廖 林

（中鐵十八局集團(tuán)隧道工程有限公司，重慶400700）

1 引言

隨著地下交通網(wǎng)的不斷完善，在城市繁華路段不斷興起深基坑工程。而對于周圍的建筑物而言，在開挖深基坑時常常會使其地基基礎(chǔ)出現(xiàn)變形，嚴(yán)重可導(dǎo)致樓體出現(xiàn)開裂或倒塌等事故［1］。當(dāng)前，在巖土體與基坑工程的聯(lián)系方面已有較多研究，在國外，Long通過對全世界大量基坑的施工數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，已經(jīng)整理出圍護(hù)結(jié)構(gòu)和開挖深度在各種情況下的聯(lián)系，在國內(nèi)，劉濤等通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計的方式，得出基坑開挖深度和地表沉降最大位置的聯(lián)系，雖然前人在基坑工程方面已有較多研究，但針對基坑工程與鄰近建筑物基礎(chǔ)間關(guān)系的研究仍然較少，因此，為進(jìn)一步完善現(xiàn)有研究，為后續(xù)同類型施工提供參考，以盡可能避免生產(chǎn)事故的出現(xiàn)，對深大基坑施工時對鄰近建筑基礎(chǔ)所產(chǎn)生的影響進(jìn)行研究分析非常有必要。

2 工程概況

某基坑工程深約25m，寬約20m，為鋼筋混凝土明挖箱型框架結(jié)構(gòu)，有著兩年的設(shè)計使用年限。使用厚度為800mm，深度約為30m的地下連續(xù)墻配合內(nèi)支撐體系作為基坑主體的圍護(hù)結(jié)構(gòu)?；又黧w所使用的徑向支撐在深度方向內(nèi)共有4道，第一道為 “米” 字型7×9m的鋼筋混凝土撐，按照9m的水平間距進(jìn)行設(shè)置，配合有尺寸8×9m的冠梁，剩下三道徑向支撐為6.1m直徑，0.16m厚度的雙拼鋼管支撐，按照4.5m的水平間距進(jìn)行設(shè)置。

本基坑設(shè)置在三條道路的交叉口位置，呈南北走向。在其西北側(cè)有著較多的建筑，在本次施工中主要以某建筑物為重點(diǎn)研究對象。該建筑物與基坑的距離約為15m，為三層結(jié)構(gòu)建筑物，承重方式主要為鋼筋混凝土梁柱板，兩層的磚混結(jié)構(gòu)為其主體，使用的是淺基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。在施工時，從實(shí)際情況和工期安排出發(fā)，選擇以分層分段的方式進(jìn)行開挖，具體如圖1所示。

圖1 基坑分層分段開挖示意圖

3 基坑變形監(jiān)測

3.1 基坑地連墻水平位位移分析

因所研究建筑物主要分布在基坑西側(cè)，為便于對開挖基坑時地下連續(xù)墻的變形情況進(jìn)行研究，本文將監(jiān)測點(diǎn)布置如圖2所示。限于篇幅，本文僅列出4號監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)分析。在基坑施工時采用開挖方式為分層分段開挖，因此在相同時間點(diǎn)每個監(jiān)測點(diǎn)的開挖情況有所不同，為更好地對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，結(jié)合實(shí)際情況，本文將施工程序劃分成表1所示工序。

表1 基坑施工工序劃分表

圖2 監(jiān)測點(diǎn)布置示意圖

由圖3可知，布置在建筑物旁邊的監(jiān)測點(diǎn)4與基坑有22m的距離，測斜管則有著30m，受到澆筑連續(xù)墻的影響，實(shí)際上監(jiān)測點(diǎn)的布置深度僅為27.4m。從監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，監(jiān)測點(diǎn)4處的地下連續(xù)墻的偏移量最大值隨著基坑施工的不斷開展而在不斷增大，并且偏移量最大值所在位置不斷朝下發(fā)展，在15m深度處有著12.87mm的最大值，偏移量最大值在工序四到五不斷降低，約在16m的深度有著8.20mm的值；并且，基坑施工時墻體頂部從工序一到工序二有著朝內(nèi)偏移的情況，但其值均較小，而在工序二之后，地下連續(xù)墻的頂部則有朝外偏移的情況出現(xiàn)，最大值約為10.25mm。對其原因進(jìn)行分析可知：地下連續(xù)墻隨著基坑內(nèi)土體的不斷卸載而表現(xiàn)出不斷增加的側(cè)向壓力，隨著開挖深度的不斷增大墻后土體的壓力作用點(diǎn)不斷下移，導(dǎo)致地下連續(xù)墻表現(xiàn)出向基坑內(nèi)的偏移［2-3］。

