摘 要：【目的】為了保障基坑施工安全，需要對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)施變形監(jiān)測(cè)并對(duì)變化規(guī)律進(jìn)行研究?！痉椒ā恳孕锣l(xiāng)市某房建工程深基坑開挖為對(duì)象，結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)情況，通過建立變形測(cè)量控制網(wǎng)，對(duì)基坑開挖過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)形變情況及周邊建筑物沉降情況進(jìn)行定期監(jiān)測(cè)?！窘Y(jié)果】研究表明，圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體向基坑內(nèi)位移趨勢(shì)明顯，位移極大點(diǎn)隨開挖深度下移，本基坑最大位移離開挖面向下1～2 m；周邊建筑物變形位移量與至基坑的距離具有相關(guān)性，距離遠(yuǎn)則沉降量小，距離近則沉降量大，土方回填結(jié)束后沉降趨于穩(wěn)定?！窘Y(jié)論】針對(duì)基坑監(jiān)測(cè)探討了三類常見問題并提出了糾正措施，提高了基坑監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用的有效性，保證了基坑施工過程的穩(wěn)定性與安全性。

關(guān)鍵詞：基坑施工；變形監(jiān)測(cè)；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；建筑物沉降

中圖分類號(hào)：TU753" " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " "文章編號(hào)：1003-5168（2024）13-0065-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.13.013

Monitoring Analysis of Foundation Pit Retaining Structure

FENG Linlin ZHANG Bonan LIU Bin

（China Construction Seventh Engineering Bureau Co.， Ltd.， Zhengzhou 450000，China）

Abstract： [Purposes] In order to ensure the safety of foundation pit construction， it is necessary to monitor the deformation of foundation pit retaining structure and study the variation law. [Methods] Taking the deep foundation pit excavation of a housing construction project in Xinxiang City as an object， this paper combines the local geological conditions， and carries out regular monitoring of the deformation of the enclosure structure and the settlement of the surrounding buildings during the excavation of the foundation pit by establishing a deformation measurement control network. [Findings] It was found that： the wall of the enclosure structure to the pit displacement trend is obvious， the maximum displacement point moves down with the excavation depth， and the maximum displacement of the foundation pit is 1 ～ 2 m away from the excavation face; the settlement is small when the distance is far， and the settlement is large when the distance is close. The settlement tends to stabilize after the end of the backfilling of the earth.[Conclusions] This study discusses three types of common problems and proposes corrective measures for pit monitoring， which improves the effectiveness of the application of pit monitoring technology and ensures the stability and safety of the pit construction process.

Keywords： pit construction; deformation monitoring; enclosure structure; building settlement

0 引言

隨著我國城市化建設(shè)的發(fā)展，土地資源日趨緊張使充分開發(fā)利用地下空間成為城市化建設(shè)的目標(biāo)之一［1］。隨著地下空間開發(fā)的不斷推進(jìn)，基坑工程在數(shù)量上急劇增加，深度規(guī)模也不斷加大，同時(shí)基坑工程事故也頻發(fā)。唐業(yè)清等［2］對(duì)160起基坑事故進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明造成基坑事故發(fā)生最主要的原因是設(shè)計(jì)和施工問題，兩者占總數(shù)的80%以上。

合理的支護(hù)方案［3-4］、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)分析［5-6］、完善的施工技術(shù)［7］是基坑工程安全施工的保障。如何在狹小且緊鄰建筑物的復(fù)雜環(huán)境下組織施工，在保證基坑工程安全性的同時(shí)有效地控制周邊建筑物和土體的變形，這些都對(duì)基坑工程的設(shè)計(jì)和施工提出了更高的要求。本研究通過定期監(jiān)測(cè)基坑施工的形變數(shù)據(jù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)測(cè)危險(xiǎn)情況，并評(píng)估危險(xiǎn)的發(fā)展階段，為修正設(shè)計(jì)方案和保證施工安全提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

1 工程概況

該項(xiàng)目由10棟建筑物和一個(gè)大型地下車庫組成，建筑面積約10 000 m2。本次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)選用地下車庫基坑開挖階段所測(cè)數(shù)據(jù)，基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，5#至7#樓及10#樓主體均已施工完畢，建筑高度達(dá)125 m，北側(cè)10#樓與開挖基坑僅相隔 1.0 m，東側(cè)5#至7#樓距基坑僅2.0 m，這四棟樓是本次監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)部位，南側(cè)是大王村，西側(cè)是京廣鐵路，離基坑邊緣約50 m。

基坑設(shè)計(jì)開挖深度約10 m，主要采用鉆孔灌注加鋼支撐作為擋土結(jié)構(gòu)，采用深攪拌樁作為止水帷幕。設(shè)計(jì)要求基坑內(nèi)土方分層、分塊對(duì)稱開挖、先撐后挖，挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)輔碎石并澆筑混凝土墊層。本基坑工程主要特點(diǎn)為周邊環(huán)境復(fù)雜、支護(hù)面積大、周期長。工程概況如圖1所示。

