淺析深基坑鄰近建筑物沉降觀測

趙 軍

（上海建工集團海外事業部， 上海 200032）

基坑開挖過程中，由于坑內開挖卸荷過程會造成基坑圍護結構在內外壓力差作用下產生水平向位移，進而引起圍護結構外側土體的變形，造成基坑外土體沉降。根據工程實踐經驗，基坑圍護呈懸臂狀態時，較大的地表沉降出現在圍護結構旁；施加支撐后，地表沉降的最大值會逐漸遠離圍護結構，位于距離圍護結構一定距離的位置上。因此，為保障施工過程中基坑鄰近房屋的安全，對深基坑鄰近建筑物的沉降觀測是很有現實意義的。

1 工程概況

卡蘭基立交工程是援尼泊爾加德滿都內環路擁堵路段改造項目的組成部分，位于項目起點附近。內環路主線下挖，設置框構下穿H02 國道，凈空為5.0 m。基坑開挖深度約7.5m，基坑采用永臨結合的樁墻結構，樁基采用C35 鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，樁頂設置冠梁，內支撐采用鋼筋混凝土橫撐，圍護樁外側設置井點降水。在設計施工方案中，內環路沿線有17 幢樓分布在卡蘭基立交深基坑兩側，結構形式主要為鋼筋混凝土框架結構和砌體結構，且距基坑開挖線較近。本文討論施工期間對距開挖線最近的一幢房屋的沉降觀測，該房屋距基坑僅3.5m，房屋結構高約20 m。為將施工深基坑施工擾動對鄰近房屋的影響降到最低，保障沿線房屋和居民的安全，需要對基坑兩側建筑物進行豎向位移監測，為基坑的安全施工提供數據支持。此次觀測工作始于2017 年6 月10 日，結束于2017 年9 月13 日，共持續96 天。

2 監測的目的和依據

2.1 監測目的

本次監測旨在通過對基坑施工的現場監測，了解基坑鄰近相關建筑的垂直變形情況，當出現垂直變形量超過預警值時，立即采取措施防止建筑物和基坑變形的增長，為基坑施工提供信息化依據，保證基坑施工安全和鄰近建筑物的安全。

2.2 監測依據

（1）援尼泊爾加德滿都內環路擁堵路段改造項目施工設計圖紙文件；

（2）《建筑基坑支護技術規程》（JGJ 120-2012）；

（3）《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2002）；

（4）《建筑變形測量規范》（JGJ8-2016）；

（5）《建筑基坑工程監測技術規范》（GB50497-2009）。

3 監測方案

本次監測工作采用先整體后局部的思路，即先統一對整個監測區域進行控制網的布置，再在局部區域進行監測點的詳細布設。這樣做不僅能保證所有監測工作的統一性，提高監測的精度，還能使監測工作與基坑施工更好地結合，并有效指導基坑施工。

3.1 基準點布置

基準點的布設應將水準基點埋設在沉降變形影響范圍之外，根據卡蘭基立交施工現場的實際條件，選定BM1（GPS02）～BM2，共計6 個地面水準點作為此次監測的水準基點，以構成基準網。

基準點需要長期保存，必須進行必要的保護，以保證沉降監測數據的準確性和監測工作的連續性。如出現基準點受到破壞的情況，須及時進行恢復。

3.2 監測項目和監測點的布置

3.2.1 監測項目

此次監測項目為卡蘭基立交深基坑兩側鄰近建筑物的豎向位移監測。

3.2.2 監測頻率

基坑監測從基坑工程開始施工前開始，直至地下工程完成為止。本基坑安全等級為一級，開挖深度約7.5m，根據《建筑基坑工程監測技術規范》（GB50497-2009）中規定的監測頻率如下：

（1）開挖期間：1 次/1d；

（2）底板澆筑后7 天內：1 次/1d；

（3）底板澆筑后7～14 天：1 次/2d；

（4）底板澆筑后14～28 天：1 次/3d；

（5）底板澆筑后28 天以上：1 次/5d。

根據工程經驗，基坑開挖施工的初期，基坑圍護結構及周邊地表變形較大，監測頻率應當適當提高，當沉降變化值相對穩定時，可適當降低監測頻率。如遇突發狀況或緊急狀況時，應當做出緊急觀測。

3.2.3 監測點的布置

根據《建筑基坑工程監測技術規范》（GB50497-2009）關于豎向位移監測點布置的要求，本次監測將沉降觀測點直接布置于本次監測建筑物靠施工區域一側的外墻柱上，且每隔3 根柱布置一點，另在該棟建筑物四角上設置監測點，共12個監測點。在開始沉降觀測前兩周，在建筑物上打孔埋設觀測點，并對埋設的觀測點養護7 天以上。本次沉降觀測監測點布置示意圖及大樣圖如圖1 所示。

