林 莉，王小軍，劉凱文

（1.昆山市建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心，江蘇 昆山 215337；2.昆山市城市軌道交通工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，江蘇 昆山 215337；3.蘇州科技大學(xué)土木工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215000）

0 引言

在現(xiàn)代化城市建設(shè)中，高層建筑、地鐵項(xiàng)目等工程日益增多，也使深基坑工程向著更寬、更大、更深的方向發(fā)展［1］。深基坑工程作為國家規(guī)定的具有較大危險(xiǎn)性的工程之一，在開挖施工過程中往往會引起支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力變化、產(chǎn)生位移以及基坑內(nèi)外土體變形等情況發(fā)生，因此風(fēng)險(xiǎn)性較大，稍有不慎，不僅將危及基坑本身安全，而且會殃及臨近的建筑物、構(gòu)筑物、道路橋梁和各種地下設(shè)施，造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響往往十分嚴(yán)重［2，3］。基坑監(jiān)測不到位，往往會造成重大的安全事故發(fā)生。本文主要以某酒店深基坑為例，闡述深基坑監(jiān)測的要點(diǎn)，研究基坑開完變形的規(guī)律，供類似工程的監(jiān)測實(shí)踐參考。

1 工程概況

主體建筑物為一棟 68.5 m×32 m 橢圓形辦公樓（14 層），一棟 109 m×11.5 m 弧形五星級酒店（13 F），另有占地面積 222 m×212 m 不規(guī)則地下室（局部有夾層）。結(jié)構(gòu)為框架剪力墻，基礎(chǔ)型式采用樁筏基礎(chǔ)。本地下室基坑周長總計(jì)約 835 m，地下室面積約為 34 171 m2，基坑開挖深度為 11.85～12.35 m，周邊居民小區(qū)密集，地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜。如基坑開挖不當(dāng)，則會對周邊環(huán)境造成嚴(yán)重影響，甚至帶來危害。

2 基坑監(jiān)測內(nèi)容

本工程基坑開挖深度最大為 12.35 m，屬深大基坑范疇，依據(jù)規(guī)范［4，5］及基坑周邊圍護(hù)結(jié)構(gòu)的要求，本基坑安全等級和基坑監(jiān)測等級均為一級?；颖O(jiān)測項(xiàng)目包括：①圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻頂水平位移和垂直位移監(jiān)測，共布設(shè) 29 個(gè)測點(diǎn)；②圍護(hù)樁深層水平位移、坑外土體深層水平位移監(jiān)測，共布設(shè) 38 個(gè)測點(diǎn)；③支撐軸力監(jiān)測，共布設(shè) 32 個(gè)測點(diǎn)；④基坑內(nèi)、外地下水位監(jiān)測，共布設(shè) 36 個(gè)測點(diǎn)；⑤周邊建（構(gòu)）筑物垂直位移監(jiān)測，共布設(shè) 45 個(gè)測點(diǎn)；⑥周邊重要市政管線及道路變形監(jiān)測，共設(shè)有 46 個(gè)測點(diǎn)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)共設(shè) 5 個(gè)，分布在 3 倍基坑開挖范圍以外，具體監(jiān)測點(diǎn)平面布置如圖 1 所示。

圖1 基坑監(jiān)測點(diǎn)平面布置示意圖

3 監(jiān)測結(jié)果及分析

現(xiàn)場監(jiān)測工作于 2016 年 6 月初開始，2019年 6 月 25 日完成所有監(jiān)測工作，工期約 3 年，獲得了大量監(jiān)測數(shù)據(jù)，本文選取了從基坑開挖到第一道支撐拆除期間的典型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

3.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻頂位移

工程圈梁水平位移正常，均未超過設(shè)計(jì)報(bào)警值，主要時(shí)間段水平位移監(jiān)測成果圖如圖 2、圖 3 所示。從圖中可知，水平位移曲線整體呈現(xiàn)“S”型，在施工后期數(shù)據(jù)趨于平緩，最大水平位移值為 20.9 mm，W20# 點(diǎn)，位于基坑南側(cè)中部。圈梁水平位移速率也較小，均未超過設(shè)計(jì)報(bào)警值，說明第一道水平支撐起到了應(yīng)有的力學(xué)作用，在拆除第一道支撐時(shí)，換撐也起到了較好的作用。但在圖 3 中，能夠明顯看出 17.12.22 這個(gè)時(shí)間段的數(shù)據(jù)呈突升狀，這是因?yàn)閮傻阑炷林尾鸪?，?yīng)力釋放導(dǎo)致圈梁水平位移速率陡增。