2 基坑監(jiān)測(cè)方案

根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB 50497—2019）規(guī)定，基坑開挖深度大于等于5 m或小于5 m，但地質(zhì)情況和周圍環(huán)境復(fù)雜，以及需要監(jiān)測(cè)的基坑工程都應(yīng)進(jìn)行基坑監(jiān)測(cè)。為保證建筑基坑在整個(gè)施工和使用過程中安全可靠，并能較好反映監(jiān)測(cè)對(duì)象的實(shí)際狀態(tài)及其變化趨勢(shì)，需要進(jìn)行的主要變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括水平位移監(jiān)測(cè)、豎向位移監(jiān)測(cè)、深層水平位移監(jiān)測(cè)和傾斜監(jiān)測(cè)等。

2.1 控制網(wǎng)布設(shè)

控制點(diǎn)的布設(shè)點(diǎn)位應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的分布情況來確定，每個(gè)單位工程至少應(yīng)有三個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的控制點(diǎn)，工作基點(diǎn)應(yīng)選在相對(duì)穩(wěn)定的位置。該工程監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖2所示。

2.1.1 樁頂水平、豎向位移監(jiān)測(cè)。樁頂圈梁每隔15～20 m左右選擇一個(gè)點(diǎn)，共10個(gè)點(diǎn)，編號(hào)為WZ1～WZ10，設(shè)鋼釘作為測(cè)量標(biāo)志。

2.1.2 周圍建筑物沉降觀測(cè)。10#樓共布設(shè)6個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，編號(hào)為C1～C6。在東側(cè)基坑邊緣5#至7#樓每棟布設(shè)4個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，編號(hào)為C7～C18。

2.1.3 深層水平位移監(jiān)測(cè)。鉆孔埋設(shè)側(cè)斜管，基坑北邊埋設(shè)2根，東邊埋設(shè)5根，編號(hào)為CX1～CX7，側(cè)斜孔深度為20 m。

2.2 基坑監(jiān)測(cè)預(yù)警

基坑監(jiān)測(cè)預(yù)警主要包括以下幾方面：①基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁頂水平位移、豎向位移變化速率連續(xù)3 d達(dá)到4.2 mm/d，豎向位移變化量累計(jì)值為30 mm，水平位移變化累計(jì)值為35 mm。②周邊建筑物豎向位移變化速率2 mm/d或連續(xù)3 d達(dá)到1.4 mm/d，變化累計(jì)值為10 mm。③基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)支撐體系出現(xiàn)過大形變、壓彎、斷裂；基坑出現(xiàn)滲漏、流沙、管涌、隆起或陷落；基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)或周邊土體的位移出現(xiàn)異常情況等；鄰近建筑物的受力部分、周邊地面出現(xiàn)可能繼續(xù)發(fā)展以及擴(kuò)大的變形裂縫或較嚴(yán)重的突發(fā)裂縫時(shí)。

當(dāng)出現(xiàn)上列情況之一時(shí)，情況比較嚴(yán)重，應(yīng)立即停止施工，并對(duì)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊的保護(hù)對(duì)象采取應(yīng)急措施［8］。

2.3 基坑監(jiān)測(cè)方法

在基坑監(jiān)測(cè)中，建筑物及基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的豎向位移采用水準(zhǔn)儀測(cè)量，水平位移采用經(jīng)緯儀測(cè)量，圍護(hù)樁體深部水平位移采用測(cè)斜儀測(cè)量。

2.3.1 水平位移監(jiān)測(cè)。水平位移常用觀測(cè)方法有小角法、視準(zhǔn)線法、導(dǎo)線法、前方交會(huì)法等，本監(jiān)測(cè)采用視準(zhǔn)線法。視準(zhǔn)線法是沿基坑的每條直線邊建立軸線，并在直線邊上布設(shè)水平位移點(diǎn)，將軸線用經(jīng)緯儀投影至地面上，用鋼尺測(cè)量位移點(diǎn)到軸線的偏距E，某監(jiān)測(cè)點(diǎn)本次E值與初始的E值之差值即為該點(diǎn)累計(jì)位移量；本次E值與前次E值的差值為該點(diǎn)本次位移變化量。視準(zhǔn)線法的特點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，工程造價(jià)低，但精度低，不易實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)觀測(cè)，受外界條件影響大。

