广州某工程基坑变形监测及分析研究

刘 浩，杨 锐，2，张大军，王新国

（1.广东工业大学，广东广州510006；2.广州科技职业技术学院，广东广州510550；3.广州市荔湾区建设和园林绿化局，广东广州510380）

广州某工程基坑变形监测及分析研究

刘 浩1，杨 锐1，2，张大军3，王新国1

（1.广东工业大学，广东广州510006；2.广州科技职业技术学院，广东广州510550；3.广州市荔湾区建设和园林绿化局，广东广州510380）

摘要:综合考虑基坑周围环境、工程地质条件及水文地质条件，对广州某基坑采用悬臂钻孔灌注桩支护结构。根据有关规范并结合基坑特点制定了基坑监测方案，并对基坑顶部水平位移、基坑顶部沉降、支护结构测斜、周边地表竖向位移、地下水位的监测结果进行了分析。结果表明，基坑变形存在一定的规律性，针对这些规律及时完善施工方案，确保了基坑和周围环境的安全。

关键词:基坑监测；水平位移；沉降；地下水位

1　工程概况

1.1工程简介

广州某工程位于荔湾区黄沙大道粤南大街 ，场地南侧为荔枝湾涌、北侧为粤南大街、西侧为珠江河流、向东与黄沙大道相距200 m～300 m。A栋建筑总面积为10 187.2 m2，地上5层，地下1层，建筑高度为23.1 m。基坑长度为87.3 m，宽度为12 m～41.15 m，周长约为241 m。标准段基坑深度为4.975 m～5.6 m，部分基坑深度为2.975 m，设备房基坑深度为6.6 m。基坑安全等级为二级。

1.2工程地质及水文地质条件

根据工程地质勘察报告，场地地层岩性自上而下为:①杂填土层，厚度1.50 m～5.60 m，平均3.33 m；②淤泥质粘土层 ，厚度0.60 m～4.80 m，平均2.91 m；③细砂层，厚度2.70 m～14.50 m；④粉质粘土层，厚度1.60 m～6.20 m；⑤全风化泥质粉砂岩层，厚度12.00 m～20.50 m；⑥强风化泥质粉砂岩层，厚度10.50 m～29.00 m；⑦中风化泥质粉砂岩，埋深19.20 m～37.20 m。

场地主要含水砂土层的厚度较大 ，分布较广，地下水水量较为丰富。场地南侧为荔枝湾涌、西侧为珠江河道，地下水与该地表水体有密切的水力联系，并与地表水互为补给。地下水位主要受潮汐影响，勘察施工期测得地下水位埋深1.65 m～3.35 m。

2　基坑支护方案及监测项目

2.1基坑支护方案

基坑支护结构采用悬臂钻孔灌注桩，止水帷幕采用Φ600@400双排水泥土搅拌桩，止水帷幕相邻桩体之间搭接长度为200 mm。坑内加固采用格栅式水泥搅拌桩，其中基坑地面以下加固深度为5 m，加固范围为坑边局部5 m范围内格栅式加固。

2.2监测项目

图1　基坑监测平面布置图

表1　基坑监测项目和报警值

3　监测结果分析

通过获取实时监测数据资料，并对监测结果进行处理、分析，准确判断基坑的变化趋势，确保基坑及周围环境的安全［2-3］。

3.1基坑顶部水平位移结果分析

本工程在基坑顶部布设了12个水平位移监测点，选取WY3、WY5、WY10、WY12进行分析，各监测点水平位移变化曲线如图2所示。基坑开挖过程中最大水平位移为14.2 mm（WY3，2014年9月7日）。

图2　基坑顶部水平位移变化曲线图

由图2可知，各监测点水平位移随基坑开挖，呈现逐渐增大的趋势。图中在基坑开挖初期和基坑开挖完成后出现两个明显的转折点［4］。基坑开挖初期，WY3监测点水平位移发展较其他监测点快，是因为此监测点处开挖速度快，而且监测点位置靠近集水井，同时基坑对面正在进行施工，对土体产生扰动作用。基坑开挖完成后，水平位移变化速度变缓，并且逐步趋向稳定。

