建筑工程深基坑的變形觀測分析

吳新宇

摘 要：基坑變形監(jiān)測在基坑施工過程中起著至關(guān)重要的作用。結(jié)合工程實例，在介紹基坑支護設(shè)計參數(shù)和監(jiān)測方案的基礎(chǔ)上，從樁頂水平位移、深層水平位移和建筑物沉降等方面分析了深基坑變形監(jiān)測工作，并作了變形觀測總結(jié)，以期為類似工程變形觀測提供參考。

關(guān)鍵詞：建筑工程；深基坑；水平位移；變形監(jiān)測

中圖分類號：TU753 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.10.089

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，高層建筑大量涌現(xiàn)，建筑物深基坑開挖的深度和規(guī)模越來越大。在深基坑工程施工中，由于理論計算結(jié)果與現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)之間存在差異，以及受到地質(zhì)條件、周邊環(huán)境、降水不到位和施工環(huán)境等復(fù)雜因素的影響，稍有不慎，不僅會危害基坑本身的安全，還會殃及附近建筑物、道路、橋梁、各種管線和地下設(shè)施等，給社會造成巨大的損失。因此，基坑支護的監(jiān)測工作，尤其是深基坑的變形觀測工作就顯得尤為重要。

1 工程概況與地質(zhì)條件

1.1 工程概況

擬建建筑物位于中心繁華地段，地上23層，地下4層，基坑平均挖深約20.0 m，呈不規(guī)則多邊形，最寬處約80.0 m，最長處約140.0 m。場地周邊環(huán)境條件復(fù)雜，基坑北側(cè)緊鄰交通道路?；?xùn)|側(cè)為住宅小區(qū)（24層至26層），距基坑開槽線最近的距離為14.59 m?；幽蟼?cè)存在一污水處理站，距基坑開槽線4.92 m；一棟6層教學(xué)樓，基底埋深約3.0 m，天然地基，無地下室；一棟9層實驗樓，基底埋深約4.0 m，地下一層，位于基坑西南陰角位置。基坑西側(cè)為某醫(yī)院病房綜合樓（4層至17層），距基坑開槽線4.7 m。

1.2 工程地質(zhì)條件

該場地位于山前沖洪積平原，主要為第四系松散沉積物。根據(jù)勘察報告，勘探最大深度70.0 m，所揭露地層主要為第四系沖洪積成因的黃土狀土、黏性土、砂類土。場地地下水穩(wěn)定水位埋深52.7 m。

2 基坑支護設(shè)計參數(shù)與監(jiān)測方案

基坑北坡采用上部土釘墻（高6.6 m）+下部樁錨的聯(lián)合支護型式，其余剖面均采用樁錨支護型式（樁頂與地面齊平）。采用理正軟件計算確定的典型支護，其護坡樁樁長31.0 m，嵌固段11.0 m，樁徑0.8 m，樁間距1.4 m，冠梁寬1.0 m，高0.7 m，錨索入射角15°，水平間距1.4 m；混凝土均為C25。其余樁錨支護剖面參數(shù)根據(jù)周邊環(huán)境條件不同而略有調(diào)整。為保證基坑施工過程的安全，及時掌握基坑支護結(jié)構(gòu)與周邊建筑物變形情況，按照規(guī)范要求進行了現(xiàn)場變形觀測。

3 變形觀測結(jié)果分析

3.1 樁頂水平位移分析

基坑?xùn)|側(cè)不但存在高層建筑，而且場地內(nèi)搭設(shè)了臨時建筑與存放臨時材料的倉庫，偶有小型車輛通過。基坑北坡采用上部土釘墻+下部樁錨聯(lián)合支護的形式，第一道錨索直接作用在冠梁上，有效控制了該位置的位移；樁頂水平位移表現(xiàn)出明顯的空間效應(yīng)，呈陰角位置小、陽角位置大的分布特征。水平位移較大處主要分布在基坑?xùn)|側(cè)兩個陽角的位置，分別為監(jiān)測點7（水平位移19.2 mm）、監(jiān)測點11（水平位移19.1 mm）、監(jiān)測點12（水平位移18.0 mm）。同一邊長范圍內(nèi)的支護樁水平位移，以兩側(cè)靠近陰角位置的水平位移小，靠近邊長中部的護坡樁樁頂水平位移大，北坡和南坡都呈現(xiàn)出這種分布特征。表1所示為監(jiān)測點15的水平位移統(tǒng)計情況。

表1給出了監(jiān)測點15的水平位移隨基坑開挖的變化情況。從表1中可以看出，第一道錨索的張拉對樁頂水平位移的影響最為顯著，樁頂水平位移從7.9 mm變化至-2.3 mm，變化量為10.2 mm?！?”代表樁頂向基坑外側(cè)移動。