2.3.2 豎向位移測(cè)量。豎向位移監(jiān)測(cè)即沉降觀測(cè)，一般有幾何水準(zhǔn)法、液體靜力水準(zhǔn)法和三角高程等方法。根據(jù)本工程的結(jié)構(gòu)和地段特點(diǎn)，選擇幾何水準(zhǔn)法。在遠(yuǎn)離基坑區(qū)穩(wěn)定的地方選擇3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，用二等水準(zhǔn)精確測(cè)量其高差。在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)與工作基點(diǎn)之間采用二等水準(zhǔn)進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)2次取均值作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)的初始高程，上一次高程減去本次高程作為本期沉降量，初始高程減去以后每次高程為累計(jì)沉降量，向下為沉降的正方向［9］。

2.3.3 深層水平位移監(jiān)測(cè)?；娱_挖前，由鉆機(jī)在選定的點(diǎn)位上鉆孔到預(yù)定深度，將PVC側(cè)斜管埋入土體后填實(shí)。測(cè)量時(shí)，將BC-1型應(yīng)變式測(cè)斜儀（靈敏度為[0.48 mm/με0]）探頭與標(biāo)有刻度的信號(hào)傳輸線連接，信號(hào)線另一端與AY02型電阻式應(yīng)變儀相連，將測(cè)斜儀沿管內(nèi)的定向槽放入管中滑至管底，每隔0.5 m距離向上拉線讀取數(shù)據(jù)，傾角的變化由電信號(hào)轉(zhuǎn)換，經(jīng)處理換算后推算出測(cè)斜管各測(cè)點(diǎn)的位移值。

3 基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

3.1 樁頂位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

基坑從3月10日開始開挖，開挖深度約10 m，于5月1日回填土完畢，其間對(duì)基坑進(jìn)行水平位移觀測(cè)共計(jì)52次?；油练介_挖邊線距離北側(cè)建筑物較近，開挖過程中監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平位移量大，位移速率明顯加快。樁頂水平、豎向位移如圖3所示。由圖3（a）可知，監(jiān)測(cè)點(diǎn)WZ6、WZ7在3月15日—4月10日基坑向北開挖期間，水平位移變化率逐漸加快，為有效控制位移速率，施工方在觀測(cè)點(diǎn)WZ5、WZ6至WZ10分別進(jìn)行了鋼支撐加固措施，在4月7日左右變化速率明顯減緩。通過分析圖3（b）數(shù)據(jù)得出，監(jiān)測(cè)點(diǎn)WZ4至WZ10累計(jì)水平位移量超過預(yù)警值35 mm，監(jiān)測(cè)點(diǎn)WZ6-WZ10累計(jì)豎向位移量超過預(yù)警值10 mm，在施工過程中應(yīng)加強(qiáng)北側(cè)基坑的變形監(jiān)測(cè)并及早采取控制措施。

3.2 周邊建筑物沉降位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

本研究觀測(cè)周邊建筑物沉降共選取了18個(gè)點(diǎn)，均勻分布在4棟樓的四個(gè)角，其中10#樓布設(shè)6個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，編號(hào)為C1～C6，在東側(cè)基坑邊緣3棟住宅樓每棟布設(shè)4個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，編號(hào)為C7～C18。

從3月10日開始對(duì)周邊建筑物進(jìn)行沉降位移觀測(cè)，至4月30日觀測(cè)結(jié)束?；硬捎梅謱娱_挖，開挖方向由南向北，由西向東。在節(jié)點(diǎn)3月31日，第一層土方開挖至基坑北側(cè)及東側(cè)邊緣，基坑周邊建筑物每周沉降趨勢(shì)如圖4所示。由圖4可知，此段時(shí)間5#、6#、7#、10#樓平均沉降速率達(dá)0.3 mm/d，未達(dá)到監(jiān)測(cè)預(yù)警值2 mm/d，屬于沉降可控范圍內(nèi)。此后繼續(xù)開挖第二層土方，由圖4可知，此后四棟樓沉降速率明顯加快，平均沉降速率達(dá)0.36 mm/d。為保證開挖安全性，降低累計(jì)沉降量，采取鋼支撐加固圍護(hù)措施并放慢開挖速度，從4月7日開始，經(jīng)過連續(xù)觀測(cè)，累計(jì)沉降量呈收斂趨勢(shì)并趨向穩(wěn)定。

周邊建筑物沉降觀測(cè)點(diǎn)累計(jì)位移量除C1點(diǎn)，其余點(diǎn)都超過了預(yù)警值10 mm，其中累計(jì)位移量較大的為11.5 mm（C4、C10）和11.6 mm（C6），均離基坑邊緣較近。在基坑開挖完成后，依據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)每棟樓進(jìn)行了南北向沉降差計(jì)算，其中5#樓為0.5 mm，6#樓為0.4 mm，7#樓為1.3 mm，10#樓為1.8 mm，均未超過預(yù)警值20 mm，同時(shí)對(duì)四棟樓進(jìn)行裂縫觀察發(fā)現(xiàn)，墻體無裂紋。當(dāng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降量達(dá)到預(yù)警值時(shí)應(yīng)及時(shí)暫緩施工，尋找異常原因，待消除安全隱患后再進(jìn)行開挖工作。

