基坑開挖對臨近建筑物的變形監測分析

秦海剛

摘 ? 要：本文對某基坑監測內容進行了分析和補充，包括基坑的水平變形和建筑物的豎向沉降控制值。同時，監測結果表明，基坑水平位移監測點的變形量大于報警值小于控制值，建筑物沉降監測最大值在 CJ5 處，滿足監測規范的要求;對建筑物各監測點進行了初步分析。這是一個非線性變化，但各測量點的整體變形趨勢是一致的，并隨著基坑開挖的進度逐漸增加。

關鍵詞：基坑開挖 ?變形監測 ?臨近建筑物 ?沉降值

中圖分類號：U456 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）02（b）-0036-02

隨著城市建設的日新月異的發展，高層建筑、大型建筑越來越多，隨之而來的是深基坑工程逐漸增多。城市深基坑周圍環境復雜，周圍有可能分布著居民樓、商業廣場、辦公樓、道路等等，這些都加大了城市深基坑工程的施工難度。深基坑工程的土方開挖、土方外運及其支護工程都會對周圍環境造成不利的影響，特別是基坑開挖會導致地表下沉，周圍土體向基坑內部產生水平移動，以及基坑底部土體隆起，這樣會造成周圍建筑物、地下管線、道路工程產生裂縫、傾斜，甚至開裂性的破壞，導致建筑物破損、人員傷亡等事故。因此，在基坑工程開挖過程中，除了采取一定的措施保障其穩定性之外，還需要密切監測基坑施工造成的地表下沉、周圍土體移動變形量，避免產生超出預警值的變形量，及時采取針對性的措施。

因此，在城市基坑工程施工之前，布置變形監測網，從而達到掌握基坑移動變形，保證基坑工程穩定和周圍建筑物安全的目的。

1 ?工程概況

研究項目位于西安友誼東路北側原竹木龍馬酒店庭院內。北靠墻外商業廣場，南靠友誼東路，西靠長生街。場地相對平坦，地面標高為414.94～413.57m，基坑開挖呈六邊形，南北寬約67m，東西向約92.5m。基坑開挖深度為12.37m。

基坑場地西臨長生街，南臨友誼東路，東臨鐵一局家屬院。東距雁塔北路約170m。基礎坑底距西側3.5m，為長生街邊緣。寬約5.0m，現列為停車位，基坑底線距南側墻5.48m。基坑側壁的安全等級為Ⅰ級，側墻的重要系數為1.1。本工程為臨時支護工程，結構設計壽命12個月。地質條件可分為5層：1-1層雜填土、1-2層素填土、2-1層黃土、2-2層黃土、3層古土壤：4層黃土、5層黃土。調查期間，測得地下水穩定水位為9.3～10.1m以下，屬于潛水類型，補充方式為大氣降水和地表水入滲。地下水位變化約2.0m/年。

2 ?基坑開挖監測

2.1 監測目的

在基坑施工過程中，上部土體的開挖造成土體的初始應力發生變化，產生了一系列的變形現象。基坑開挖后，基坑底部土體會隆起，樁身產生水平和垂直變形，基坑外地發生不均勻沉降。同時，在基坑施工中，地下水位的下降，造成建筑物的浮力會降低。當變形值逐漸增大后，會對基坑外建筑物產生較大的影響，引起土體的固結沉降。當變形量在控制范圍內時，基坑和基坑外建筑物則比較安全。當變形超過一定程度時，就會發生破壞性事故。一旦基坑邊坡垮塌，會使基坑外圍結構邊坡過大，周邊表面裂縫較大，導致墻體倒塌等嚴重事故。

因此，在安全防范的原則下，工程在施工和降水階段是必要的。在監測基坑及周邊建筑物、道路的變形發展時，根據收集到的監測數據及時進行預防，針對問題快速調整工程設計。將施工數據信息與動態設計相結合，可以快速處理并及時調整支護設計，使設計調整方案更加合理、安全。

2.2 監測內容

結合監測規范、周邊環境條件和巖土工程性質綜合分析的有關要求，將基坑工程監測內容分為以下幾個方面：（1）基坑邊坡頂部水平位移監測;（2）地下水位監測;（3）鄰近建筑物沉降監測;（4）深部水平位移監測。

2.2.1 監測頻次

西安地區特有的黃土具有濕陷性，監測點的變化速率會較大，以安全、經濟為原則，輔之監測技術規范（GB50497-2009），合理確定監測頻率。初始值應在邊坡開挖前測量得到，且監測次數不得小于兩次。監測頻率：基坑開挖過程中，每周觀測兩次;基坑回填階段，每周觀測一次。暴雨過后，應加強監測。

2.2.2 監測控制值設計

監測控制值是判斷基坑施工過程中周圍建筑物安全及基坑穩定的重要依據，其設計和基坑監測控制值的設置是基坑施工中非常重要的環節。現場施工及管理人員可以對比監測數據和控制值，從而及時反饋信息，調整方案。不同規范的監測控制值不同，所以基坑工程要選擇合適的規范。在本研究項目中，借鑒國內同類工程的經驗，采用《建筑基坑工程監測技術》（gb50497-2009）作為本工程監測控制值的設計依據。

