

圖1 GCI號站監(jiān)測坡頂水平位移曲線

圖2 GC2號站監(jiān)測坡頂水平位移曲線

點(diǎn)J11 和J12的沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)來進(jìn)行分析。其沉降曲線見圖3。

圖3 商務(wù)樓的沉降曲線

從圖3中可見2棟樓的監(jiān)測點(diǎn)J13 和J14 以及3棟樓的監(jiān)測點(diǎn)J11 和J12的的形邊量較小，在安全范圍內(nèi)不會引起房屋開裂變形。在這期間J11的最大形變量接近0.12mm，J12點(diǎn)的最大形變量接近0.01mm，J13點(diǎn)的最大形變量接近0.08mm，J14點(diǎn)的最大形變量接近0.06mm，且這四個點(diǎn)的最大形變量發(fā)生的月份都是在7月份，可見基坑護(hù)壁上的變形點(diǎn)PJ41、PJ42、PJ43、PJ32、PJ33 和PJ35 在7月份的水平位移數(shù)據(jù)異常對其周邊樓房的沉降產(chǎn)生較大影響，致使2棟和3棟商務(wù)樓在7月份的沉降量較大。

3 結(jié)束語

基坑工程的變形監(jiān)測是基坑安全順利施工的有效手段，能夠確?；幼o(hù)壁和相鄰建筑物的安全，在出現(xiàn)異常情況時及時反饋，并采取必要的工程應(yīng)急措施，甚至調(diào)整施工工藝，同時積累工作經(jīng)驗(yàn)，為提高基坑工程的設(shè)計和施工的整體水平提供依據(jù)。因此，在基坑施工過程中利用先進(jìn)的監(jiān)測儀器，正確的監(jiān)測方法來對基坑護(hù)壁和相鄰的建筑物進(jìn)行全面、系統(tǒng)的監(jiān)測，從而掌握其變形的規(guī)律及特征是非常重要的。

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