3.3 深層水平位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

由測(cè)斜管水平位移值分析可知，在基坑深度10 m以內(nèi)，樁體的水平位移量變化較快，10 m以上逐漸減少，20 m深時(shí)基本無位移變化。其中樁體最大位移量存在于距離自然地面下2.0 m處，累計(jì)總位移變化量達(dá)27 mm，小于預(yù)警值35 mm，基坑開挖處于可控范圍內(nèi)。深層土體監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形曲線如圖5所示。由圖5可知，在基坑開挖過程中，樁體出現(xiàn)了一次較大的位移變化，是在節(jié)點(diǎn)3月31日，第一層土方開挖至基坑北側(cè)及東側(cè)邊緣時(shí)，由于斜撐下三角形支撐土體卸去，導(dǎo)致樁體向內(nèi)產(chǎn)生6～7 mm的位移量，在采取加固內(nèi)支撐措施及放慢開挖速度后，位移量逐漸降低。

結(jié)合樁頂水平位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在開挖時(shí)間段3月24日— 4月14日，樁頂?shù)钠骄瘴灰屏繛?.07 mm/d，樁身5 m以內(nèi)平均日位移量為1.21 mm/d，可見在基坑開挖過程中，樁身因受到土壓力產(chǎn)生了不均勻水平位移，容易產(chǎn)生樁身傾斜及斷裂風(fēng)險(xiǎn)，當(dāng)位移量變化較大時(shí)，應(yīng)采取措施對(duì)土體進(jìn)行加固，減少位移風(fēng)險(xiǎn)。

4 基坑監(jiān)測(cè)常見問題

4.1 監(jiān)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別不清

基坑周邊環(huán)境調(diào)查不充分造成風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別不全面。因此，在基坑監(jiān)測(cè)方案編制前，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)報(bào)告，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地踏勘，了解地層特性。對(duì)周邊環(huán)境，特別是對(duì)周邊建（構(gòu)）筑物、地下管線、地面地下軌道設(shè)施、市政橋梁、水體、堤壩等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定位及資料收集［10］。根據(jù)基坑監(jiān)測(cè)要求，核對(duì)設(shè)計(jì)圖紙基坑監(jiān)測(cè)范圍是否合理，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置是否符合規(guī)范和現(xiàn)場(chǎng)條件。

4.2 基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)的布置和埋設(shè)不規(guī)范

基準(zhǔn)點(diǎn)與工作基點(diǎn)埋設(shè)在不穩(wěn)定地層或基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)位置在基坑開挖影響之內(nèi)，造成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定、不可靠，導(dǎo)致無法真實(shí)反映基坑開挖位移變化情況。因此，基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)要根據(jù)地質(zhì)條件及保護(hù)對(duì)象和基坑開挖深度確定其到基坑邊距離，不得埋設(shè)在基坑開挖影響區(qū)內(nèi)，埋設(shè)距離一般在距基坑邊5倍開挖深度以外，在軟土地層可設(shè)置更遠(yuǎn)些。同時(shí)，基準(zhǔn)點(diǎn)與工作基點(diǎn)的埋設(shè)要牢固可靠。

4.3 輕視現(xiàn)場(chǎng)巡檢

在實(shí)際工作中輕視對(duì)基坑工程現(xiàn)場(chǎng)的巡視檢查，檢查內(nèi)容不全面、頻率低。現(xiàn)場(chǎng)巡視是工程安全監(jiān)測(cè)及預(yù)警的重要輔助手段。尤其在大雨天、大霧天等自然條件差不方便監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行工作時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)巡視的作用更加明顯。通過儀器監(jiān)測(cè)可以取得定量的數(shù)據(jù)，用于定量分析。巡視檢查則更加及時(shí)，可以起到定性、補(bǔ)充的作用，從而避免片面地分析和處理問題。

5 結(jié)論

本研究以新鄉(xiāng)市某房建工程為例，對(duì)基坑開挖時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)體系受力情況和形變情況及周邊建筑物的沉降情況進(jìn)行分析得出以下結(jié)論：①圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻體向基坑內(nèi)位移趨勢(shì)明顯，位移最大點(diǎn)隨開挖深度的增加向下移動(dòng)。②變形位移量與至基坑的距離呈負(fù)相關(guān)，基坑開挖過程中北側(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)較東側(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平位移量大，位移速率快?；颖O(jiān)測(cè)過程中，應(yīng)對(duì)基坑常見問題進(jìn)行規(guī)避，才能夠保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并反映基坑真實(shí)形變情況，有利于科學(xué)決策。

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