论某城市综合大楼深基坑监测的探讨
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摘要：该文根据笔者从事深基坑监测多年的工作实践经验，分析了对深基坑监测存在的问题进行了探讨，可供同行进行参考借鉴。
中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：
一．工程概况
对某大楼平地上18层，地下1层，裙房4层，建筑为结构以及框架剪力墙结构，桩基础。深基坑支护为三轴搅拌桩里面插PHC 管桩有两层钢筋混凝土支撑支护形成，坑里面采用管井降水。基坑安全等级为一级，南侧顶板埋深入到13.5m左右，其余侧顶板埋深达到11m 左右，基坑周长约为318m。基坑北侧地下室外线距用地分别为北约19m，距7层住宅楼27m~30m；基坑南侧地下室外边线距8层大楼最近处约24.5m；基坑西侧紧邻河边，地下室外边线距河岸边最近约9m。
二．监测内容、方法及监测点的布置
根据建筑基坑支护技术规程［1］和建筑基坑工程监测技术规范［2］，监测主要内容包括：1) 支护桩顶圈梁水平位移监测(W1~W17)；2) 土体深层水平位移观测( CX1~CX11)；3) 支撑轴力的监测(ZC1~ZC26)；4) 支撑立柱沉/隆观测( LZ1~ LZ22)；5) 坑外地下水位的监测( SW1~SW13)；6) 基坑周边地面及地下管线沉降观测( RC1~RC10)；7) 周边建筑物沉降监测( JC1~JC14) 。
由于工程平面尺寸较大，水平位移监测采用分段视准线法( 视准线法与观测点设站法结合) 和极坐标法综合测试; 沉降观测点( 周围地面沉降、建筑物沉降、立柱沉/隆) 与工作基点、基准点构成沉降监测网，按二等水准测量的要求进行精确测量; 深层水平位移( 测斜) 监测采用测斜仪进行监测; 根据支撑轴力的大小埋设合适量程的钢筋应力计，使用 ZXY-Ⅱ型频率读数仪测读; 用SWJ90 钢尺水位仪量测地下水位的深度和变化发展情况。
三．监测工况及频率
监测历时375d，基坑土方开挖从北到南分步开挖; 开挖结束后，进行垫层及底板的施工。基坑监测周期根据基坑变形监测结果与基坑施工进程作相应调整。施工各工况及监测频率为:6月1日~7 月31日，进行圈梁及支撑施工，每3 d~7 d 监测一次;8月9日~10月20日，进行第一层土方开挖及第二层支撑施工，每 2 d~3 d 监测 1 次; 10 月23日~1月22日，进行土方开挖，每3 d~4 d 监测1次。其中，11月17日~2月15日，基坑由南向北浇筑垫层及底板，2月18日~5 月23日，进行支撑拆除及地下室施工，对监测周期进行加密，每1d~2d 监测1次，并对初测、开挖到设计标高、拆撑等关键工序进行了重点监测，加强巡视。随着基坑底板和地下室施工的完成，基坑变形逐步稳定下来.
四．监测结果分析
4.1水平位移变形分析
图 1，图 2 表示了水平位移监测点累计位移随时间的变化曲线，从图1，图 2 中可以看出，各点累计位移最大值为31.7 mm( 偏向基坑) ，位于基坑东南角，已超过设计报警值(30mm) ，但未达到支护结构变形承受极限，对现场进行巡视未发现支护结构失稳等不利情况。其余各点均小于 D9，支护结构总体上较有效的抑制了周边土体的变形。另外，D6~D17 在土方开挖期间，由于未分层开挖，土压力释放的也快，水平位移变化量随基坑开挖深度的加深而逐步加大，水平位移曲线呈连续上升的趋势，水平位移累计变化量持续增加; 在底板浇筑完成后，位移曲线逐步收敛，说明这个时期基坑水平位移逐步减小，垫层和底板的浇筑对抑制水平位移的发展起到了重要的作用; 后期进行混凝土支撑的拆除，曲线变化亦有呈上升趋势的现象，说明由于混凝土支撑的拆除，内力重分布，基坑压顶圈梁的水平位移显著增大; 随着土方回填和换撑逐步起到作用，基坑的水平位移速率很快减小并趋于稳定，曲线收敛成水平状，说明基坑水平位移已经稳定下来。
图16~D11点累计水平位移随时间变化曲线 图2D12~D17点累计水平位移随时间变化曲线
4.2沉降变形分析
