基坑工程周边建筑物沉降监测及结果分析

费霆

上海远淙工程技术有限公司 上海 201802

引言

在城镇化建设过程中，基坑工程多处于建筑和地下工程密集区域，容易给周边环境带来影响。为保障工程施工安全，需要对施工期间周边建筑物沉降进行监测，通过将结果与预测值比较确认各道施工工艺及参数能否达到要求，为后续施工顺利开展提供保障。根据施工引发沉降的时空分布规律，能够及早发现和处理异常，避免施工期间出现大面积将涌砂等事故。将监测结果反馈至设计单位，能够优化基坑支护方案，保证工程建设的安全性、经济性。

1 工程概述

青浦区重固镇福贸路北侧03-14地块项目位于重固镇大街和福贸路交汇处，东侧拥有成片住宅楼。工程面积达21226㎡，基坑开挖深达4.55～4.65m，安全等级和环境保护等级均为三级。基坑采用搅拌桩内插型钢+三轴搅拌桩止水的围护结构。在基坑工程施工期间，考虑到周围住宅建筑物可能发生沉降，需要进行布点监测，确保工程采用的支护结构受力均衡，可以最大限度减小周围环境受到的影响，确保基坑开挖始终在安全、可控范围[1]。

2 基坑监测基本要求

在明确监测内容的基础上，合理布置监测点，确保监测点与监测对象的结构、施工流程、被保护对象的特征及位置等要素相适应，并结合基坑围护结构的位置和基坑开挖深度，选择最佳监测点位置，控制监测点密度。同时，为评估基坑监测项目的变形范围、大小和方向，在监测点布置的同时，设置断面，进而全面评估基坑变形状况，优化围护结构体系，提高基坑开挖工程安全性。

在控制网布置上，需要在不受施工影响的区域，选择稳固高程的基准点，通常部署3个，将其与基坑工程施工的高程控制点配合使用，共同构建沉降变形监测基准网[2]。将基准点当成是数值计算的起始点，实施联测，提高监测准确性，使其符合二级水准测量要求。

针对基坑围护体系，在桩顶利用带帽钢钉布点，共包含54个测点，用于对垂直、水平位移进行监测。在结构深层位移监测上，采用工法桩测斜监测点布设方法，在基坑周围墙体钻斜孔，埋深达到桩入土深度[4]。在测斜管布设上，需要绑扎在工字钢上，并插入到搅拌桩内，在钢筋笼就位后在测斜管内注满清水，并将上口封闭。在混凝土浇捣前进行检验，确认测斜管不存在滑槽、堵管等问题，能够满足深部水平位移监测要求，最终共计布置了10个监测点。在潜水水位监测上，根据地下障碍物分布情况确认布点位置，共计在基坑周围布置18个测点。

3 主要监测方法及原理

3.1 监测基准

在外业观测中，观测设备选择WILD NA2+FS1自动安平水准仪，由观测人员按照往返作业要求观测，观测数据的处理遵循二级精密水准测量标准：基辅分划读数限差控制在0.5mm内，基辅分划监测的高差限差控制在0.7mm内，往返较差及附和或环线闭合差不超过单程双测站监测的高差限差不超过检测已测测段高差限差不超过（n是指测站数量）。在实际监测中，监测人员应全面检查外业记录，确保各个水准环闭合差符合要求，确认无误后方可实施内业平差计算，计算工具选择EXCEL，计算结果中的高程数值取位为0.01 mm。

3.2 垂直位移监测

遵循二级精密水准测量标准，垂直位移的监测原理如下：在工作基点间构建一条联测水准线路，既可设置为闭合线路，也可设置附合线路，利用线路的工作点明确布置监测点的高程，通过高程数值的处理，获取垂直位移。通常来说，对于各个监测点而言，其高程初始值应在监测前测定3次，计算平均数作为高程初始值。某个监测点的垂直位移计算公式为本次监测高程前一次监测高程；累计垂直位移的计算公式为本次监测高程初始高程值[3]。

3.3 水平位移监测

遵循测量标准要求，水平位移监测选择轴线投影法，监测原理如下：在监测网中选择一个条测线，于线路两端距离较远的位置，选择3个稳固基准点，记为A点、B点、C点，于A点处架设经纬仪，AB作为基准线，确认三者相对关系无误后，于该线路布置的监测点处设置觇板，测定监测点和AB基准线间的垂直距离，记为E，测量工具为经纬仪。通常来说，对于各个监测点而言，其E值初始值应在监测前测定2次，计算平均数作为初始E值。某个监测点的水平位移计算公式为本次E值-初始E值，计算结果取位为1mm。

3.4 墙体深层水平位移监测

围护结构的测斜是在基坑围护结构的预制钢筋笼合适位置，绑扎PVC管，作为测斜管，要求该管道管径为Φ70mm，内壁带有2组相互垂直的纵向导槽。坑外土体侧向位移测点的埋设方法是在坑外土体中钻Φ110mm的钻探孔，放入管径为70mm的测斜管，用细沙及回填土填满测斜管周围的孔隙，测斜管顶部安装硬塑管，管道的长度为1m，管径为Φ80mm，避免测斜管顶部因施工操作出现破损。在测试过程中，首先将测斜仪的探头通过导槽缓慢下降至孔底，在温度稳定一定时间后，按照从下至上的顺序逐段测定X位移，以测量管顶部位移作为监测控制值。通常来说，于基坑施工前，在测斜孔中测定不同深度的倾斜值，每个深度测量2次，取平均数作为原始偏移值，用“+”、“-”表示偏移方向，前者为向内偏移，后者为向外偏移。

