某深基坑开挖监测分析

周兆华

摘要：为保证某基坑开挖工作的顺利进行和周边建（构）筑物的安全稳定，该基坑工程加强了监测手段。通过对监测数据的分析，准确地掌握了整个基坑支护结构和周边建（构）筑物的变形，保证了基坑的稳定。本文介绍了监测方法、监测项目、检测数据分析和通过分析对开挖工作的调整。

关键词：基坑监测;水平位移;沉降;支撑轴力

1工程概况

某工程地下室结构形式为框架+剪力墙结构，基础形式为静压预应力管桩+钢筋混凝土桩承台基础+钢筋混凝土筏式基础。基坑开挖土方约4500m2,基坑周长约为500m。基坑开挖深度为8.0～8.6m。

该基坑北侧约1.5m为已建房屋的基础，西侧约6.3m为已建房屋的基础；东侧14m为已建房屋基础。基坑设计采用组合式支护形式，基坑上部4.5m采用喷锚支护，下部分段采用排桩加内支撑支护。基坑局部设预应力锚杆，排桩外侧设搅拌桩止水帷幕，基坑内布置17口中深井减压降水井，3口观测井。

2场地工程地质及水文地质条件

2.1工程地质条件

拟建场地地势平坦，属冲积一级阶地。与基坑工程有关的地基岩土特征简述如下：

①杂填土：杂色，松散，主要由粘性土、砖块等建筑垃圾和炉渣、铁砂等工业废料组成。层厚在1.4～6.2m之间。

②粘土：黄灰色，软塑，含铁锰质氧化物，夹粉质粘土，饱和；顶板埋深在2.2～5.0m之间，层厚在0.8～6.5m之间。

③淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，含氧化物、云母，夹薄层粉土及粉砂，饱和；顶板埋深在1.4～9.4m之间，层厚在1.4～9.4m之间。

④粉质粘土、粉土、粉砂互层：灰色，粉质粘土呈软～流塑，粉土、粉细砂呈稍～中密状态，含铁锰质氧化物、云母；顶板埋深在5.0～14.1m之间，层厚在4.4～14.7m之间。

⑤粉砂：灰色，稍～中密状态，含云母；顶板埋深在11.4～23.0m之间，层厚在2.5～11.5m之间。

⑥粉细砂：灰色，中密～密实状态，含云母；顶板埋深在20.0～27.5m之间，层厚在1.5～22.0m之间。

2监测点布设及监测目的

本工程深基坑开挖监测内容包括基坑边坡深层土体变形观测、基坑支护结构变形、混凝土内支撑的轴力监测、邻近建（构）筑物的沉降观测和基坑降水水位观测等五部分。共布设基坑周边建（构）筑物沉降观测点32个，周边道路（电缆沟）沉降观测点8个，基坑周边水平位移沉降观测点26个，测斜孔6个，基坑钢筋混凝内支撑应力观测点14个。

2.1基坑开挖前的现场情况调查

为了保护基坑开挖的顺利进行，确保周边建（构）筑物和公共设施的安全，基坑开挖前，对基坑周围30-100米范围内的道路路面情况，排水沟管、房屋（包括基础形式调查）及其它建（构）筑物进行详细调查、记录。

2.2基坑边坡深层土体及支护结构表面的位移监测

基坑开挖卸载形成临空面，边坡土体有向基坑内位移滑动趋势，直接威胁到基坑及周边环境安全，为了及时了解和掌握基坑边坡深层土体的位移变形及支护结构的变形与安全情况，为此在基坑周边布置深层土体位移监测孔6个，孔深14.0米；在基坑支护结构表面布置26个监测点。

2.3邻近建（构）筑物和地下管线变形观测

基坑开挖后坑壁水土流失及降水均可能导致邻近建筑物出现不均匀沉降，为了保证邻近建筑物的安全，在250米范围内的建筑物上设置沉降观测点32个，在基坑周边道路（电缆沟）沉降观测点8个

2.4基坑钢筋混凝土内支撑轴力观测

为了解基坑钢筋混凝土内支撑由于基坑开挖所引起的轴力变化情况，在钢筋混凝土内支撑上共布设监测点共14个，钢筋应力计安装在混凝土内支撑中间，安装方法为:通过对焊，把与混凝土内支撑主筋等截面的钢筋应力计焊接在混凝土内支撑的主筋上。

