高层建筑基坑变形监测研究

曹海春

（山西工程职业学院，山西 太原 030031）

随着建筑物趋于高层化，高层建筑具备基坑大、基坑深的特点，会给高层建筑造成安全隐患。因此为确保高层建筑的结构稳定，保证施工安全，必需对基坑工程进行变形监测。通过变形监测，掌握高层建筑基坑工程变形规律，寻找引起基坑变形的原因，对项目可能遇到的灾害性问题进行有效性防治，提升建筑物的安全性和稳定性。

1 工程概况

融创长风壹号项目位于太原市千峰南路以西，新庄北街以南。基坑东西长约310m，南北长约200m，基坑开挖深度为0.06m。基坑北侧为新庄北街，距离已有建筑46m；东侧为千峰南路，距离已有建筑56m；南侧为新庄南路；西侧为新庄北路，距离已有建筑30m。受本工程施工影响的主要周边环境为：基坑东侧千峰南路，西侧新庄北路。本基坑支护工程采用支护方式为灌注桩+三轴搅拌桩支护方式。本工程基坑侧壁安全等级地块一为一级。

支护范围内主要是杂填土、素填土、粉土、粉质粘土等。地下稳定水位位于自然地表下4.10～6.20m。

2 基准点、工作基点布设

在基坑东侧，在距离基坑30m外不受施工影响的稳定区域，沿千峰南路从南到北每隔100m布设1个基准点，共布设3个基准点（K1～K3）；在基坑西侧，在距离基坑30m外不受施工影响的稳定区域，在地表从南到北每隔100m布设1个基准点，共布设3个基准点（K4～K6）。

在基准点采用洛阳铲挖直径约200mm、深度为1.5m的孔，然后将长度为2m的Φ16钢筋打入孔内，并用C20混凝土进行浇筑，钢筋顶部高出地面约10cm，并砌砖保护。本次水平位移与竖向位移监测基准点，二者共用。

3 基坑顶部竖向位移及水平位移监测点布设

沿支护桩冠梁顶部每隔20m布设一个监测点，冠梁中部、阳角处重点布置监测点。基坑支护方式为放坡部分，在止水帷幕上指定的地方用电钻钻孔，将顶部带“+”的Φ16钢筋打入孔中，顶部高出地面约10cm，用红砖砌砖保护，用字模统一喷涂编号。

本次在基坑顶部共布设了53个监测点。

4 周边地表竖向位移监测点布设

用电锤在地表钻孔，植入Φ12长30cm钢筋，用植筋胶固定的方法，在基坑东侧、西侧道路地表每隔25m布设一个道路地表监测点。

本次在基坑东侧千峰南路人行道布设7个地表监测点，编号为DB1～DB7，基坑西侧布设6个地表监测点，编号为DB8～DB13。

5 监测方法

5.1 基准网联测

（1）水平位移基准网测量

基准点标石、标志埋设后，达到稳定后开始观测。稳定期15d后开始观测。

平面控制网采用独立坐标系，测量采用全站仪（徕卡TS11），采用边角测量法按二等观测等级要求测量。其测量技术要求符合《建筑变形测量规范》（JGJ8-2016）中相关规定。

（2）竖向位移基准网测量

本次高程控制网采用独立高程系，使用电子水准仪（徕卡DNA03）配一对2m铟钢精密条码尺，按二等沉降观测技术要求测量，技术要求符合《建筑变形测量规范》（JGJ8-2016）中相关规定。

5.2 竖向位移监测

使用电子水准仪（徕卡DNA03）配一对2m铟钢精密条码尺，按二等水准测量技术要求施测。测量前先将基准点和工作基点联测，然后将沉降点与基准点或工作基点组成闭合环或附合水准网进行观测。

5.3 水平位移监测

使用全站仪（徕卡TS11）采用坐标法测量：在基坑围护边的两端远处各选定一个稳固基准点K2、K3，用全站仪测出其坐标，以K3为测站点、K2为定向点，测得各监测点的初始坐标X0、Y0，监测点本次Xi、Yi与初始值X0、Y0的差值即为该点X、Y累计位移量。