4 监测结果分析

4.1 桩顶水平位移

从桩顶水平位移监测结果来看，在东侧基坑开挖阶段，Q4、Q5、Q6等多个点位在不同时段的水平位移都曾经发生较大变化，数值能够达到4mm，引发报警情况。而累计值最大的点位为Q4，能够达到92mm。按照如表1所示的工程报警值，日变化量达到了±2mm，累计最大值为±35mm，说明已经达到了临界条件。分析原因可知，基坑部分桩顶出现水平位移变化，主要是由于东侧建筑在基坑开挖阶段发生沉降，同时沉降量比基坑本身沉降量大，造成基坑内承受周围土体产生的荷载，继而引发位移变化。根据监测结果可知，为保证周围基坑支护结构拥有足够承载力，需要加强结构施工管理，在水平方向上增加结构抗侧向能力，避免因水平位移过大造成结构受损。

4.2 桩顶竖向位移

从桩顶竖向位移变化情况来看，Q3、Q4、Q6、Q7等点位出现了沉降变化，但总体上来看单日变化速率不大，最大仅为-0.55mm，累计值最大点位为Q17，数值达到了-20.11mm。因此在基坑开挖过程中，桩顶竖向位移始终未超出规范限值，始终未发出报警，说明支护结构在竖直方向上拥有足够的承载力。桩顶位移变化最大的点位于基坑开挖最深点附近，并未超出预设报警值，而其他点位的位移变形量较小。由此可见，在基坑开挖和支护过程中，受到的周围环境影响较小。

4.3 基坑周边地面沉降

从基坑周边地面沉降情况来看，单日地表沉降值最大不超2mm，并未出现报警问题。而从累计情况来看，在25个监测点中累计值最大的为M2-1点位，能够达到-19.03mm，同样未超出报警限值。从围墙沉降监测结果来看，同样能够达到控制要求，累计最大的点位为WQ2，数值为-8.89mm，在报警限值范围内。从周围建筑物沉降情况来看，各点位监测结果符合沉降控制要求，累计沉降值最大的位置位于F2-5，能够达到-7.06mm。在基坑开挖、结构施工整个过程中，电信管线下沉在-1～-10mm范围内，沉降量最大的点位累计值为-5.61mm，给水管线下沉约-1～-10mm，最大点位沉降量累计为-5.23mm。在不同时间段对基坑周边地表、建筑物、管线等进行监测，可以发现各测点在前期变化整体呈平缓向上发展趋势，沉降逐渐增加，并且在基坑开挖阶段将发生显著下沉情况。但随着基坑垫层、底板等结构施工相继完成，变化趋势逐渐放缓，最终逐步趋于稳定。期间，并未有点位沉降量超出报警限值，说明基坑工程施工不会给周围建筑物、构筑物等带来过大影响，能够保证施工顺利开展。

4.4 支护结构深部水平位移

在桩顶位置水平位移超限的情况下，重点进行深部水平位移变化情况监测，确认支护结构是否存在安全隐患。在工程施工期间，对CX1～CX6共计6个点位水平位移进行监测，自-0.5m深度开始，每向下0.5m位置进行一次水平位移测量。从测量结果来看，距离地表越近的位置水平位移越大，越深的位置水平位移越小。在基坑开挖最初阶段，CX2、CX3点位日水平位移量均超出了报警限值要求，平均变化速率达到了3mm/d以上。随着施工持续开展，进入到结构施工阶段，水平位移变化量逐渐减小。在整个监测期间，直至完成地下一层顶板浇筑，深部水平位移最大的点位为CX2，累计值达到了95.89mm，超出了报警限制要求。分析原因可知，受土质等因素的影响，基坑开挖阶段给墙体测斜变形带来了较大影响。而在CW2点位周边，行驶大量重载车辆，同样给墙顶位移产生了较大影响。随着挖土面积的逐渐加大，坑内、外水土平衡条件变得更差，在未能及时进行底板施工的情况下，增加了深部结构变形速率，导致单次最大变形量较大，远超单次报警限值要求。遭遇雨天无法进行基坑挖土，容易引发滑坡问题，导致坑底位置出现严重隆起现象。

5 结束语

在项目实施过程中，通过对基坑工程周边建筑物沉降情况展开监测，及时发现了围护结构存在水平位移变形量较大的情况，通过及时通知业主、监理和总包进行了分析讨论，根据地质资料和现场施工情况采取了应对措施，在保证工程施工安全的同时，确保了基坑作业顺利开展。结合项目经验可知，根据地质条件合理确定基坑工程施工的沉降监测内容，通过科学布点对周围建筑物沉降、围护桩位移等多项内容展开监测，能够及时发现和处理施工隐患，为工程可持续发展提供保障。