基坑变形监测的要点及技术措施分析 梁荣光

发表时间：2018-01-29T15:39:53.587Z 来源：《防护工程》2017年第27期 作者： 梁荣光[导读] 本文以某市车站综合交通枢纽改扩建工程的地下新建工程基坑为例。

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摘要：本文以某市车站综合交通枢纽改扩建工程的地下新建工程基坑为例，对桩顶水平位移分析、基坑地表沉降以及桩侧土压力分析等监测结果进行分析，以期对该类地层深基坑的设计、施工提供借鉴。关键词：基坑；变形监测；要点；技术措施

1.引言

随着我国经济的蓬勃发展，城市轨道交通建设步伐的加快，随之也涌现出大量的深基坑工程。由于岩土体性质的复杂多变，以及基坑支护、开挖的施工方式不同，因此在工程设计阶段就很难准确无误预测基坑支护结构和周围土体在施工过程中的变化，需根据基坑施工过程的工况变化和监测信息实行动态设计和信息化施工，在基坑开挖及结构构筑期间需要进行严密的施工监测来保证工程安全顺利进行。 2.工程概况

某市车站综合交通枢纽改扩建工程的地下新建工程主要包括一条人行过街地道和四个新建车库，以下用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区工程表示四个车库。本文重点讨论I 区工程，该工程是地下两层结构，南北向宽48.2m，东西向长138.6m，覆土1.5m，埋深12.05m，建筑面积12327.7m2。

3.支护设计概况

在I 区基坑北侧和南侧既有一排30 年前的直径0.8m、间距1.8m、桩长12m 的人工挖孔围护桩。I 区基坑深12. 05m，支撑其围护结构的是一道混凝土和钻孔灌注桩。基坑方案在制定时充分考虑了既有围护桩，以既有围护桩为挡墙，在南北两侧实施新的围护桩，大大减少了新做的围护桩成本。原围护桩能够和新施做的围护桩及混凝土支撑形成一个有机的整体，使原围护桩顶和东西两侧新施做围护桩桩顶平齐，同时浇筑冠梁新旧围护桩，既有围护桩和新做的围护桩可形成一个完整的冠梁结构。基坑的第一道支撑位于同一标高，在冠梁上支撑南北两侧，在腰梁上支撑东西两侧。围护桩采用直径1m、间距1.5m 钻孔灌注桩，局部桩径1.2m。临时立柱采用四根L610mm×12mm 角钢焊接的格构性，临时立柱桩直径0.85m，有效桩长15m。

图1 基坑围护桩平面布置 4变形监测分析

4.1桩顶水平位移分析

基坑围护桩顶监测是从冠梁浇筑完开始，基坑己开挖2m（部分4m），累计监测54d，最终沉降量见表1。从表1 监测值可知，基坑中部位置附近的基坑各边围护桩位移最大，水平位移较小的是基坑四角，其中水平位移最小的是D1，仅有8.78mm。

图2 支护结构及周边监测点布设

位于基坑东侧的部分测点水平位移较大，因为这些测点处于某酒店，该酒店地下2 层、地上25 层，预计坑东侧之间相距5.45m，因此对该侧围护桩顶的水平位移产生了严重的影响，说明围护桩顶水平位移相较于车辆荷载，受基坑临近建筑物的影响更加大。基坑南北两侧水平位移较小，最大值为17.3mm，最小值为8.78mm 。南北两侧旧桩对限制基坑的变形起到的一定的作用。水平位移在基坑开挖初期相对较小，但在布置第一道支撑的开挖中期，其位移相对较大。混凝土支撑布置后，几乎不会对围护桩顶位移产生影响，即支护结构十分有效。同时在3 月到4 月中旬基坑各个监测点之间的变化速率相对较大，究其原因发现这段时间正好是气候回暖的时间，气温跨度较大，变化从零下10°左右到零上15°左右之间，由此可知，基坑的变形和气温有着直接的关系，应充分重视气温因素。 4.2桩侧土压力分析

选取有代表意义的位置即基坑四侧中点进行研究分析。在基坑开挖期间发现基坑四周的围护桩测土压力存在一定差别，南北侧的压力明显小于东西两侧，其中土压力变化最大的是E6，达到15kPa/d ，变化速率次之的是E11，这可以说明基坑土压会受到荷载的作用和影响，且建筑物荷载对土压力影响较大:基坑开挖前桩侧土压力增大，随着基坑开挖土压力逐渐减小，混凝土支撑施工后，桩侧土压力逐渐趋