以上无论是平面监测网、竖向监测网的建立，还是平面观测点、竖向观测点的观测，自始至终都使用同样的仪器设备、相同的作业人员、相同的作业方法。

6 监测报警值

（1）根据围护设计要求，各监测项目的报警值如表1所示。

表1 各监测项目的报警值表

（2）当出现下列情况之一时，提高监测频率，并立即进行危险报警，及时告知设计方，并应对基坑支护结构和周边环境中的保护对象采取应急措施。

① 监测数据达到报警值的累计值；

② 基坑支护结构或周边土体的位移值突然明显增大或基坑出现管涌、流沙、隆起、陷落或较严重的渗漏等；

③ 基坑支护结构出现过大变形、压屈、断裂、松弛或拔出的迹象；

④ 周边管线变形突然明显增大或出现裂缝、泄漏等；

⑤ 根据当地工程经验判断，出现其他必须进行危险报警的情况。

7 监测成果分析

基坑从开挖到基坑回填完毕阶段的主要施工内容是土方开挖、底板的浇筑、基坑回填。在本阶段内所有的监测项目包括：基坑顶部竖向及水平位移、周边地表竖线位移。

基坑开挖前，对基坑顶部竖向及水平位移监测点、周边地表竖线位移监测点进行埋设及初始值测定。

随着开挖深度的增加，由于卸载引起的应力释放，势必造成围护坝体向基坑内产生位移，由此造成基坑外土体的变形，相应地造成周边地表的变形。同时，在土体开挖前，对基坑进行降水，尽管有围护结构挡水，也会造成坑外水位的变化，从而影响周边环境。本阶段是围护结构的考验期，也是监测工作的重点。监测情况如下：

（1）基坑顶部竖向及水平位移

土体开挖后，基坑顶部向下沉降并向基坑内产生位移。从监测数据显示，基坑顶部的竖向位移累计变化量较小，基坑顶部水平位移累计值个别点相对较大，在开挖到一定深度时都有一个连续变形的过程，此过程一般到底板浇筑好以后才逐渐收敛。基坑开挖至基坑回填基坑顶部监测点W1～W53竖向及水平变化较大监测点累计变形量见表2、表3（表2中数值“-”为上抬，“+”为下沉）。

表2 地块一基坑顶部竖向位移累计变形量统计表

表3 地块一基坑顶部水平位移累计变形量统计表

从监测数据显示，从基坑开挖到基坑回填，监测点竖向位移均未超过报警值，部分基坑顶部水平位移监测点位移累计值超过报警值。地块一最大竖向位移累计值为：W30，20.33mm；最大水平位移累计值为：W10，45.30mm。从以上表中可以看出，围护顶竖向位移在开挖期间呈一个连续变形的曲线，在开挖期间竖向和水平位移变化最大部位主要在靠基坑长边的中间部位并出现在最先开挖到设计标高的区域（即基坑南侧、东侧），围护顶的变形随开挖深度增加、坑外被动区压力的增大而不断向坑内位移，特别在开挖至坑底底板浇筑前期时间段的变形速率是较大的，从监测数据显示，总体变形变化呈平缓趋势，未见突变点，详见图1。

图1 基坑变形监测围护顶竖向位移变化曲线图

（2）周边地表竖向位移

由于基坑开挖土体卸荷作用，围护体系产生变形导致周边土体扰动，致使离基坑较近的地表产生下沉，基坑开挖至底板浇筑一周内，监测点的累计沉降量均未超过报警值，其变形速率在0.01～0.03mm之间，且变形曲线缓和。详见见图2、图3。

图2 基坑变形监测周边地表竖向位移变化曲线图

图3 基坑变形监测围护顶水平位移变化曲线图

8 结论及建议

（1）在整个基坑施工过程中，由于基坑开挖深度较深，其围护体的侧向变形较围护顶变形大，部分监测点累计值超过报警值，由于及时报警，并采取相应的措施，延缓了沉降的进一步增大，确保了基坑的安全。

（2）在基坑开挖过程中，围护墙体向坑内位移，因而导致周边地表有较大的沉降，近基坑侧的地表沉降总量未超过警戒值。

（3）从监测数据分析结果来看，对周边环境影响主要发生在土体开挖阶段，因此应该加快挖土施工的进度，减少基坑暴露的时间，加快基坑底板的浇筑，以减小基坑的变形，减小基坑施工对周边环境的影响。

（4）在整个施工过程中，加强和完善对围护墙体的变形观测，以及对周边的水体、建筑物、管线的监测，及时反馈信息，指导优化施工，即信息化施工是确保整个围护体系稳定性的一个不可缺少的重要措施。