沉降变形监测进行了周边地面道路沉降和建筑物沉降两部分的监测。图3，图4 表示了道路沉降和建筑物沉降随时间的变化曲线，从图3，图4中可以明显观察到随着工况的变化，沉降的变化情况。在开挖期间基坑有 4 处发生小范围漏水漏沙，分别在基坑东北侧、西北侧、基坑中部东侧和西侧，建筑物沉降观测点JC13 的累计沉降量最大，为10.5mm，未超过报警值(15 mm) ，此点位于基坑南侧建筑物东南角上，JC3与JC4之间的差异沉降最大，为4.6mm，小于报警值，现场巡视未发现建筑物有倾斜及裂缝出现。道路沉降除 R8'外均超过报警值，其中 R10 的累计沉降量最大，其值为58.3mm，超过报警值(20mm) ，此点位于基坑西侧临近金川河，该处土质较差并发生过小范围漏水漏沙，故沉降量较大。在土方开挖期间，道路沉降、房屋沉降变化量随基坑开挖深度的加深而逐步加大，在底板浇筑完成后，沉降曲线逐步收敛，呈近似水平状，说明土方开挖过程对周边道路、建筑物影响较大。
结构封顶以后，沉降基本稳定。
图 3基坑周边道路沉降随时间变化曲线图4基坑周边建筑物沉降随时间变化曲线
4.3 立柱桩的沉 /隆变形分析
基坑内土方开挖的直接作用引起土层的隆起变形，坑底隆起引起立柱桩的上浮; 而竖向荷载主要引起立柱桩的下沉［3］。由于采用数值计算方法预测立柱的抬升或沉降相对困难，实时的监测成为最好的研究立柱竖向位移的方法，图 5 表示了基坑立柱沉隆变化曲线，沉/隆最大点为 LZ9，其隆起值为8.7mm，未超过报警值( ±10 mm) ，在土方开挖开始阶段，部分立柱桩有下沉现象，各沉/隆曲线在土方开挖过程中变化不大，表明在基坑施工过程中立柱桩是比较稳定的。
4.4深层位移变形分析
图 6 表示了不同工况下基坑 CX05 监测点的测斜曲线，随着开挖深度的加深，曲线的最大位移逐渐变大并下移，加支撑时，侧向位移相对较小，开挖时变形速率增大，深层位移观测点最大值出现在 CX05 测点6.0m 深度处，其值为 28.2mm，未超过设计报警值( 35 mm) ，观测点位于基坑东侧中段。
图5 基坑基坑沉降曲线 图6 基坑CX05测斜曲线
4.5地下水位监测结果分析
对坑外设置水位孔进行地下水位动态变化监测，图7表示了水位孔的水位变化曲线，随着基坑开挖的加深，地下水位逐渐变深，并逐渐趋于稳定，地下水位观测累计变化量最大值出现在点SW12，变化量为1.83 m( 下降) ，超过报警值 ±1.0m，观测点位于基坑西南侧，由于水位下降较大，引起了周边道路沉降过大。
图7 坑外水位变化曲线图8 支撑轴力变化曲线
4.6支撑轴力分析
基坑外侧的侧向水土压力由围护墙及支撑体系所承担，采用钢筋应力计对混凝土支撑进行支撑轴力测试。轴力计算把支撑监测截面内的测点应力平均后与支撑截面乘积，仅反映所监测截面的平均应力［3］。图 8 表示了支撑轴力的变化情况，支撑轴力最大值发生在东北部角撑的 ZC3 混凝土支撑测点，其值为 2 108．1 kN，未超过报警值，在土方开挖开始阶段支撑轴力变化较大，垫层及地板的施工使曲线稳中有降，波动较小，说明整个支护结构经过刚性调整后，趋于稳定。但由于支撑系统的受力很复杂，受监测截面和监测点数量的影响，实测的轴力值有时不能清楚的反映支撑系统的真实受力。
五．结语
通过上述的分析可以获得三个结论：1水平位移除局部变化(D9点) 较大外，其他点均小于报警值，现场巡视结果也未发现异常。2地下水水位变化累计值超过报警值，并且坑内局部有漏水，综合作用导致道路沉降变化较大，超出报警值。建筑物沉降监测结果表明，建筑物沉降及差异沉降均满足要求。3周边道路沉降同时还受到坑边通行和停放重型车辆( 如重型运土车、材料运输车等) 、基坑边及支撑的大量堆载作用影响。
参考文献：
[1]JGJ 120-99，建筑基坑支护技术规程［S］．
[2]GB 50497-2009，建筑基坑工程监测技术规范［S］．
[3]刘国彬，王卫东．基坑工程手册［M］．第 2 版北京: 中国建筑工业出版社，2009．
[4]黄 聪． 监测深基坑安全施工的几点方法［J］． 山西建筑，2009，35( 18) : 103-104.