于稳定，说明混凝土支撑对基坑变形的控制十分有效。E3 监测点突变的原因是其基坑南侧的变电站临时变更了施工方案，利用钢管桩对其加强了保护，土压力会受到挤压作用的影响，随着围护桩的位移土压力会不断变小。 4.3临时立柱桩位移监测数据分析

立柱桩的位移整体呈隆起趋势. 在开挖浅层土体时，变化平缓，随着开挖深度与挖速度的增加，隆起趋势开始加剧，直到底板进行浇筑时立柱桩位移逐渐稳定。其原因比较复杂，开挖土体后，基坑里面的桩身和土体上端产生摩擦、土体回弹都会造成立柱桩隆起现象。ZL1、ZL2 和ZL6 的位移相对较小，其中ZL1 位移最小，ZL3 、ZL4 及ZL5 的位移的位移相对较大，ZL3 监测点隆起值位移最大，底板浇筑后稳定值为28.6mm。说明基坑中部的立柱桩隆值起大于基坑边部的立柱桩隆起值，这与基坑坑底隆起是相一致的。基坑开挖初期，周边地表沉降较大，随着支护结构的施工完成，沉降逐渐减小并趋于稳定。基坑西侧地表在土体开挖和路面荷载的影响下，最大沉降达到11.93mm，基坑南侧最大沉降为10.7mm。通过对比，基坑短边方向地表沉降大于基坑长边方向地表沉降。 4.4周围建筑物沉降监测分析

深基坑工程的开挖会引起基坑周边地表的不均匀沉降，着重分析XX超市北侧J6-J8 三个监测点及XX酒店西侧J1-J3三个监测点。基坑开挖深度的不断加大，使得建筑物附近沉降也先增大后减小，最后逐渐稳定，建筑物周围沉降在基坑开挖初期变化速率较小。回归分析建筑物沉降监测数据，对时间与建筑物沉降的联系进行总结，见式（1）。拟合处理J1∽J3、J6∽J8 监测点沉降时程曲线，其中J2 如图J8 所示，下列式2为J1 拟合曲线方程，基坑开挖期间建筑物沉降时程曲线分布形式呈指数函数形式。y=A1+（A2-A1）/[1÷10（lgx0-t）×P]（1）式中，拟合参数分别为A1、A2、X0 及P，监测的时间为t。y1=-13.09161+（0.36221+13.09161）/[1+10-0.02395（42.2111-t）]

（2）各建筑物沉降监测点时程曲线拟合处理后，得出下表2所示各拟合曲线参数，求取表2中所有参数平均值，从而得出基坑开挖期间建筑物沉降平均值时程曲线方程为：y=-13.44+14.94/[1+10-0.0223（37.52-t）] （3）

5.结束语

①基坑支护结构的变形和内力均在警戒范围内，且变化小，说明在城市复杂条件下，排桩-混凝土内支撑体系对保护基坑支护结构效果十分显著；③基坑附近建筑物沉降通常在基坑开挖期间出现，临近建筑物的最大沉降较小沉降最大为15.6mm，，排桩-混凝土内支撑支护体系对周边环境起着非常重要的安全保护作用；②在基坑开挖过程中，基坑外地下水位变化小，即地下水位的变化对基坑开挖过程中基坑变形的影响小，如果基坑工程附近建筑物密集，则可适当的将地下水位监测点减少，减少监测的工作量；④本次研究所在地区，基坑开挖在春季期间，气温回升，周围土体出现冻融，且温度变化较大，在这一期间应加强对基坑变形的监测。⑤通过对建筑物沉降进行回归分析，得到本工程建筑物平均沉降回归方程：y=-13.44+14.94/[1+10-0.0223（37.52-t）]。 参考文献：

［1］ 杨有海，王建军，武进广，李长山．杭州地铁秋涛路车站深基坑信息化施工监测分析［J］．岩土工程学报，2008，30( 10) : 1550-1554．

[2]刘诚，应国柱，朱大勇，陈志斌，罗飞.临河深大复杂基坑变形分析[J].工程与建设，2016，30（01）：1~4. [3]閤超，刘秀珍.某深基坑安全开挖引起临近建筑物较大沉降的实例分析[J].岩土工程学报，2014（S2）.