3.2基坑顶部沉降结果分析

在基坑四周选取WY3、WY5、WY10、WY12分析，各监测点沉降变化曲线如图3所示。从图3可知，累计沉降量最大的点是WY3，下沉了4.03 mm （2014年9月9日）。

采用6061铝合金和AZ31B镁合金作为试验材料，试板尺寸为300 mm×70 mm×6 mm，其质量分数分别见表1和表2。试验前先用砂纸将镁板和铝板打磨干净，除去表面氧化膜，再分别用丙酮和酒精擦拭待焊部件油污部位。然后用夹具将对接的两板固定，采用根部直径为6.2 mm，端部直径为4.3 mm，轴肩直径15 mm，长度为5.7 mm，带有螺纹的锥形搅拌针进行镁/铝异种金属的搅拌摩擦焊试验。利用扫描电镜观察断口形貌和能谱分析并用XRD对断口物相进行分析。

图3　基坑顶部沉降变化曲线图

结合图2、图3分析可知，基坑顶部沉降与水平位移变化趋势基本一致。总趋势是逐渐增大，并且存在两个明显的转折点。基坑顶部水平位移大的位置，其沉降也较大。

3.3支护结构测斜结果分析

支护结构测斜［5］是基坑监测的一个主要内容，是考察支护结构安全状况的重要指标。在基坑平面不同位置上布置了12个支护结构测斜监测孔，各监测孔曲线变化趋势非常相似，现选取12号测斜孔（CX12）进行分析，CX12变化曲线如图4所示。2014 年7月24日，在埋深0.5 m处产生最大水平位移0.5 mm；2014年9月11日，在埋深3 m处产生最大水平位移5.8 mm。

图4　CX12号测斜孔变化曲线图

由图4可知，在基坑开挖初期，基坑周边土体及建筑物向基坑内挤压，CX12呈现向基坑内变形的前倾型变化趋势，支护结构顶部水平位移最大。随着基坑开挖深度的增加，周边土体及建筑物压力作用点也逐渐下移，支护结构出现“鼓肚”形变形特征，变形曲线逐渐向弓形变化，最大水平位移发生的部位也随之下移［6-7］。底板浇筑之后，与周围的支护结构形成一个箱型结构，大大提高了基坑的稳定性。地下结构的施工也对基坑逐渐起到支撑作用，支护结构的测斜逐渐趋向稳定。

3.4周边地表竖向位移结果分析

周边建筑物与场地有足够的距离，工程建设对邻近建筑物影响不大。在地表路面布置了8个沉降监测点，从基坑四周地表各选取一点DM3、DM4、DM5、DM8进行分析。各监测点竖向位移变化曲线如图5所示。

分析图5可知，各监测点沉降值都在10 mm范围内。在基坑开挖过程中，由于开挖面土体应力释放以及基坑内降水引起土体固结沉降，使地表沉降较明显［8］。基坑开挖完成后，地表沉降变化相对较小，基本趋于稳定。但是，由于地表土体的回弹以及基坑内部结构施工对周围土体的挤压，造成周边地表局部位置短时间内出现相对隆起再下降的变化，累计沉降量减小。周边地表最大沉降量出现在DM3、DM4监测点，约为5 mm。基坑东侧整体沉降较其他方向大。

图5　周边地表竖向位移变化曲线图

3.5地下水位结果分析

场地南傍河涌、西临珠江，河道水位的涨退潮是基坑施工必须考虑的因素。降雨量的多少将直接引起水位的变化，因此，在降雨量大的期间应加密地下水位的监测［9-10］。

根据基坑周围的水文地质条件，布设了12个地下水位监测点。在基坑四周各选取一点SW3、SW5、SW10、SW12进行分析，各监测点的地下水位变化如图6所示。

图6　地下水位变化曲线图

分析图6可知，基坑开挖初期，SW12监测点水位小幅上升，其它监测点基本呈现下降趋势。随着开挖深度的增加以及基坑内降水措施的使用，SW5、SW10、SW12监测点地下水位整体呈下降变化。由于河道水位的涨退潮、降雨等因素的影响，引起了地下水位在短时间内出现了小幅度“下降-上升-下降”的起伏变化。2014年9月9日，SW12地下水位下降0.704 m，已经接近报警值（0.8 m），应该密切注意地下水位的变化，确保基坑的安全。

