基坑开挖对临近建筑物的变形监测分析

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　　摘   要：本文对某基坑监测内容进行了分析和补充，包括基坑的水平变形和建筑物的竖向沉降控制值。同时，监测结果表明，基坑水平位移监测点的变形量大于报警值小于控制值，建筑物沉降监测最大值在 CJ5 处，满足监测规范的要求;对建筑物各监测点进行了初步分析。这是一个非线性变化，但各测量点的整体变形趋势是一致的，并随着基坑开挖的进度逐渐增加。
　　关键词：基坑开挖  变形监测  临近建筑物  沉降值
　　中图分类号：U456                                  文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2020）02（b）-0036-02
　　随着城市建设的日新月异的发展，高层建筑、大型建筑越来越多，随之而来的是深基坑工程逐渐增多。城市深基坑周围环境复杂，周围有可能分布着居民楼、商业广场、办公楼、道路等等，这些都加大了城市深基坑工程的施工难度。深基坑工程的土方开挖、土方外运及其支护工程都会对周围环境造成不利的影响，特别是基坑开挖会导致地表下沉，周围土体向基坑内部产生水平移动，以及基坑底部土体隆起，这样会造成周围建筑物、地下管线、道路工程产生裂缝、倾斜，甚至开裂性的破坏，导致建筑物破损、人员伤亡等事故。因此，在基坑工程开挖过程中，除了采取一定的措施保障其稳定性之外，还需要密切监测基坑施工造成的地表下沉、周围土体移动变形量，避免产生超出预警值的变形量，及时采取针对性的措施。
　　因此，在城市基坑工程施工之前，布置变形监测网，从而达到掌握基坑移动变形，保证基坑工程稳定和周围建筑物安全的目的。
　　1  工程概况
　　研究项目位于西安友谊东路北侧原竹木龙马酒店庭院内。北靠墙外商业广场，南靠友谊东路，西靠长生街。场地相对平坦，地面标高为414.94～413.57m，基坑开挖呈六边形，南北宽约67m，东西向约92.5m。基坑开挖深度为12.37m。
　　基坑场地西临长生街，南临友谊东路，东临铁一局家属院。东距雁塔北路约170m。基础坑底距西侧3.5m，为长生街边缘。宽约5.0m，现列为停车位，基坑底线距南侧墙5.48m。基坑侧壁的安全等级为Ⅰ级，侧墙的重要系数为1.1。本工程为临时支护工程，结构设计寿命12个月。地质条件可分为5层：1-1层杂填土、1-2层素填土、2-1层黄土、2-2层黄土、3层古土壤：4层黄土、5层黄土。调查期间，测得地下水稳定水位为9.3～10.1m以下，属于潜水类型，补充方式为大气降水和地表水入渗。地下水位变化约2.0m/年。
　　2  基坑开挖监测
　　2.1 监测目的
　　在基坑施工过程中，上部土体的开挖造成土体的初始应力发生变化，产生了一系列的变形现象。基坑开挖后，基坑底部土体会隆起，桩身产生水平和垂直变形，基坑外地发生不均匀沉降。同时，在基坑施工中，地下水位的下降，造成建筑物的浮力会降低。当变形值逐渐增大后，会对基坑外建筑物产生较大的影响，引起土体的固结沉降。当变形量在控制范围内时，基坑和基坑外建筑物则比较安全。当变形超过一定程度时，就会发生破坏性事故。一旦基坑边坡垮塌，会使基坑外围结构边坡过大，周边表面裂缝较大，导致墙体倒塌等严重事故。
　　因此，在安全防范的原则下，工程在施工和降水阶段是必要的。在监测基坑及周边建筑物、道路的变形发展时，根据收集到的监测数据及时进行预防，针对问题快速调整工程设计。将施工数据信息与动态设计相结合，可以快速处理并及时调整支护设计，使设计调整方案更加合理、安全。
　　2.2 监测内容
　　结合监测规范、周边环境条件和岩土工程性质综合分析的有关要求，将基坑工程监测内容分为以下几个方面：（1）基坑边坡顶部水平位移监测;（2）地下水位监测;（3）邻近建筑物沉降监测;（4）深部水平位移监测。
　　2.2.1 监测频次
　　西安地区特有的黄土具有湿陷性，监测点的变化速率会较大，以安全、经济为原则，辅之监测技术规范（GB50497-2009），合理确定监测频率。初始值应在边坡开挖前测量得到，且监测次数不得小于两次。监测频率：基坑开挖过程中，每周观测两次;基坑回填阶段，每周观测一次。暴雨过后，应加强监测。
　　2.2.2 监测控制值设计
