海上花苑深基坑现场监测数据分析

谭永华，张桂龙

(天津市勘察设计院集团有限公司，天津 300110)

0 引言

基坑是目前工程建设过程中较为常见的重大危险源工程。随着城市建设发展，地下空间开发、利用程度越来越高。为了保证施工人员的安全和周边建筑的稳定，在基坑工程实施进行支护是十分必要的。由于岩土工程问题较为复杂，采取了基坑支护措施后，仍有较多的工程出现了基坑垮塌、周边沉降等问题，带来了较为严重的经济损失甚至人员伤亡。因此，加强基坑工程的监测、预警工作是十分重要的[1-4]。基坑工程实施后，加强周边监测预警，减少基坑垮塌风险[5-7]。海上花苑项目位于城区，基坑周边环境复杂，既有建筑、管线较多，基坑开挖深度大，为了降低基坑变形破坏风险，在基坑实施后进行了变形观测预警。

1 工程概况

海上花苑项目位于南运河南路与新三条石大街交口，项目设置2层地下室，基坑开挖深度约为9.4 m，周长约为360 m。根据现场调查，基坑东侧为南运河、西侧为海上花苑西地块(已经建成的小区)、北侧为小伙巷、南侧为天津惠灵顿国际学校；根据基坑支护方案，基坑采用排桩+内支撑支护。桩径800 mm、桩间距1 000 mm、桩长16 000 mm；内支撑采用砼支撑。基坑周边环境较复杂，重要建筑物众多，基坑破坏后将造成严重的损失。因此，为了保证周边建筑物以及基坑自身的安全，在工程实施后采取了相关监测工作。

图1 基坑水平位移监测点位示意图

2 监测方案布置

水位位移监测点主要布置在围护结构顶部上，间隔8～15 m布设一个观测点，基坑水平位移监测点位示意图见图1。

在基坑周围30 m以外的稳定区域布设3个沉降基准点。竖向(维护结构顶部)位移监测点与其水平位移监测点共用。位置参见沉降观测点位布设示意图见图2。

图2 沉降观测点位布设示意图

基坑周边分布有较多的管线，因此周边管线与地表点共用地表变形监测点，结合基坑方案和周边管线分布情况，共布设61个监测点，地表变形监测点位见图3。

图3 周边地表变形监测点位置示意图

3 基坑及周边变形情况分析

3.1 围护结构水平变形分析

基坑围护结构共布设40个点(点号为1-40)。向基坑内部方向的最大位移变形量为54.5 mm(5号点)，最小位移量为26.7 mm(16号点)；各个监测点的平均位移量为42.1 mm(向基坑内方向)。为了分析基坑的变形机制，绘制5号点(最大变化量)、16号点(最小变化量)时间-水平位移曲线，见图4。从图4，可以看出，5号点水平位移大致可分为A、B两个阶段：

A阶段为2017年05月03日到2017年10月27日，累计水平位移量净增34.7 mm，平均每天的水平位移量为0.196 mm。

B阶段为2017年10月27日到2018年08月16日，累计水平位移量净增19.8 mm，平均每天的水平位移量为0.068 mm。

由此可知， 5号点水平位移速率最大的为A阶段，水平位移速率最小的为B阶段。到2018年08月16日基础施工完成为止，水平位移趋于稳定。

图4 最大、最小变形点时间-水平位移曲线

3.2 围护结构沉降变形分析

3.2.1 沉降量情况

海上花苑1-8号楼工程基坑竖向(围护结构顶)位移布设了40个观测点，从各次沉降观测记录及其曲线图5来看，各点平均累计沉降量为14.1 mm；37号点沉降量最大，为19.2 mm，16号点沉降量最小，为8.6 mm。