圖2 水平位移曲線圖

圖3 水平位移速率圖

基坑開挖時(shí)，由于卸荷及土體的應(yīng)力釋放，引起坑底土體向上回彈，使工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部發(fā)生上浮，監(jiān)測數(shù)據(jù)如圖 4、圖 5 所示。圖中上升最大值為 21.45 mm ，W20# 點(diǎn)，位于基坑南側(cè)中部。從豎向位移速率的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，在基坑開挖到底時(shí)，由于基坑底部隆起，導(dǎo)致圈梁上升速率陡增，如圖 5 中 17/5/15，累計(jì)變化量達(dá)到最大值，待底板澆筑完成后，圈梁幾乎穩(wěn)定不變，沉降數(shù)據(jù)值也趨于平緩。

圖4 豎向位移曲線圖

圖5 豎向位移速率圖

3.2 深層水平位移

工程深層水平位移較大，相比之下，坑外土體位移比圍護(hù)樁位移大?；娱_挖第一層土（約 2.7 m 深）時(shí)，基坑深層水平位移較小，其值為 14.77 mm，CX20# 孔（后期因坑外加固被破壞），位于基坑?xùn)|側(cè)中部；基坑開挖第二層土體深層位移有所增加，最大深層位移值為 26.81 mm，CX23# 孔，深度 9.5 m 的位置，位于基坑?xùn)|南部位；當(dāng)基坑開挖至底板位置時(shí)，水平位移增速較大，最大達(dá)到了 64.12 mm，CX23# 孔，深度 14.0 m 的位置，位于基坑?xùn)|南角；由于基礎(chǔ)底板未澆筑，深層位移繼續(xù)增加，但幅度不大。底板澆筑完畢到拆除第二道水平支撐的時(shí)間段內(nèi)，深層位移變化不大；拆除第二道水平支撐后，深層位移又有明顯增加。CX23# 孔位移曲線圖如圖 6 所示。

圖6 CX23# 孔深度-位移曲線圖

3.3 支撐軸力監(jiān)測

工程支撐軸力變化較大，多數(shù)超過設(shè)計(jì)軸力控制值的 80 %。如圖 7 所示。在圖 7 中可以看出，支護(hù)樁內(nèi)力變化呈“S”形，隨著開挖施工的進(jìn)展，軸力值一直在增大，到最后一道支撐做完，慢慢趨于穩(wěn)定值。

圖7 軸力曲線圖

3.4 基坑內(nèi)、外地下水位

工程在基坑進(jìn)行降水期間坑外地下水位變化明顯，特別是微承壓水的變化很大，這是基坑周邊環(huán)境下沉較大的一個(gè)因素。如在降水期間 SW5-2# 孔和 SW1-10# 孔的水位變化非常明顯，基坑降水過程中，位于基坑西側(cè)中部（SW5-2# 孔附近）的兩口降水井（98#、99#）出水量異常大，為其余井出水量的 5 倍以上，說明坑內(nèi)降水使得坑外水位下降非常明顯。水位變化曲線如圖 8、圖 9 所示。

圖8 SW5-2# 孔水溫變化曲線圖

圖9 SW1-10# 孔水位變化曲線圖

3.5 周邊建筑物垂直位移

受基坑變形和降水引起的地下水位下降等因素影響，工程基坑周邊建筑物沉降量很大，周邊建筑累計(jì)沉降量最大值已達(dá) 139.55 mm，CF5-2# 點(diǎn)，位于基坑?xùn)|側(cè)。該棟建筑為一層建筑（磚混結(jié)構(gòu)），基礎(chǔ)為天然地基，是距離基坑最近的房屋建筑（距離約 5 m）。