　　监测控制值是判断基坑施工过程中周围建筑物安全及基坑稳定的重要依据，其设计和基坑监测控制值的设置是基坑施工中非常重要的环节。现场施工及管理人员可以对比监测数据和控制值，从而及时反馈信息，调整方案。不同规范的监测控制值不同，所以基坑工程要选择合适的规范。在本研究项目中，借鉴国内同类工程的经验，采用《建筑基坑工程监测技术》（gb50497-2009）作为本工程监测控制值的设计依据。
　　2.2.3 基坑边坡顶部水平位移监测
　　工程中布置了15个水平位移观测点。各水平位移监测点纵向间距约为20m，编号为SPI （I = 1-15）。
　　2.2.4 周边建筑物沉降
　　在基坑周围区域布置11个监测点，在建筑物的四个拐角处每15m布置一个监测点编号为CJi（i 1-11）。
　　2.3 监测结果分析
　　2.3.1 基坑坡顶水平监测分析
　　基坑边坡水平变形监测的意义对建筑物的稳定至关重要，首先，可以監测邻近建筑物和地层变化从而快速地处理监测点的异常变化;其次，可有效地证实设计方案的正确性，指导调整设计参数。前人研究成果发现，边坡顶部的水平变形量，对基坑外的地表沉降有着重要的影响。因此，基坑工程施工中，基坑顶部水平位移的累积值要确保不超过工程最大累积位移。综上所述，各施工阶段边坡监测点的变形情况有助于分析各施工阶段边坡顶面变形特征。 　　本项目综合监测基坑边坡水平变形，监测是于2016年7月5日开始，2016年10月22日结束。水平位移监测结果与基坑施工进度的关系为：（1）北侧围护桩的测点有SP1～SP4，SP4累积位移最大，达15.98mm;南侧边坡测点有SP9～SP11，SP11累积位移最大，达10.21mm;西侧边坡测点有SP12～SP15，SP12累计位移最大，达9.61mm;东侧边坡测点有SP5～SP8，SP7累积位移最大，达5.72mm。
　　监测结果表明，基坑边坡顶部的水平位移在开挖过程中持续增加。监测点SP4处的基坑顶部水平变形为15.98 mm。根据设计规范要求，需要将水平位移减少到20mm。根据调整后水平位移控制值求出累计水平位移报警值，约为控制值的75%。水平位移报警值为15mm，因此可知测点SP4的水平位移大于监测报警值，但是在控制值的范围内。监测点SP4的水平位移最大变化率为0.99mm/d，监测报警值2mm/d。由于施工或施工过程中的周边不利因素的影响，基坑边坡顶部水平变形的整体增长速度较快。在SP7、SP11和SP12中，前期阶段水平位移增加速率较快，后期阶段坡顶水平位移变化逐渐变缓。一般情况下，基坑开挖各阶段边坡水平位移变化不均匀，但整个过程呈现逐渐增大的趋势。
　　2.3.2 临近建筑物沉降分析
　　本工程共有11个测点，其中8个测点位于基坑北侧AF段97.2m处，分别为CJ1、CJ2、CJ3、CJ4、CJ5、CJ6、CJ7、CJ8;CJ9、CJ10、CJ11三个监测点都远离基坑施工现场。基坑边线的测点是本次监测分析的重点。
　　监测结果反映出基坑开挖监测点沉降具有明显的不均匀性，随着开挖进程时间的增加，沉降值越来越大。但在建筑物监测的后期，建筑沉降最大值出现在监测点CJ5。墙角处最大沉降值为2.86mm，偏移最小沉降值。在拐角处的监测点CJ1，向基坑内部产生水平移动。建筑物向转角点CJ5方向沉降，所以CJ1的沉降量比CJ8小。CJ5和CJ1测点沉降沉降差为1.53mm，倾斜度为0.348×10-3（傾斜度为2/1000），最大的差异沉降率是由于建筑基础沿CJ5和CJ1方向倾斜的倾斜方向造成的，最大达0.18mm/ d;不论是差异沉降速率，还是倾斜度，都在监测控制值的范围内。现场监测结果表明，建筑物的倾斜和变形速率等变形指标，均在预警临界值内，说明基坑开挖不会造成建筑物损害。
　　3  结语
　　基坑开挖导致周围土体产生沉降，最大沉降值距基坑边缘一定距离处。随着基坑开挖深度的增加地表沉降曲线的形状呈现抛物线，开挖对基坑周围土体的影响范围是开挖深度的2～3倍。现场监测结果表明监测点 SP4的水平位移量在控制值内，监测点CJ5的沉降值最大，达到监测规范要求。此外，各监测点在基坑开挖过程中移动变形趋势一致，且随着基坑开挖的面积和深度增加而增大。因此，为了保障建筑物和基坑开挖的安全性，必须注意基坑外建筑物监测数据的波动性。
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