某深基坑工程基于监测成果的变形分析

代雪梅

（重庆科融建筑工程质量检测有限公司，重庆 400054）

0 引言

为满足持续增长的市民住宅、出行、停车、商业等功能的需要，在用地日益紧张的密集城市中心，加大了对地下空间的开发和利用，开挖深度超过30m、长度达1000m、护壁桩打入地下超40m深的基坑已屡见不鲜。为保证深基坑工程安全顺利地进行，对在基坑开挖和结构砌筑施工期间引发的土体性状、邻近建筑、周边环境、地下设施等的变化开展严密的监测，从而实现对深基坑动态施工。基坑监测技术[1]在深基坑工程中的应用，便于及时掌握基坑施工状况，以及提前采取有效的防护手段以减小变形对基坑施工的不利影响，同时可以尽量避免可能产生的安全隐患，提高施工作业的安全性，使城市建设能够更加安全高效。

1 工程概况

如表1所示，该工程位于重庆市某商圈核心地段，建成后将作为地下室停车库、商业卖场和办公楼，建筑红线占地面积约6250m2，基坑开挖面积约5100m2，开挖深度约22m，为一级基坑。新建场地四周环绕道路，场地内部地形平坦、交通便利，原始地形属剥蚀浅丘地貌，原有砖混结构住房，后被拆除，现场地为杂填土回填平场后形成的临时停车场，场地周围已建高约2m围墙，现场内地形呈台地形，上部平台标高约333.00m，平台上隐约可见原有住房残留的墙体线、钢筋混凝土横梁线，在西侧为一杂填土抛填形成的斜坡，斜坡坡度约30°，场地最大高差约5m。该场地地质构造单元位于龙王洞背斜东南翼，岩层呈单斜状产出，勘察场区内部未见基岩出露，在场地西北角直线距离150m远处基岩出露段测得岩层产状为135°∠12°，层面结合差，属硬性结构面，岩体较完整，呈大块状或层状结构，区内及邻近地段未发现断层，场地岩体裂隙较发育。据工程地质测绘及钻探揭露，场地地层有第四系全新统杂填土、粉质粘土和侏罗系中统沙溪庙组泥岩、砂质泥岩、粉砂岩和砂岩。

表1 工程概况表

2 场地影响分析

（1）场地稳定性与适宜性

根据地质勘察报告显示，新建建筑场地内未发现任何崩塌、滑坡、断层及危岩等不良地质现象，水文、构造地质条件较为简单，地下水不发育且无断层通过。

（2）新建工程施工与周边相邻建构筑物影响

根据现场勘查，拟建场地周边建筑较多，不乏重要高层建筑，且距新建建筑地下车库边线较近，场地用地红线周围及场区内部管线密集，地下车库的平场开挖可能对周边建筑、管线等造成影响，因此在平场开挖前应采取有效措施对基坑边坡进行支护，对管线进行保护。

（3）地下水及地表水对建筑物的影响

新建场地为剥蚀浅丘地貌，场地地下水贫乏，但雨季杂填土中存在上层滞水，施工中应加强场地排水工作，同时，地下车库基坑开挖时应采取防水排水措施。

3 现场监测技术与监测结果分析

3.1 监测内容及频率

根据设计图纸及基坑周边环境，结合相关规范要求，该基坑工程进行以下项目的监测，监测工期分别为：施工阶段监测工期为270d，项目竣工后进行运行效果监测，监测工期为2年。本文只对基坑开挖及地下结构施工阶段的监测工作进行介绍。监测内容及频率[2]如表2，监测点布置如图1。

表2 监测内容及频率

图1 监测点平面布置示意图

3.2 监测结果及分析

1）监测数据表明，基坑抗滑桩施工、基坑开挖及地下结构施工期间，周边地表、管线及建筑各监测点整体差异沉降较小，变形曲线较为平缓、变化均匀，在地下结构施工完成后，各点位沉降变化逐渐趋于稳定，说明抗滑桩对基坑施工控制周边附属设施及结构变形具有重要的工程意义。但基坑开挖时期周边地表沉降监测点位JF04和JF13存在沉降急剧增大现象，最大变化达16.62mm，对监测点位造成破坏。JF04位于基坑东侧抗滑桩外地表、JF13位于基坑北侧抗滑桩外地表，根据现场情况及施工进度分析，该点位沉降突变主要是由于挡板工程施工相对滞后造成桩间土体流失引起，施工单位及时采取措施，使得土体流失得到有效控制，并对监测点位进行恢复，继续测量。周边地表、管线及建筑竖向位移如图2所示。