圖3 監(jiān)測點(diǎn)4墻體水平位移曲線示意圖

基于各監(jiān)測點(diǎn)的變形情況，統(tǒng)計各監(jiān)測點(diǎn)的水平位移最大值和相應(yīng)的深度如圖4、圖5所示。

圖4 基坑墻體最大位移值變化曲線

圖5 基坑墻體最大位移值深度變化曲線

在工序一和二中，監(jiān)測點(diǎn)12與其他監(jiān)測點(diǎn)的位移最大值有著較小的差距，并且隨著施工的不斷進(jìn)行，監(jiān)測點(diǎn)12的位移最大值有著較大的增長速率；相比于其他監(jiān)測點(diǎn)的位移最大值，當(dāng)施工進(jìn)行到基坑底部時，監(jiān)測點(diǎn)12的位移最大值約增加了13mm。其原因在于：在工序一和二中有著相對較小的開挖深度，墻后的土體在內(nèi)部支撐和自身剛度的作用下較為穩(wěn)定，因此僅出現(xiàn)了較小的變形；因監(jiān)測點(diǎn)12和基坑約有102m的距離，在基坑空間效應(yīng)的影響下，其所能承受的土壓力和水壓力性能較弱，因此隨著不斷增加的施工深度，墻外的壓力也在不斷地增加，因此位移值增長的較快。

墻體位移最大值所處的深度在各個工序下基本保持在某個位置［4］，通過商值比較的方式分析估值和各工序下的基坑開挖深度可知，墻體位移最大值的深度在工序一時和基坑的開挖深度約有0.24的比值，其余工序的比值均在區(qū)間0.60~0.71之間，即墻體的位移最大值從工序二到基坑坑底施工時，均為0.60~0.71倍的開挖深度。

4 建筑物變形監(jiān)測

4.1 建筑沉降分析

整個施工階段該建筑物均表現(xiàn)出下沉的規(guī)律，建筑監(jiān)測點(diǎn)布置示意圖如圖6所示，監(jiān)測點(diǎn)17和18在地下連續(xù)墻施工有著基本一致的變化規(guī)律，并且比起其他監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測點(diǎn)17和18有著較大的沉降值，其原因主要在于監(jiān)測點(diǎn)17和18于垂直基坑的長邊位置的距離較近，在施工時所產(chǎn)生的震動對其有著較大的影響。并且，在斷面2的位置主要為凹槽式沉降，在基坑的6m左右有槽點(diǎn)存在，而監(jiān)測點(diǎn)17和18剛好位于該處，故成槽施工時監(jiān)測點(diǎn)17和18有著相對較大的地基沉降。各個監(jiān)測點(diǎn)在開挖基坑時有著基本一致的沉降規(guī)律，且從沉降趨勢來看基本可劃分為如圖7所示的三個區(qū)域。持續(xù)緩降區(qū)形成的原因在于基坑開挖導(dǎo)致土體出現(xiàn)卸荷，地基在坑外土體移動時出現(xiàn)下沉；波狀平穩(wěn)區(qū)形成的原因在于該時間段的基坑基本停工，在自身結(jié)構(gòu)重力下所導(dǎo)致的變形較?。欢附祬^(qū)所形成的原因在于基坑施工開始恢復(fù)時，在開挖完第五層土方時，底板處需要較長時間進(jìn)行鋼筋的綁扎，即在無支撐的情況下基坑暴露過長時間，并且此時的地下水位降低過大［5］，因此，建筑物在兩者的影響下表現(xiàn)出了較大的沉降速率。

圖6 建筑監(jiān)測點(diǎn)布置示意圖

4.2 建筑不均勻沉降分析

從以上數(shù)據(jù)可知，該建筑物主樓以及附樓分別在監(jiān)測點(diǎn)14和18處有著最大的沉降值，使得建筑物朝向基坑開挖處傾斜。為對建筑物的傾斜程度進(jìn)行確定，基于所確定工序，本文分別對監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行對比研究，所得結(jié)果如圖8、圖9所示。

圖8 監(jiān)測點(diǎn)14和監(jiān)測點(diǎn)11沉降對比

圖9 監(jiān)測點(diǎn)14和監(jiān)測點(diǎn)13沉降對比

從對比結(jié)果可以看出，在施工地下連續(xù)墻后，監(jiān)測點(diǎn)14和11約有著1.17mm的沉降差，并且隨著施工的不斷開展，兩個監(jiān)測點(diǎn)的沉降值和沉降差均在不斷增加，即建筑物的不均勻沉降在不斷增加；此外，在施工之前，監(jiān)測點(diǎn)14和13有著基本一致的沉降值，兩者的沉降差接近于0，但隨著施工的不斷開展，兩個監(jiān)測點(diǎn)的沉降值以及沉降差均持續(xù)增加，在澆筑完基坑的底板之后約有著2.25mm的沉降差，其原因主要是兩個監(jiān)測點(diǎn)與基坑的距離并不相同，根據(jù)兩個監(jiān)測點(diǎn)和槽點(diǎn)之間的距離可以看出，相比于其余兩個接近的監(jiān)測點(diǎn)，基坑的開挖對監(jiān)測點(diǎn)14有著更大的影響，因此在基坑施工時建筑的不均勻沉降不斷加大。

