蘭州某基坑變形監測方案設計及變形分析

張文莉

（甘肅第六建設集團股份有限公司，甘肅 蘭州 7300000）

0 引言

由于城市化進程的加快，我國基礎設施建設快速發展，高屋建瓴，鱗次櫛比，基坑工程規模越來越大，數量越來越多，導致城市建筑用地緊張，建筑物的密度越來越大，基坑工程與臨近基坑、既有建筑物、周邊道路的間距越來越小，施工愈發困難，基坑事故不斷。基坑工程和基坑工程事故給人們正常生活帶來諸多不便甚至造成了財產損失，或者已經威脅到了人們的人身安全。基坑工程的施工不但對基坑自身造成影響，使之發生變形，也會對周邊道路和建筑物造成影響，因此基坑工程的變形監控和安全成為社會關注的重點。尤其是近幾年來，隨著建筑物的增多，城市居住趨于更密集化，人們逐漸將基坑安全這一研究重點由穩定性分析轉移至變形分析，增強對變形的控制力度，由此可只變形監測和分析的重要性。而對基坑進行變形監測不僅能夠直觀看到基坑變形，更能及時反映、處理問題，保證基坑圍護結構的穩定性。本文以蘭州某住宅樓基坑為例，為基坑工程設計監測方案，對基坑施工過程進行監測，得到實測數據，通過處理數據得到水平和豎向位移數據，繪制圖表，分析基坑變形規律，為以后本地區的相似工程提供借鑒，為基坑變形和穩定性的研究奠定基礎。

1 工程概況

蘭州市某住宅樓，基地面積為569.6m2，總建筑面積為20075.5m2，地下兩層，地上33層，均為現澆鋼筋混凝土剪力墻結構，建筑高度96.0m，室內外高差為0.3m。該工程地下1層戰時為甲類核6級人防工程，日常作為自行車庫，地下2層戰時為甲類核6級人防工程，日常作為丙類庫房，地上33層均為住宅，采用樁筏基礎，持力層為強風化砂質泥巖。該建筑的結構安全等級為一級，設計使用年限為50年，建筑抗震設防烈度為8度，地基基礎設計等級為甲類，剪力墻抗震等級為一級。基坑深度為10.2m，采用三級放坡。依據《建筑基坑工程監測技術規程》[1]要求以及已有的平面圖，結合現場實際施工情況及精度要求，對基坑特定位置進行基坑水平位移監測和沉降監測。

2 基坑監測方案設計

2.1 監測內容

基坑監測點位布置圖如圖1，圖中一共8個監測點，即JC1～JC8，監測項目為基坑坡頂土體水平位移和土體豎向位移。

圖1 基坑監測點位布置圖

2.2 監測方法

如圖1所示，該工程埋設了4個穩定的控制點，分別為KZ1～KZ4；監測過程中要定期檢查控制點的穩定性，為保證監測工作的簡單易行且提高觀測精度的要求、消除測站的對中誤差，水平位移控制點盡量采用強制對中的觀測墩形式埋設，并宜采用精密的光學對中裝置，對中誤差不應大于0.5mm。控制點定期進行聯測，精度應滿足《建筑變形測量規范》[2]二級導線測量技術的要求，若不能滿足前者要求，也可根據現場情況建立獨立的監測控制網。

圖2 基坑控制點埋設位置圖

水準基準點埋設在施工影響范圍以外位置，保證在整個監測過程中的穩定，根據現場情況可采用混凝土普通水準標石或墻腳、墻柱上標志，最好采用深埋式水準標石。水準基準點一般要與設計部門提供的高程控制點采用閉合導線進行聯測，精度應滿足《建筑變形測量規范》一級水準導線測量技術的要求，往返閉合差應小于mm。若不能滿足前者要求，也可根據現場情況建立獨立的水準基準網。

水平位移點的埋設是將0.5～1m鋼筋打入土體，鋼筋頂端留10～15cm用混凝土穩固，頂部用電鉆或鋼鋸做監測標志。土體沉降監測點同土體水平位移監測點共用。觀測方法則是按《建筑變形測量規范》二級水準導線測量技術的要求，往返閉合差應小于mm要求，形成閉合觀測路線，用精密水準儀測出各觀測點的高程，經計算后可得到基坑周邊土體的沉降或隆起變化情況。

3 基坑變形分析

該工程基坑各監測點的水平方向位移變化情況見如圖3，豎向位移變化情況如圖4。基坑監測儀器為水準儀和全站儀。

3.1 水平位移變形分析

圖3為監測點JC1-JC8的水平位移曲線和變化速率曲線，圖中顯示7月中旬之前，水平位移曲線較陡，7月中旬至8月中旬之間，水平位移曲線逐漸變緩，不再劇烈增長，隨后以特別慢的速度變化，直至后期曲線平行于水平軸，說明基坑在初期時，水平方向變形較劇烈，隨后變化逐漸減小，最終趨于穩定。

圖3 JC1-JC8水平位移量累計變化量與時間關系曲線圖

3.2 豎向位移變形分析

圖4為監測點JC1-JC8的豎向位移曲線和變化速率曲線，即開始時曲線較陡，而后逐漸變緩，最終曲線平行于水平線發展，說明基坑豎向位移開始時波動較大，隨后小幅度波動，即呈現出動態穩定，最終變化速率趨近于零。

圖4 JC1-JC8豎向位移量累計變化量與時間關系曲線圖

3.3 對比分析結果

圖3和圖4曲線變化特點表明基坑水平位移和豎向位移雖然開始時變化較快，增長幅度較大，但慢慢地朝著可控制的方向發展，位移變化放緩，基坑變形逐漸穩定下來。對比圖3與圖4發現，豎向位移變化特征與水平位移的變化趨勢基本一致，但時間上稍微推遲一些，且豎向位移較大，說明基坑豎向沉降量不僅要略大于水平位移，達到穩定的時間也晚于水平位移。綜上可知，監測過程中，監測點位移均未出現突變，施工現場未出現明顯塌方、滑移等異常情況。

4 結論

本文結合對蘭州某住宅樓的基坑的監測方案和實測數據的分析，可以得出基坑水平位移和豎向位移隨時間變小，變化幅度也隨之減小，逐漸趨于穩定，說明基坑變形是一定存在的，但只要不超過預警值便可認為是穩定的。通過對實測位移變化的分析，可以得出以下結論：

1）基坑監測豎向位移變化特征與水平位移的變化趨勢基本一致，都是開始變化較大，隨后逐漸減緩，最后趨于穩定，但基坑豎向位移在時間上稍微推遲一些，且豎向位移較大，說明基坑豎向沉降量不僅要略大于水平位移，達到穩定的時間也晚于水平位移；

2）基坑工程的周邊不可避免地會受到基坑工程的影響，為確保人民生命財產安全的目的和基坑安全，及對下一步的施工方案進行調整優化，十分有必要對基坑的變形監測[2-3]；

3）基坑工程的監測工程需要形成一個信息化施工的體系，以便對基坑、基坑周圍地表沉降、既有建筑物變形等進行監測，定期分析變形，預測變形趨勢，并結合預警系統盡量減少基坑事故[4]。