深基坑變形監測分析

武 蒙

(中鐵第六勘察設計院集團有限公司隧道設計分公司，天津 300031)

1 基坑工程簡介

建筑物施工需要一定的基礎，而基礎需要在一個相對安全、穩定的環境下施工，由此便有了基坑工程。基坑工程是指進行土方支護結構的建設、地下水的管控、信息化建設和環境保護，以確保地下結構施工過程中地下開挖形成的監控監測的安全、穩定。基坑分為深基坑和淺基坑，當前大型建筑施工工程所涉及的一般為深基坑。基坑深度的不斷增加及城市環境和地下管線復雜程度的增加，使得基坑變形監測工作尤為重要。基坑變形監測工作的及時性和準確性要求高，只有監測數據保證實時性、準確性，才能確保基坑工程安全、高效的進行。一旦延誤，后果往往難以彌補。

一般情況下，基坑監控量測的內容和監控量測項目都是根據場地的地質條件、基坑自身的安全等級、基坑所處環境、周圍建筑物的風險等級、地下管線的復雜情況以及圍護結構類型確定的。隨意的增加或者刪減監測項目，都有可能威脅基坑自身的安全，導致安全事故發生。

2 基坑變形監測的重要意義

通過基坑監測，取得地表沉降、樁頂沉降、樁頂水平位移、樁體水平位移、支撐軸力等監測數據，結合建筑物沉降、地下管線沉降等情況對基坑的安全性和穩定性進行分析，把分析結果上報業主并及時上傳監測系統［1］，使施工能夠信息化，基坑工程的結構和周圍環境的安全才得以保證，從而將基坑施工有效的控制在一個安全的范圍內，達到減少基坑施工對周邊建(構)筑物、地表及地下管線擾動的目的。

3 基坑監測內容

3.1 工程周邊環境監測

一般情況下，為深基坑(含車站、出入口、通道)開挖深度1.5倍的邊緣兩側范圍的地面、地下周邊建(構)筑物、地下管線及道路變形等。

3.2 與施工相關的監測

車站深基坑圍護結構樁(墻)頂水平位移及豎向位移、基坑周邊地表沉降、支撐軸力、立柱內力、傾斜及豎向位移等。

4 工程實例概略與監測點布設方法

4.1 本工程概況

上海市場站的位置在洛陽市南北兩個方向地表起伏略大，中間部位地表起伏略小的盆地內，地形沒有顯著斜坡，也沒有明顯的升高或者降低，場地里面沒有地表水，場地東側約2.7 km有澗河，南側約4.3 km有洛河。地下水主要存在形式是卵石孔隙潛水，該地下水分布不均衡，目前主要在河谷和階地分布。車站范圍內穩定水位埋深20.0 m ～22.00 m，水位高程在140.12 m ～142.90 m 間。

上海市場站車站標準段基坑深度16.61 m，基坑的風險等級為二級，車站周圍環境和重要控制管道的風險等級為三級，項目本身的監控風險等級為二級。根據《建筑基坑工程監測技術規范》［2］，要求對本工程基坑進行監測。依據設計院提供的圖紙，對以下內容展開數據采集工作:圍護樁(墻)頂豎向位移及水平位移、圍護樁(墻)體水平位移(測斜)、支撐軸力、地表沉降、周邊建(構)筑物與地下管線以及工程本身進行監控量測［3］。

4.2 監測點布設方法

基坑變形監控量測項目諸多，每項監測項目的監控量測方法有所不同，現分別介紹:

1)圍護樁(墻)頂水平位移的監控量測點位，布設在其頂部，按每20 m一個點的間距布設。

2)圍護樁(墻)頂沉降監控量測點與圍護樁(墻)頂水平位移的監控量測點布設在同一位置處，觀測儀器為電子水準儀。

3)基坑周邊地表沉降點分布在與基坑四周，與基坑周邊平行，根據現場情況布設兩排或三排監測點，其中第一排監控量測點與基坑邊的距離不大于2 m;每排監測點的距離為3 m～8 m。垂直于基坑邊線的監測點，應選擇在具有代表性的地方，基坑兩邊的監測點總數應該不小于10個，采用電子水準儀進行觀測。