2.2.3 基坑邊坡頂部水平位移監測

工程中布置了15個水平位移觀測點。各水平位移監測點縱向間距約為20m，編號為SPI （I = 1-15）。

2.2.4 周邊建筑物沉降

在基坑周圍區域布置11個監測點，在建筑物的四個拐角處每15m布置一個監測點編號為CJi（i 1-11）。

2.3 監測結果分析

2.3.1 基坑坡頂水平監測分析

基坑邊坡水平變形監測的意義對建筑物的穩定至關重要，首先，可以監測鄰近建筑物和地層變化從而快速地處理監測點的異常變化;其次，可有效地證實設計方案的正確性，指導調整設計參數。前人研究成果發現，邊坡頂部的水平變形量，對基坑外的地表沉降有著重要的影響。因此，基坑工程施工中，基坑頂部水平位移的累積值要確保不超過工程最大累積位移。綜上所述，各施工階段邊坡監測點的變形情況有助于分析各施工階段邊坡頂面變形特征。

本項目綜合監測基坑邊坡水平變形，監測是于2016年7月5日開始，2016年10月22日結束。水平位移監測結果與基坑施工進度的關系為：（1）北側圍護樁的測點有SP1～SP4，SP4累積位移最大，達15.98mm;南側邊坡測點有SP9～SP11，SP11累積位移最大，達10.21mm;西側邊坡測點有SP12～SP15，SP12累計位移最大，達9.61mm;東側邊坡測點有SP5～SP8，SP7累積位移最大，達5.72mm。

監測結果表明，基坑邊坡頂部的水平位移在開挖過程中持續增加。監測點SP4處的基坑頂部水平變形為15.98 mm。根據設計規范要求，需要將水平位移減少到20mm。根據調整后水平位移控制值求出累計水平位移報警值，約為控制值的75%。水平位移報警值為15mm，因此可知測點SP4的水平位移大于監測報警值，但是在控制值的范圍內。監測點SP4的水平位移最大變化率為0.99mm/d，監測報警值2mm/d。由于施工或施工過程中的周邊不利因素的影響，基坑邊坡頂部水平變形的整體增長速度較快。在SP7、SP11和SP12中，前期階段水平位移增加速率較快，后期階段坡頂水平位移變化逐漸變緩。一般情況下，基坑開挖各階段邊坡水平位移變化不均勻，但整個過程呈現逐漸增大的趨勢。

2.3.2 臨近建筑物沉降分析

本工程共有11個測點，其中8個測點位于基坑北側AF段97.2m處，分別為CJ1、CJ2、CJ3、CJ4、CJ5、CJ6、CJ7、CJ8;CJ9、CJ10、CJ11三個監測點都遠離基坑施工現場。基坑邊線的測點是本次監測分析的重點。

監測結果反映出基坑開挖監測點沉降具有明顯的不均勻性，隨著開挖進程時間的增加，沉降值越來越大。但在建筑物監測的后期，建筑沉降最大值出現在監測點CJ5。墻角處最大沉降值為2.86mm，偏移最小沉降值。在拐角處的監測點CJ1，向基坑內部產生水平移動。建筑物向轉角點CJ5方向沉降，所以CJ1的沉降量比CJ8小。CJ5和CJ1測點沉降沉降差為1.53mm，傾斜度為0.348×10-3（傾斜度為2/1000），最大的差異沉降率是由于建筑基礎沿CJ5和CJ1方向傾斜的傾斜方向造成的，最大達0.18mm/ d;不論是差異沉降速率，還是傾斜度，都在監測控制值的范圍內。現場監測結果表明，建筑物的傾斜和變形速率等變形指標，均在預警臨界值內，說明基坑開挖不會造成建筑物損害。

3 ?結語

基坑開挖導致周圍土體產生沉降，最大沉降值距基坑邊緣一定距離處。隨著基坑開挖深度的增加地表沉降曲線的形狀呈現拋物線，開挖對基坑周圍土體的影響范圍是開挖深度的2～3倍。現場監測結果表明監測點 SP4的水平位移量在控制值內，監測點CJ5的沉降值最大，達到監測規范要求。此外，各監測點在基坑開挖過程中移動變形趨勢一致，且隨著基坑開挖的面積和深度增加而增大。因此，為了保障建筑物和基坑開挖的安全性，必須注意基坑外建筑物監測數據的波動性。

參考文獻

[1] 張露露.城市深基坑施工對周邊環境的影響研究[D].西安建筑科技大學，2016.

[2] 李淑，張頂立，房倩，等.北京地鐵車站深基坑地表變形特性研究[J].巖石力學與工程學報，2012（1）：189-198.

[3] 王海波，蔡志剛.我國深基坑工程發展現狀與展望[J].天津建設技術，2013，12（4）：32-33.

[4] 朱瑞鈞，高謙，齊干.深基坑支護樁周邊建筑物沉降分析[J].重慶建筑大學學報，2006，28（2）：52-55.