基坑開挖過程中，位于基坑?xùn)|側(cè)坑壁曾出現(xiàn)過兩次流砂現(xiàn)象，均在基坑挖取最后一層土?xí)r出現(xiàn)，如圖 10 所示。第一次產(chǎn)生流砂時(shí)基坑周邊房屋沉降較小，沒有受到明顯影響，但基坑邊圍墻外側(cè)綠化帶土體出現(xiàn)明顯下陷，并出現(xiàn)明顯裂縫；第二次產(chǎn)生流砂時(shí)，位于基坑?xùn)|側(cè)的 CF3-1# 點(diǎn)2 d 沉降量為 8.34 mm，沉降速率達(dá)到 4.170 mm/d，速率突然增大，說明此次基坑側(cè)壁流砂對③#樓影響較大。但此次流砂被施工單位及時(shí)堵住，后期監(jiān)測 CF3-1# 點(diǎn)沉降速率明顯減小。

圖10 坑壁流砂示意圖

此外，位于基坑?xùn)|側(cè)南部的其余 4 棟居民住宅樓（5～7 F）以及位于基坑北側(cè)的一棟 7 層居民住宅樓沉降量也很大，最大沉降量均超過 100 mm。從基坑施工時(shí)間節(jié)點(diǎn)來分析基坑周邊建筑沉降，基坑在進(jìn)行第一次降水、挖取第二層土和挖取第三層土 3 個(gè)時(shí)間段沉降量最大，各時(shí)間段最大沉降量分別為 25.02、21.69、45.00 mm。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，基坑施工對周邊建筑影響存在“滯后”狀。如基坑在第一次降水停止后到次年開工期間（約 3 個(gè)半月），周邊房屋仍然在下沉，而不是基坑停止降水后房屋下沉就立即停止；另在基礎(chǔ)全部回填后很長一段時(shí)間內(nèi)，基坑周邊建筑仍在下沉，并且許多建筑沉降速率仍然未達(dá)到 JGJ 8－2016《建筑變形測量規(guī)范》中規(guī)定的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。

4 監(jiān)測結(jié)論及建議

通過對本工程基坑的監(jiān)測，可發(fā)現(xiàn)如下問題：圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形較大，圍護(hù)樁深層水平位移、支撐軸力等均超過設(shè)計(jì)報(bào)警值。因坑底隆起而引起的立柱上浮非常明顯，圍護(hù)樁也是普遍上浮?？油馔馏w深層水平位移較大，超過報(bào)警值。深層水平位移最大值均出現(xiàn)在坑底標(biāo)高±2.0 m 范圍內(nèi)。在降水期間，坑外微承壓水水位下降明顯，說明止水帷幕沒有達(dá)到預(yù)期的止水效果。基坑周邊房屋、道路及管線沉降很大，超過報(bào)警值許多。

建議在基坑施工過程中，應(yīng)注意保護(hù)好監(jiān)測點(diǎn)（孔），以免數(shù)據(jù)脫節(jié)，影響對基坑狀態(tài)的準(zhǔn)確評價(jià)；基坑在降水過程中，應(yīng)做到按需降水，只要保證水位下降到開挖面以下約 1.0 m 即可，在開挖深度較淺時(shí)，不必將抽水泵放到降水井底，以免因抽水過多而引起的周邊環(huán)境的下沉；開挖到底后，應(yīng)加緊墊層和基礎(chǔ)底板施工，在底板施工后，基坑本身的變形速率以及周邊環(huán)境的變形速率就會明顯減小；基坑支撐拆除前，換撐應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，可以考慮先回填部分土體，以減少拆撐時(shí)圍護(hù)樁應(yīng)力釋放而帶來的基坑及周邊環(huán)境變形。

5 結(jié)語

隨著各大、中城市開始修建地鐵，地質(zhì)條件較差的地區(qū)開展深基坑工程難度較大，因此在施工過程中對地下連續(xù)墻的水平位移以及周邊沉降的監(jiān)測必不可少。在基坑施工中，采用一定的監(jiān)測手段，可以減少施工的盲目性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工過程中的異常并報(bào)警，保證基坑的安全施工。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)的搜集分析為基坑支護(hù)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)提供充分的依據(jù)也有可能達(dá)到意想不到的效果。Q