4)周邊建筑物沉降監測點的位置應該布設在外墻或承重柱上，采用電子水準儀進行觀測。

5)根據地下管線圖和管道兩接頭之間局部傾斜值的控制標準沿管道鋪設方向每15 m～30 m的位置布設一個管線沉降監測點，采用電子水準儀進行觀測。

6)測斜孔布設在基坑兩側的對稱位置，每20 m一孔，由于陽角位置的變形會相對較大，所以在每個陽角的地方同樣布設測斜孔。此外還要求每個測斜管的底高程等于圍護樁的底高程，采用測斜儀進行觀測。

7)支撐軸力監測點布設在支撐的端部或中部，采用軸力計進行監測。

5 基坑監測數據剖析

針對該基坑監測周期性采集的各項監測數據，對某一時間段內數據進行統計分析，匯總剖析如下:

1)圍護樁(墻)體水平位移(測斜):測斜孔布置在基坑兩邊的對稱位置處，且均勻布設，完成位移觀測7次。監測過程中，基坑深層程度位移累計變化最大值為17.80 mm，在ZQT-09測斜孔10.0 m處;基坑深層程度位移階段變化速率最大值為0.49 mm/d，在ZQT-25測斜孔7.5 m處。

a.ZQT-09號測斜孔累計位移變化值隨著基坑進度的深入而不斷增大，但變化平穩，未忽大忽小，在基坑工程即將完成后，測斜數據呈穩定趨勢，不再有明顯變化。

b.從測斜孔的深度變化來看，其中部變化較為明顯，孔口和孔底位置，數據均無明顯增大趨勢。

2)地表沉降:平行基坑周邊布設地表沉降監測點，完成沉降觀測7次。監測過程中，地表沉降累計沉降最大值為24.68 mm，點號為DBC-08-01;地表階段沉降變化速率最大值為－0.63mm/d，發作在點DBC-03-02處。

3)建(構)筑物沉降:建筑物沉降監測點沿建筑物外墻布設，共完成沉降觀測7次。監測過程中，建(構)筑物沉降累計變化最大值為－16.86 mm，發作在點JGC-1-05處;建(構)筑物階段沉降變化速率最大值為－0.55 mm/d，點號為JGC-2-06。

4)樁頂豎向位移:在四周圍護樁(墻、邊坡)頂部布設監測點，完成沉降觀測7次。監測過程中，樁頂沉降累計沉降最大值為－18.49 mm，點號為ZQC-08;樁頂沉降階段變形速率最大值為－0.57 mm/d，點號為 ZQC-03。

5)樁頂水平位移:在四周圍護樁(墻、邊坡)頂部布設監測點，完成觀測7次。監測過程中，樁頂水平位移的最大累計變形為6.3 mm，點號為ZQS-01;樁頂水平位移階段變化速率最大值為0.3 mm/d，點號為 ZQS-05。

6)地下管線沉降:沿管道走向每15 m～20 m布設監測點，完成7次沉降觀測。從監測結果來看，地下管線累計沉降最大值為－11.71 mm，點號為GXC-WS1;地下管線沉降階段變化速率最大值為 －0.47 mm/d，點號為 GXC-YS2。

7)支撐軸力:在支撐的端部或中部布設測點，完成觀測7次。監測過程中，支撐軸力最大值為2 915.2 kN，點號為ZCL-01-04。

在整個監測過程中，上海市場站的各項監測數據階段變化速率都較小，累計變化最大值和階段變化速率最大值均未超過控制值(見表1)，從各項監測數據及累計變化曲線圖可以看出，監控量測的數據從剛開始施工時慢慢變大，到后來監測近尾聲后趨于穩定，過程中均未出現突然變大或變小的情況，施工現場也沒有出現塌方等不安全事故，該基坑工程處于安全可控制的狀態。

表1 各監測項目控制值

6 結語

結合對上海市場站監控量測數據的分析，得出以下結論:

1)各項監測數據隨著施工進度的不同而不同，最終在施工完成后趨于穩定，說明該基坑工程安全可控。

2)基坑工程的安全，受很多因素的影響，為了在工期內圓滿完成基坑工程的施工，需在監測各項基坑數據的同時密切關注基坑周邊的各個影響因素。及時、準確的進行監測和巡查工作，采用信息化系統反饋數據，將基坑可能發生的事故消滅在最初的狀態，從而確保生命和財產安全。