由圖10、圖11可知，在施工地下連續(xù)墻之后，監(jiān)測點(diǎn)18和15存在約為4.3mm的沉降差，在工序一中兩者的沉降差有較小的增長，但從工序二開始，兩者的沉降差逐漸減小，在澆筑完基坑底板之后沉降差約為2mm。原因在于施工地下連續(xù)墻時，與基坑距離較近的一側(cè)所受到的成槽施工的震動影響較大，因此距離不同的兩者有著較大的沉降差［6］。在開挖基坑之后，監(jiān)測點(diǎn)15所在位置的地基沉降在沉降槽點(diǎn)的影響下有著比監(jiān)測點(diǎn)18更大的值，導(dǎo)致兩者的差異沉降有所減小。監(jiān)測點(diǎn)17和18在整個施工階段雖然有不斷增加的沉降值，但兩者的沉降差也在隨之變小。

圖10 監(jiān)測點(diǎn)18和15沉降比較

圖11 監(jiān)測點(diǎn)18和17對比圖

綜上可知，對于建筑物的不均勻沉降而言，地表的沉降槽點(diǎn)對其有著較大的影響，應(yīng)加強(qiáng)對處于沉降槽點(diǎn)之外的部分建筑物不均勻沉降發(fā)展情況的關(guān)注，若出現(xiàn)較大變化時應(yīng)及時采取相應(yīng)措施以避免對建筑物造成破壞；對于沉降槽點(diǎn)以內(nèi)的部分建筑物則應(yīng)在施工地下連續(xù)墻時加強(qiáng)關(guān)注，對建筑而言，開挖基坑時周圍土體所產(chǎn)生的位移對其不均勻沉降存在有糾偏作用。

4.3 沉降與墻體變形的相關(guān)性

從所得數(shù)據(jù)可知，建筑物的沉降可以劃分為三個部分，但在開挖基坑時主要產(chǎn)生的是墻體的水平位移。因此為對建筑物的沉降和墻體的水平位移的最大值之間的關(guān)系進(jìn)行研究?；谑┕で闆r，本文對比了監(jiān)測點(diǎn)04的偏移量最大值和建筑沉降最大值，所得結(jié)果如圖12所示。

圖12 建筑物沉降最大值和監(jiān)測點(diǎn)04水平位移最大值對比曲線

從圖中可知，墻體的水平位移曲線在進(jìn)行注漿之前與建筑物的沉降曲線基本保持一致的變化規(guī)律，但相比之下建筑物的沉降較小，且變形滯后。其原因在于：開挖基坑之后，墻后土體在變形的地下連續(xù)墻的作用下有位移出現(xiàn)，導(dǎo)致豎直方向上建筑物有變形出現(xiàn)，因建筑物和基坑長邊距離較長，因此在建筑物上反映出側(cè)墻變形情況需要較長的時間。

在注漿時，因?yàn)橛羞^大的注漿壓力，因此監(jiān)測點(diǎn)05所在的墻體出現(xiàn)了較大的偏移，監(jiān)測點(diǎn)04的變形值最大值在支撐傳遞的作用下逐漸減小，在變形曲線上呈現(xiàn)出劇烈下降的規(guī)律，并且在一定時間內(nèi)仍然保持不斷降低的規(guī)律。而建筑物沉降曲線上，在D′段之后表現(xiàn)出下降的趨勢，并且在后續(xù)表現(xiàn)出注漿增加的規(guī)律。原因在于：該時間內(nèi)坑外水壓力因坑外的水位下降而有所減小，在支撐力下表現(xiàn)出偏移到基坑外的規(guī)律，進(jìn)而出現(xiàn)墻體水平位移不斷降低的趨勢，從建筑物的角度進(jìn)行考慮時可以發(fā)現(xiàn)，水位的降低導(dǎo)致土體出現(xiàn)了固結(jié)沉降，淺基礎(chǔ)隨之有沉降出現(xiàn)，因此沉降曲線表現(xiàn)出先降低后上升的規(guī)律。

從上述分析可知，在開挖基坑時，從墻體水平位移的最大值可以預(yù)測建筑物的沉降最大值變化規(guī)律。如建筑物以及地下連續(xù)墻在較大的圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形下，因存在滯后性，故建筑沉降的變化會隨之增加，對其安全較為不利，因此應(yīng)采取相應(yīng)的措施進(jìn)行避免，以確保其安全性。

5 結(jié)語

本文通過對某深大基坑現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，主要對基坑地下連續(xù)墻以及建筑物淺基礎(chǔ)在開挖基坑時的變形規(guī)律進(jìn)行研究，并對基坑施工和建筑物沉降的相關(guān)性進(jìn)行了分析，從結(jié)論可以知道，所得結(jié)論如下：鄰近建筑物的不均勻沉降與地表沉降槽點(diǎn)位置有著較大的聯(lián)系，且地下連續(xù)墻的水平位移最大值和建筑物的沉降最大值有正比例關(guān)系，但變形相對較為滯后，基于所得規(guī)律，建議在具體施工時可通過墻體位移對建筑物沉降進(jìn)行預(yù)測，以確保施工的安全性。