圖1給出了監(jiān)測點15隨基坑開挖的水平位移變化曲線。該點清晰地反映了樁頂水平位移隨著基坑挖深與預(yù)應(yīng)力錨索的張拉而不斷變化，呈現(xiàn)增加→減小→增加反復(fù)變化的特點，并且隨著基坑挖深加大，護坡樁樁頂水平位移不斷增加（向基坑內(nèi)側(cè)移動）。當錨索開始施加預(yù)應(yīng)力時，樁頂水平位移相應(yīng)減?。ㄏ蚧油鈧?cè)移動）；在全部錨索施工完成，基坑挖至設(shè)計標高后，樁頂水平位移仍有緩慢增長，最終穩(wěn)定在10.0～15.0 mm之間。

3.2 深層水平位移分析

采用在護坡樁內(nèi)預(yù)埋測斜管的方法，利用測斜儀對護坡樁深層水平位移進行現(xiàn)場觀測。圖2所示為基坑開挖完成后監(jiān)測點15位置護坡樁深層水平位移曲線與理正軟件計算結(jié)果的對比。

從圖2中可以看出，兩種結(jié)果水平位移分布規(guī)律大體相同，呈中部大，上、下兩端小的趨勢；樁身水平方向最大位移的位置基本一致，均在深度約15.0 m的位置，但位移數(shù)值不等——理正軟件計算結(jié)果為39.5 mm，而現(xiàn)場實際觀測數(shù)據(jù)顯示最大位移為30.3 mm；樁體上、下兩端水平位移則以現(xiàn)場觀測值更大一些，樁頂水平位移為11.6 mm，樁底水平位移為5.7 mm。由護坡樁深層水平位移分布規(guī)律可知，可以采用提高基坑中部第三道與第四道錨索的預(yù)應(yīng)力鎖定值的方法，以達到更加有效地控制基坑中部水平位移的目的。

3.3 建筑物沉降分析

選取基坑?xùn)|側(cè)高層住宅（27層）進行沉降觀測結(jié)果分析。該建筑物地下二層，筏板基礎(chǔ)，基底埋深約6.4 m，復(fù)合地基形式為CFG樁，樁長約20.0 m，由于受到地下空間條件的限制，該剖面取消了第一道錨索的施工，為保護主樓下CFG樁，其余四道錨索的長度均在一定程度上進行了折減。

從建筑物沉降觀測曲線可以看出，建筑物最大沉降值為5.1 mm，測量日期為6月20日；建筑物差異沉降最大值為0.7 mm，整體傾斜為0.007%，測量日期為5月16日。由變形觀測曲線趨勢可以看出，基坑開挖至設(shè)計深度20.0 m后，建筑物最大沉降為4.2 mm。之后，建筑物沉降并沒有停止，而是繼續(xù)緩慢增長，基坑開挖至設(shè)計深度時的建筑物沉降量約占建筑物沉降觀測最大值的80.9%（4.2÷5.19×100%=80.9%），建筑物沉降與整體傾斜均在規(guī)范允許范圍內(nèi)。

4 觀測總結(jié)

整個基坑的樁頂水平位移分布表現(xiàn)出明顯的空間效應(yīng)，陽角位置大、陰角位置?。煌贿呴L范圍內(nèi)的水平位移在靠近中部位置的數(shù)值較大，預(yù)應(yīng)力錨索的張拉對控制樁頂水平位移具有明顯作用，基坑上部錨索發(fā)揮的控制作用更為明顯。

支護樁深層水平位移呈中部大、兩端小的拋物線形分布特征，水平位移最大位置出現(xiàn)在基坑側(cè)壁中下部，深度約在3/4基坑深度位置。

根據(jù)護坡樁深層水平位移實測所得分布規(guī)律，可以通過提高基坑中部第三道與第四道錨索的預(yù)應(yīng)力鎖定值的方法，達到進一步控制護坡樁中部水平位移的目的。

隨著基坑的開挖，基坑?xùn)|側(cè)高層建筑物沉降緩慢增長，在基坑開挖至中下部階段時，沉降速率達到最大；基坑開挖至設(shè)計深度后，建筑物沉降逐漸趨于穩(wěn)定，沉降速率整體上表現(xiàn)出前期小、中期大，后期穩(wěn)定的變化特點；臨近建筑物的護坡樁樁頂水平位移最大值發(fā)生在建筑物沉降速率最大的時段內(nèi)。

5 結(jié)束語

總之，一個成功的基坑工程除了要有嚴謹?shù)氖┕そM織設(shè)計外，還要有嚴格、有效的變形監(jiān)測。為保證基坑施工過程的安全，相關(guān)的技術(shù)工作者需要及時掌握基坑支護結(jié)構(gòu)與周邊建筑物變形情況，按照規(guī)范監(jiān)測各種變形數(shù)據(jù)信息，為設(shè)計和施工單位優(yōu)化下一步的施工參數(shù)提供相關(guān)的參考，以達到信息化安全施工；將信息及時反饋給有關(guān)單位，判斷支護結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境安全狀態(tài)，以及時發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定因素，指導(dǎo)施工，確保工程取得成功。

參考文獻

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[2]王二中，周晉.蘇州某深基坑工程支護變形監(jiān)測研究[J].低溫建筑技術(shù)，2014（11）.

〔編輯：劉曉芳〕