3.2.2 沉降速率

从本建筑物(围护结构顶)各观测点，沉降量最大为37号点(位置参见沉降观测点位布设示意图)，现以37号点(最大沉降点号)为代表对沉降过程及其沉降速率进行分析：

海上花苑1-8号楼工程基坑竖向(围护结构顶)沉降速率大致可分为A、B两个阶段。

A阶段为2017年05月03日到2017年10月27日，累计沉降量净增13.5 mm，沉降速率为0.076 mm。

B阶段为2017年10月27日到2018年08月16日，累计沉降量净增5.7 mm，沉降速率为0.019 mm。

图5 最大、最小变形点时间-沉降量曲线

3.3 立柱结构变形分析

3.3.1 柱结构水平位移(同支撑水平位移)变形分析

基坑围护结构共布设10个点(点号为1-10)。向基坑方向最大位移量为22.4 mm(2号点)，最小位移量为8.3 mm(8号点)；平均位移量为16.1 mm(向基坑内方向)。水平位移速率及累计值均在正常范围以内(见图6)。

图6 柱结构水平位移曲线

3.3.2 立柱结构沉降变形分析

海上花苑1-8号楼工程基坑竖向(立柱结构顶)位移布设了10个观测点，从各次沉降观测记录及其曲线图来看，各点平均累计沉降量为11.6 mm；最大沉降量17.7 mm(7号点)，最小沉降量5.8 mm(1号点)。竖向位移速率及累计值均在正常范围以内(见图7)。

图7 柱结构沉降变形曲线

3.4 周边环境变形分析

3.4.1 周边地表及管线分析

1)沉降量情况

周边地表及管线沉降观测布设了61个观测点，从各次沉降观测记录及其曲线图来看，各点平均累计沉降量为12.6 mm；最大沉降量19.8 mm(14号点)，最小沉降量4.8 mm(61号点)。

2)沉降速率

从本基坑周边地表及管线各观测点，沉降量最大为14号点(位置参见沉降观测点位布设示意图)，现以14号点(最大沉降点)为代表对沉降过程及其沉降速率进行分析：

周边地表及管线沉降速率大致可分为A、B两个阶段。

A阶段为2017年05月03日到2017年10月27日，累计沉降量净增15.1 mm，沉降速率为0.085 mm。

B阶段为2017年10月27日到2018年08月16日，累计沉降量净增4.7 mm，沉降速率为0.016 mm。

3.4.2 周边建筑物分析

从2017年05月03日到2018年08月16日对海上花苑东地块工程基坑的周边建筑物共测量72次，共布设了41个沉降观测点，最大沉降量为6 mm(S-9号点)，最小沉降量0 mm(10-8号点)，沉降速率均在正常范围以内(见图8)。

3.4.3 基坑外水位监测

水是诱发岩土体失稳破坏的一个重要因素，因此，在基坑工程实施后，对基坑周边的地下水位进行观测。自2017年08月28日到2018年08月16日的监测周期，对海上花苑深基坑共22口观测井(21号观测井被覆盖

无法观测)基坑外水位监测观测了54次，各观测井水位累计变化最大为-840 mm(SW9号井)，水位变化较为稳定。

图8 周边建筑变形曲线

图9 支撑轴力变化过程

3.4.4 支撑轴力监测

支撑结构的轴力是反应基坑变形的另一个因素，自2017年7月24日到2018年3月5日的监测周期，对10组剖面轴力监测共监测59次，根据轴力监测数据可知，各剖面钢筋计所受应力均在正常范围内变化，最大、最小轴力变化量与时间关系见图9。

4 结语

(1)根据获取的基坑支护结构水平位移变形观测数据，在基坑开挖初期，支护结构水平位移变形量较小，之后随基坑开挖深度的增大，水平变形不断增大，在基础底板施工完成后，变形趋于稳定。

(2)根据基坑设计及监测方案布设22口观测井(21号观测井被覆盖无法观测)，施工过程水位变化速率及水位变化累计值均表现正常。

(3)海上花苑1-8号楼工程基坑结构位移监测、周边环境监测，一共观测了72次。通过对其监测数据分析，基坑结构累计变形值、基坑施工过程变形速率个别点位超过警戒值，大部分点位累计变形值及速率均在正常范围以内。基坑整体变形及沉降不大，基坑结构基本安全稳定；基坑周边临近建筑物、构筑物安全稳定。