图2 周边地表、管线及建筑竖向位移-时间曲线图

2）冠梁上监测点位设置于冠梁施工完成后，监测数据表明冠梁顶部水平位移和竖向位移均随基坑开挖深度的增加而增大，竖向位移变化更为明显，累计最大水平位移为JC03点2.51mm、累计最大竖向位移为JC01点2.22mm。地下结构施工期间，监测数据表明冠梁顶部水平位移和竖向位移变化很小并逐渐趋于稳定。整个基坑开挖和地下结构施工期间，冠梁顶部位移变形趋势平滑、均匀，无突变等异常现象，基坑底部垫层、底板浇筑完成后，支护结构顶部变形得到了有效抑制，变化速率明显减小并逐渐趋于稳定，在较短时间内变形得到了收敛。冠梁水平位移如图3所示，冠梁竖向位移如图4所示。

3）地下水位监测时间始于基坑开挖前，根据监测数据及日期，基坑开挖前期地下水位较为稳定，在一定范围内进行波动，开挖后期和地下结构施工阶段，由于枯水期的到来，水位呈逐渐下降趋势，变化均匀。一般来说，地下水的影响是基坑周边土体发生变形的因素之一，在基坑监测中，地下水位的监测应该作为其中重要的监测项目，主要是对基坑开挖过程中或开挖后围护结构的止水状态进行监控，监控是否存在围护结构渗漏水引起坑外大量水土向坑内流动。该基坑工程监测中，地下水位监测孔共4个，地下水位监测点D02及其邻近地表沉降监测点JF11的监测数据最为完整，所以本文选取D02和JF11两点监测数据，通过分析其变化规律来分析地下水位与地表沉降的相关性。根据由监测数据绘制的地下水位——地表沉降曲线图（图5），基坑开挖过程中地表沉降持续增长，地下水位前期波动较为稳定，然后持续下降；地下结构施工阶段，地表沉降逐渐趋于稳定，地下水位仍持续下降。在基坑工程具有良好的止水效果时，地下水位和地表沉降无明显相关性。

图3 冠梁水平位移-时间曲线图

图4 冠梁竖向位移-时间曲线图

图5 地下水位-地表沉降曲线图注：图中地下水位为首次监测的相对水位高度

4）深层水平位移的监测时间与地下水位监测相同，监测孔共4个，选取具有代表性的S02和S04监测孔进行分析，监测数据表明深层水平位移随基坑开挖和地下结构施工发生变化，通常浅部较深部向坑内水平位移变化大，累计位移最大量均发生在桩身上部1/3范围内，该工程累计位移最大量发生在S04监测孔距地表约7m处。深度-水平位移如图6所示。

图6 深度-水平位移曲线图

4 结语

深基坑工程施工过程中，应确保其支护结构和周边环境体系受施工影响程度在可控制的范围，制定详细的监测方案并严格、灵活按其执行是必要的手段之一，从而及时掌握支护结构和周边环境体系变形情况，保证基坑施工安全。根据该工程监测结果分析基坑变形规律[3]得到以下几点结论：

1）在基坑开挖阶段，周边地表[4]、管线沉降趋势明显，在地下结构施工期间变化趋势有所减缓但仍较明显，直到地下工程结束沉降趋势慢慢趋于稳定；

2）在基坑开挖阶段，支护结构向坑内位移趋势非常明显，在地下结构施工期间，支护结构水平位移趋于平缓，直至趋于稳定，最大变形位置与基坑开挖完成时保持一致；

3）在整个基坑施工过程中，地下水位变化较为规律，说明其受基坑开挖影响较小，同时也说明地下水位并非为影响支护结构变形、周边环境体系沉降的重要原因；

4）基坑监测工作在本次深基坑施工的变形预警中起到了重要作用，由于反馈及时，有效降低了施工风险，确保了作业安全。