3监测成果分析及评价

3.1支护结构边坡深层土体的水平位移

根据监测本次支护结构边坡深层土体水平位移实测数据，从绘制的典型深度与位移实测曲线可以看出：

3.1.1在基坑开挖过程中，各测斜孔最大水平位移及水平位移速率基本出现在基坑开挖最后一层。

3.1.2以C5号测斜孔为例：从其典型深度与位移曲线上可以看出，基坑开挖初期，其水平位移变化值不大；基坑挖至基底标高时，其水平位移变化相对较大，随着基坑底板的浇筑，水平位移逐渐趋于稳定，变化速率也相应递减。

3.1.3在整个基坑开挖期间，基坑东边边坡C5号测斜孔的水平位移变化速率最大达5.16mm/d，且水平位移变化值不断增大（最大为54.00mm），基坑边坡路面裂缝也呈现不断增大趋势 。避免出现大的险情，采取对该边坡进行了花管注浆和修筑挡土墙加固等措施，从而，保证了此处边坡的安全与稳定。

3.2支护结构表面的水平位移和沉降

3.2.1支护结构表面的水平位移

监测支护结构表面的水平位移的目的在于及时了解支护结构在开挖过程中产生位移的大小及其矢量方向，从而指导基坑设计和施工。从实测数据和基坑周边各监测点水平位移示意图可以看出：

基坑支护结构表面的水平位移矢量方向均指向基坑内，水平位移较大地段为基坑北边中段、基坑东边中段和基坑南边中段。从观测数据看，基坑周边边坡支护结构表面的累积水平位移值在4.0～54.0mm之间。对于边坡水平位移值超过报警值的地段，施工单位采取了花管注浆加固和增加锚杆和施工护坡墙等措施，从而有效地降低了此处边坡开挖对该处房屋的影响，未对周边环境产生大的影响。

3.2.2支护结构表面的沉降

基坑边坡支护结构表面的沉降变化规律与水平位移不同，从部分监测点点沉降时程典型曲线可以看出，沉降量相对水平位移滞后。在整个基坑施工期间，基坑边坡支护结构表面的累积沉降值在6.1～44.2mm之间，其中北侧中段沉降量相对较大。从实测数据分析，基坑周边边坡的沉降观测结果与水平位移及测斜结果均相吻合。

3.3周边环境建（构）筑物的变形

根据实测成果分析，整个基坑施工期间，周边房屋沉降点累积沉降量在2.2～69.8mm间, 周边道路及电缆沟沉降点累积沉降量在4.5～40.7mm间。鉴于基坑东边房屋沉降点累积沉降量较大，施工单位对此处两段沉降变形较大的边坡进行了有效加固，加固后，沉降速率明显减小。

3.4钢筋混凝土内支撑轴力观测

从基坑实测的轴力分析，钢筋混凝土内支撑所受的轴力均较小,其轴力最大为48吨，内支撑所受轴力在开挖过程中的变化不均匀，其大小与支撑杆件的施工的基坑开挖的进度有关。随着基础垫层的施工，其支撑杆件所受内力有所下降。

4经验与体会

基坑监测工作既是检验基坑设计的正确性和发展基坑支护技术的重要手段，又是及时指导正确施工避免事故发生的必要措施。从本次深基坑开挖监测的实施和监测结果综合分析，主要体会如下：

4.1对于场地地质条件和环境复杂的深基坑开挖，进行基坑开挖环境监测是十分必要的。

4.2基坑开挖监测工作必须与施工方、设计方、监理方、建设方相互配合，方能取得好的效果。各观测点需施工方的有效保护，才能保证监测资料的连续性、完整性和正确性。

4.3分层开挖，分层施工，及时排水，严禁超挖，及时反馈监测信息，是基坑开挖安全的重要保障。

4.4关于监测预警问题，应综合分析，并考虑其发展趋势，不能孤立片面的分析。

参考文献:

[1]李受祉等.基坑工程技术规程（DB42/159-2004），2004.