2014年8月8日，SW3监测点地下水位开始出现上升，接下来的水位监测中发现，SW3监测点水位持续呈上升趋势。2014年8月13日，水位上升最大高度达0.517 m，尚未达到报警值。2014年8月22日，基坑北侧承台及东北侧集水井处发生地下涌水现象。现场采取封堵及抽排水措施，但是以上位置的水位未能下降。经专家研究讨论后，对地下涌水现象，判断为止水帷幕的质量原因造成。决定采取以下处理方案:（1）将抗渗等级提高；（2）钢筋距离加密的同时可以考虑钢筋直径缩小；（3）完善混凝土施工方案，确保混凝土施工的质量，保证地下室底板无裂缝。采取措施之后 ，水位得到有效控制，SW3监测点水位逐步趋向稳定 ，并有小幅的下降。

4　结 论

通过对监测结果分析 ，得出如下结论:

（1）基坑顶部水平位移与沉降变化趋势基本一致。总的变化趋势是逐渐增大，靠近集水井位置的监测点发展速度快，并且存在两个明显的转折点。

（2）随着基坑的开挖，支护结构的最大水平位移位置由支护结构顶部逐渐下移 ，变化曲线呈现为弓形。

（3）基坑开挖完成以后，由于周边地表土体的回弹，造成地表局部位置出现相对隆起再下降的变化，累计沉降量减小。

（4）河道水位的涨退潮、降雨量的多少是引起水位变化的重要因素。止水帷幕的质量是防止基坑涌水涌沙的重要保障。

参考文献:

［1］ 夏才初，潘国荣.土木工程监测技术［M］.北京:中国建筑工业出版社 ，2001:97-99.

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［4］ 黄志全，李 宣，王安明，等.郑州市某建筑深基坑监测［J］.华北水利水电大学学报，2014，35（1）:51-55.

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［9］ 李苏春，袁运涛.苏州凤凰国际书城基坑监测分析［J］.水文地质工程地质，2013，40（1）:129-133.

［10］ 李庆伟，陈龙华 ，程金明.北京某深基坑监测实例分析［J］.施工技术，2008，37（9）:30-32.

中图分类号:TU441+.6

文献标识码:A

文章编号:1672—1144（2015）01—0167—04

DOI:10.3969/j.issn.1672-1144.2015.01.035

收稿日期 :2014-10-08修稿日期:2014-11-15

作者简介 :刘 浩（1990—），男，湖南衡阳人，硕士研究生，研究方向为岩土工程。E-mail:237074727@qq.com

Research Anlysis and Deformation Monitoring of A Foundation Pit in Guangzhou

LIU Hao1，YANG Rui1，2，ZHANG Da-jun3，WANG Xin-guo1
（1.Guangdong University of Technology，Guangzhou，Guangdong 510006，China；2.Guangzhou Vocational College of Science and Technology，Guangzhou，Guangdong 510550，China；3.Guangzhou Liwan Construction and Landscape Bureau，Guangzhou，Guangdong 510380，China）

Abstract:Cantilever bored piles were adopted as the supporting structures in a foundation pit of Guangzhou by considering the surrounding environment，geological and hydrological conditions.The monitoring plan was scheduled according to the specifications and characteristics of the foundation.And then the monitoring data of the horizontal displacement of the top of pile，settlements of the pile block，inclination measurement of the supporting structure，vertical settlements of the surrounding ground surface，and underground water levels were annalysed.The results suggest that the deformation of the foundation pit has a certain regularity，therefore the construction plan should be improved correspondingly to ensure the safety of the foundation pit and surrounding environment.

Keywords:foundation pit monitoring；horizontal displacement；settlement；underground water level