圖1 沉降觀測點示意圖及觀測點大樣圖

4 現場監測

4.1 預警標準

對基坑鄰近建筑物進行沉降觀測，應時刻注意監測值是否達到了沉降預警值。基坑監測的報警值以監測項目的累積變化量和變化速率兩個指標來控制。根據相關規范規定要求，本次鄰近房屋的沉降觀測的報警值如下：

⑴累計最大沉降的絕對值≤10 mm；

⑵差異沉降傾斜的累計值≤2 mm/d；

⑶差異沉降的變化速率≤0.2%。

此外，當被監測房屋的結構部分、周圍地面出現可能發展的變形裂縫或較嚴重的突發裂縫時都應立即報警，情況嚴重的應立即停止施工，并基坑支護結構和房屋采取緊急措施。現場施工應配備經驗豐富的施工人員，可根據其工程經驗判斷其他必須報警的情況。

4.2 觀測方法和精度要求

采用幾何水準測量法進行沉降觀測，所用儀器為蘇州一光DSZ2 水準儀加配平板測微器，使用因瓦合金標尺，按光學測微法觀測，每個觀測點的觀測順序和觀測方法均按閉合環線法觀測。因本工程基坑安全等級為一級基坑，按相關規范要求，本次沉降觀測采用國家二等水準測量的技術要求施測，基準點高差中誤差≤0.5 mm。其他要求如下：觀測的視線長度≤50 m，前后視距差≤2.0 m，基輔分化讀書之差≤0.5 mm，基輔分化所測高差之差≤ 0.7mm，環線閉合差≤ 1.0 n1/2mm。

4.3 監測信息反饋

為保證基坑工程的正常施工和鄰近建筑物的安全與正常使用，配合現場施工技術人員和建設、監理、設計單位掌握基坑施工對鄰近建筑物的影響，做好信息化施工，針對鄰近建筑物的沉降觀測的累計沉降值和差異變形及變化速率進行了工程分析并及時反饋到相關部門。

5 觀測成果與分析

根據此次基坑鄰近建筑物的觀測結果，基坑鄰近建筑物各觀測點的沉降值（累計沉降值）如表1 所示。

表1 鄰近建筑物各監測點的沉降值

由于觀測點位較多，且各點的觀測曲線較為相似，本文特取累計沉降值最大的C8 觀測點的沉降變化曲線作為分析，其沉降變化曲線如圖2 所示。

圖2 沉降變化曲線

根據表1 所示的監測數據所示，監測期內，該建筑物的沉降值在-1.5 mm ～5.6 mm 之間；根據監測日志記錄，沉降值變化速率在開挖初期達到最大值1.5mm/d。根據圖2 分析可知，臨近建筑物的沉降觀測值變化分為以下三個階段：（1）第一階段，基坑開挖從開始施工至基坑底部：由于基坑在開挖前已經施作混凝土橫撐和冠梁，在基坑開挖的初期，混凝土橫撐和鉆孔灌注樁組成的圍護結構能較好平衡因基坑開挖產生的圍護結構內外壓力差，基坑臨近建筑物的沉降值在該階段較小且變化速率較小，但隨之開挖深度的增加，沉降值逐漸變大，該階段的累計沉降值為1.6 mm，沉降變化速率最大為0.1 mm/d；（2）第二階段，開挖至基坑底并迅速組織進行框構橋的底板施工：在開挖至基坑底時，單日觀測的沉降值達到最大，為1.9 mm，此時的沉降值變化率也達到最大，為1.5 mm/d，但框構橋底板施作后，隨著底板混凝土強度的增長，臨近建筑物的沉降值逐漸較小，沉降值變化率也隨之減小，本階段累計沉降值為4.8 mm；（3）第三階段，底板施工后：底板施作后進行的后續施工，由于框構橋底板混凝土強度達到設計要求，臨近建筑物的沉降趨于穩定，變形不再加大，最終累計沉降值為5.6 mm。根據本次觀測數據可知，在基坑開挖的初期，周邊建筑物的垂直變形速率較大，并隨著開挖深度的增加而加大，當基坑開挖之基坑底部時，周邊建筑物的變形速率達到最大值，隨著底板等結構物的施作，變形速率逐漸減小直至不再加大。故在現場施工中，尤其要注意開挖初期的支護施工，并增加底板施工的各項投入，盡可能減少基底的暴露時間，盡快完成底板施工。

此次監測得到的數據均在預警范圍值以內。截止本次監測結束，本基坑施工期間鄰近建筑物沉降值均在受控范圍內，未出現任何異常情況。