李 翔 （安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，安徽 合肥 230031）

1 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市的地面空間越來越少。因此由地面空間向地下空間發(fā)展是城市發(fā)展的必然趨勢，隨之而來的是日漸增多的基坑工程，基坑開挖難免會(huì)對相鄰建筑造成不同程度的損傷，這必然會(huì)給建筑物的安全使用帶來很大的隱患。初期的損傷是肉眼觀察不到的，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，可能會(huì)導(dǎo)致建筑物發(fā)生災(zāi)難性事故，產(chǎn)生極其惡劣的社會(huì)影響。本文采取兩種方法判定建筑物是否安全，一種是傾斜度監(jiān)測，另外一種是建筑物沉降觀測。在基坑開挖之前測定基坑影響范圍內(nèi)建筑物的傾斜度，一方面可以直接判斷建筑物傾斜度是否超限，以及建筑物是否處于安全狀態(tài)；另一方面可以記錄基坑開挖之前建筑物的初始狀態(tài)，用于與基坑開挖過程中建筑物傾斜度的對比，從而判斷基坑開挖對鄰近建筑物的影響程度。沉降觀測為一個(gè)持續(xù)的觀測過程，先是基坑開挖前采集初始數(shù)據(jù)，后是基坑回填，最終建筑物沉降趨于穩(wěn)定時(shí)結(jié)束觀測。監(jiān)測過程中可以直接通過累計(jì)沉降量、沉降速率以及相鄰觀測點(diǎn)沉降差來判斷建筑物是否處于穩(wěn)定狀態(tài)。最終相鄰觀測點(diǎn)的沉降差與傾斜度觀測的傾斜度變化量相互驗(yàn)證，共同判定建筑物的安全狀態(tài)。

本文以某基坑旁邊的一棟樓為例，利用水準(zhǔn)測量和自由設(shè)站法分別對建筑物的沉降和傾斜度進(jìn)行觀測，對觀測結(jié)果進(jìn)行分析，驗(yàn)證沉降觀測和傾斜度觀測的重要性。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

本基坑最大開挖深度為5.3m，基坑支護(hù)采用攪拌樁內(nèi)置H 型鋼+坑內(nèi)被動(dòng)區(qū)加固、鋼板樁+支撐的支護(hù)形式。基坑南側(cè)開挖深度影響范圍內(nèi)有多棟2 層磚混結(jié)構(gòu)民房，建造于2000 年左右。根據(jù)工程勘察報(bào)告，場地各土層自上而下依次為：①層雜填土，厚度0.6～2.4m；②層粉質(zhì)粘土，厚度0.4～2.0m；③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（淤泥），厚度5.4～10.3m；④層粉質(zhì)粘土，厚度0.4～3.5m；⑤層粉質(zhì)粘土混礫卵石，厚度1.9～7.8m。本項(xiàng)目地質(zhì)條件較差，為了及時(shí)了解居民樓的安全情況，受委托單位要求對基坑南側(cè)民房進(jìn)行沉降觀測和傾斜度觀測。本文以其中一棟樓為例，通過對沉降觀測數(shù)據(jù)與傾斜度觀測數(shù)據(jù)比對分析，評估建筑物的損傷情況。

2.2 沉降觀測

2.2.1 觀測點(diǎn)及布網(wǎng)設(shè)計(jì)

為了不影響觀測的成果，基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)布置在建筑物沉降變形影響區(qū)以外。根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，基準(zhǔn)點(diǎn)至少應(yīng)布置3個(gè)，以便后期監(jiān)測過程中相互校核，編號分別為CN1、CN2、CN3。假定CN1 作為本次觀測的基準(zhǔn)點(diǎn)，高程為10.0000m，其余各點(diǎn)高程均為相對于CN1 的高程。為保證基準(zhǔn)點(diǎn)的精度，每月對基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測。

沉降監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)盡量布置在柱或者承重墻等受力部位，建筑物四角應(yīng)布置沉降觀測點(diǎn)，同時(shí)應(yīng)方便監(jiān)測。沉降觀測點(diǎn)要能充分反映建筑物的沉降情況，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，結(jié)合建筑物實(shí)際形狀，在設(shè)計(jì)圖紙上標(biāo)注沉降觀測點(diǎn)，并依據(jù)標(biāo)好的點(diǎn)位圖在現(xiàn)場進(jìn)行布置。本工程在建筑物四周共布置6 個(gè)觀測點(diǎn)，編號依次為D1-D6，具體見圖1。

圖1 閉合水準(zhǔn)路線圖

2.2.2 觀測周期和精度要求

本次測驗(yàn)于2021-04-06—09-15進(jìn)行沉降觀測，共計(jì)觀測18 次。使用的儀器均經(jīng)過合法的儀器檢定機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定，儀器檢定合格且在有效期內(nèi)，本項(xiàng)目采用天寶DINI03 電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行二等水準(zhǔn)測量觀測。觀測時(shí)確保前后視距不大于50m，前后視距差不大于1.5m，前后視距累積差不大于3.0m，保證視線離地面超過0.55m。觀測數(shù)據(jù)處理結(jié)果均滿足表1的技術(shù)要求。

表1 沉降監(jiān)測主要技術(shù)要求

2.2.3 沉降觀測作業(yè)

為了減小觀測誤差以及保證觀測數(shù)據(jù)的測量精度，在確定好水準(zhǔn)觀測路線后，后續(xù)的每次觀測都應(yīng)按照固定的觀測路線實(shí)施。每次觀測前都應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求操作，前后視距差、累計(jì)視距差、往返測較差、閉合差等均需符合規(guī)范要求。儀器在每次觀測前均在露天的陰影下放置30min 左右，使儀器與外界氣溫趨于一致，減小溫度變化對儀器i角的影響；測量之前應(yīng)對儀器進(jìn)行不少于20次的單次測量預(yù)熱。每次測量前測定儀器的i 角，確定i 角小于15s 的情況下才會(huì)開始測量，同時(shí)應(yīng)固定測量儀器、人員、觀測時(shí)段等。

2.3 傾斜觀測

本次采用全站儀自由設(shè)站的方法對建筑物傾斜度進(jìn)行測量。根據(jù)規(guī)范要求，全站儀架設(shè)位置距建筑物的距離為1.5～2 倍建筑物高度。如圖2 所示，首先在合適的A1點(diǎn)架設(shè)全站儀正對墻面Ⅰ，找到測站點(diǎn)到墻面最短的水平距離，把該方向設(shè)為北方向，建立坐標(biāo)系。利用極坐標(biāo)的方法測量頂點(diǎn)與底點(diǎn)的坐標(biāo)以及高度，通過頂點(diǎn)與底點(diǎn)的X、Y 坐標(biāo)差與頂?shù)赘卟钪鹊玫浇ㄖ锏膬A斜度。本項(xiàng)目傾斜度一共觀測3 次，分別在基坑開挖之前、沉降觀測點(diǎn)累計(jì)沉降量超過預(yù)警值時(shí)、基坑回填之后沉降觀測點(diǎn)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

圖2 傾角觀測原理示意圖

3 觀測結(jié)果

3.1 沉降觀測結(jié)果

按照《工程測量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50026-2020）、《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ 8-2016）規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)對閉合水準(zhǔn)路線進(jìn)行觀測和內(nèi)業(yè)平差計(jì)算，各項(xiàng)數(shù)據(jù)均滿足規(guī)范要求。

利用平差改正后的高程數(shù)據(jù)計(jì)算出各監(jiān)測點(diǎn)的本次變化量、累計(jì)變化量、沉降速率，觀測結(jié)果表見表2及圖3。

表2 建筑物沉降觀測數(shù)據(jù)匯總表

圖3 建筑物累計(jì)沉降量—時(shí)間曲線圖

通過曲線圖可以很明顯地看出4 月底基坑開挖到底后的一段時(shí)間內(nèi)，鄰近基坑側(cè)的D4-D6 沉降速率較大，累計(jì)沉降量不斷增大，5 月20 日累計(jì)沉降量超過10mm 的預(yù)警值。6 月底至9 月份，沉降趨于穩(wěn)定。D1 與D6 號點(diǎn)沉降差最大，為12.2mm。兩點(diǎn)間距約8m，兩點(diǎn)間最大沉降差未超過規(guī)范允許的0.002L，即16mm。由此可以判定該建筑物目前尚能安全使用。

3.2 傾角觀測結(jié)果

傾角觀測的數(shù)據(jù)及計(jì)算出的相對斜率如表3所示。

表3 建筑物傾斜數(shù)據(jù)匯總表

通過表中的數(shù)據(jù)可以得出：在基坑開挖之前該樓有一定的傾斜，此方法測量建筑物整體傾斜度無法消除由于建筑物墻體砌筑不垂直、外立面粉刷層厚度不均勻而產(chǎn)生的誤差，所以在基坑開挖之前測得該建筑物有一定的傾斜度；通過3 次的測量數(shù)據(jù)可以很明顯地看出基坑的開挖確實(shí)造成了該棟建筑整體往基坑內(nèi)側(cè)傾斜，整體傾斜率小于《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ 8-2016）規(guī)定的0.4%，由此可以判定該建筑物尚能安全使用。

4 結(jié)語

沉降觀測是一個(gè)持續(xù)的過程，通過一段時(shí)間連續(xù)觀測算得相鄰觀測點(diǎn)沉降差，再根據(jù)兩點(diǎn)的水平間距，計(jì)算建筑物基礎(chǔ)在這一觀測時(shí)間段內(nèi)沿兩點(diǎn)連線方向的傾斜。此法只能獲得建筑物在某一固定時(shí)間段、固定方向的傾斜，無法評定建筑物整體傾斜。

采用自由設(shè)站法測得的建筑物傾斜為建筑物整體傾斜，此法有一定的弊端。由于大部分建筑物外墻都有粉刷層、保溫層以及一些裝飾材料等，這些材料在施工時(shí)很難保證從上到下厚度均勻一致，此種測量方法在實(shí)際應(yīng)用中都是直接忽略這些因素引起的誤差。

通過對兩種方法的比較，設(shè)想在基坑開挖過程中基礎(chǔ)的沉降跟建筑物整體傾斜是同步發(fā)展的。也就是說，在這一完整的觀測時(shí)間段內(nèi)，建筑物整體傾斜變化量為基礎(chǔ)差異沉降與粉刷層、裝飾層引起的誤差之和。這樣一來就可以求出粉刷層、裝飾層等引起的誤差，從而消除這種不可避免的誤差，更精確地測定建筑物整體傾斜度，達(dá)到精確評定建筑物安全性的目標(biāo)。