浅谈土岩结合基坑监测及变形规律

冯甲甲

苏州市苏纺院勘测有限公司，江苏 苏州 215000

摘要：文章以具体工程为例介绍了土岩结合基坑监测以及基坑变形规律，包括坡顶水平和竖向位移、桩身以及深层土体位移、周边建筑物沉降，希望能给相关人士提供有效参考。

关键词：土岩结合；基坑监测；变形规律

引言：为进一步减缓我国土地资源消耗，我国建筑工程高度持续提升，为保障地上工程结构稳定性，需要做好地下结构施工，在基坑持续加深的背景下，进一步扩大作业环境复杂度，土岩结合基坑作为全新基坑形式，需要针对基坑施工进行全面监测，深入研究基坑变形规律，注重提高基坑施工安全性，优化基坑施工质量，保障工程安全。

一、土岩结合基坑变形分析

（一）支护结构外侧土体变形

支护结构外围土体变形通常是由以下因素导致的，第一是在基坑挖掘中，支护结构内外侧岩土体产生明显高度变化，由于不平衡土压力导致变形问题。此外因为基坑挖掘中的降水问题，从而改变外围土体孔隙水压力，扩大土体中气体体积比例，导致土体压缩变形。支护结构变形导致岩土体变形，随着支护结构出现变形问题，进一步扩大基坑外围岩土体活动空间，基于土压力影响下，增加土层以及岩层移动速度，导致土体变形。基坑降水中，由于含水层压缩，扩大岩土体变形。降水条件下还会出现土体固结现象，包含蠕变以及渗透固融合，基坑在降水过程中容易导致土体变形，因为土内孔隙水压力全面消散，被土内水压力所影响。在基坑降水达到特定深度后，内部孔隙水压力转移。因为总应力固定，按照相关变化效应，土自身有效应力扩大，所增加有效应力对土体骨架形成作用，进一步缩减土体孔隙，导致土体全面固结，扩大土体沉降变形。此外，基坑底部土体在降水中容易扩大土抗剪强度，可以辅助提升基坑稳定性。

（二）支护结构变形

基坑挖掘中，支护体系内部压力转移，使支护结构外部承受主动区土压，此外嵌固挖掘面下方支护结构内部还会承受被动区内土压力。在持续深入开挖中，进一步扩大坑内外高差，挖掘到相应深度后，受基坑内外高差荷载以及地面超载影响，容易加剧支护结构在基坑中的变形问题。工程施工中，因为支护结构竖向位移不会产生过大危害，因此容易被人们所忽略，而在土方开挖中初步释放土地自重，墙体基于土体波动下存在起伏变化，威胁支护结构以及基坑工程稳定性，容易产生地表沉降问题[1]。

二、工程概况

某一工程基坑开挖后侧壁和原有建筑相距较近，开挖深度接近9米，其中22栋是浅基础，剩余建筑是桩基础，侧壁支护按照土钉墙、桩锚支护以及放坡等形式施工。

三、土岩结合基坑监测

（一）基坑监测重点

工程西侧环境相对复杂，因为基坑挖掘较深，涉及多样支护类型，成为此次基坑施工重点监测内容。此次工程监测中将重点放到基坑支护结构稳定性和周围构筑物沉降中，经过监测获取信息，实施综合处理，及时发现问题所在，采取有效解决措施，清楚问题隐患[2]。

（二）基坑监测方法

位移监测中主要以测边角方式操作，率先选择固定方向，在测量中监测其余观测点整体方向值和距离，求解偏差值，每次得到的偏差值便是位移量。每次测量前通过角度交会技术检测基点是否产生移动。因为场地限制，不能设置闭合导线，选择在施工影响相对较低的公园周围设置三个平面监测点。通过爆炸螺钉将标志打入水泥地下。按照二级要求进行平面检测，结合现场地形，设计交会测量。

沉降观测中，基坑周围既有建筑，抗外30米内各个建筑物都需实施沉降监测，按照设计、监理意见确定监测数量以及监测分布位置，结合工程设计，总计安装15个监测点，利用L型钢筋，在墙柱中通过冲击钻埋设钻孔。结合现场施工条件，考虑施工状况，水准路线设置两个闭合路线。在建筑沉降监测中，利用电子水准仪以及各种配套设备，率先对测站进行固定浇筑，通过冲击钻孔对沉降监测点进行施工处理，在框架梁以及受力墙中插入L型钢筋，并在建筑影响较低部位安装水准点，现场钻探，埋设标志点。确定初始值后，随着不断深入挖掘状况，合理监控建筑沉降。锚索压力监测中，借助负荷传感器、程控静态应变仪和相关配套措施实施全面监测。额外设置锚索运行负荷传感器，开始张拉安装锚索前，动态监控整个张拉状况。锚索张拉初步锁定后，率先检测初始数值，联系整个挖掘进展实时监控锚索工程。

四、土岩结合基坑变形规律分析

（一）坡顶水平位移和竖向位移

通过监测分析，此次基坑东侧所形成的水平以及竖向位移，因为主要是放坡支护，各段上层土体主要以放坡为主，下方岩层按照直立开挖方式进行支护施工。支护结构施工中，东侧支护结构没有超出水平、竖向位移限值，由此判断所用支护方法较为合理，支护结构相对安全。而在雨水较大期间内，因为没有对坡面实施有效防护策略，导致坡面防护厚度较小，土体因为雨水侵蚀，进一步扩大土体孔隙水压力，增加了支护结构水平方向作用力，导致土体朝着临空面出现变形。因为下方属于岩层，拥有较高强度，整体压缩系数较低，故不会产生过大竖向位移。基坑东侧对应水平、竖向位移累计最高值分别是13.6毫米和8.7毫米，都没有超出设计限值，整体结构相对安全

[3]。

基坑南侧位移检测中，发现在开挖环节出现变形快速增长趋势，随后坡顶水平位移率先趋缓，随后竖向位移稳定下来，中途基坑南侧整体位移出现突然增加趋势，基坑停止一年半后继续进行施工，基坑南侧坡顶设置钢筋棚，扩大了周围荷载，导致基坑南侧整体位移持续扩大，到基坑监测结束和钢筋棚拆除后，有效减缓南侧基坑变形速度。土岩结合基坑中，如果对应侧土层厚度以及分段岩层较为接近，同时分段端点周围是土体，中间是岩体，容易导致边侧土地超出中部岩体整体变形量的问题。基坑西侧以及北侧水平、竖向位移监测中，发现桩锚支护结构对应端点以及放坡支护衔接部位存在较大位移变形。桩锚支护结构拥有良好稳定性和较高支护刚度，但处于两段分界交叉点，由于交叉点靠近其他支护侧缺少腰梁和冠梁协同，导致对应桩呈现为悬臂结构，产生较大变形问题。岩质边坡拥有良好稳定性，比起土层无法有效压缩，同时基于水作用下具备较高抵抗力，不会出现过大变形问题。尽管岩层通过直立开挖便能够满足基坑稳定需求，但因为缺少其他变形控制措施，所有会形成较大变形。联系基坑北侧以及西侧相关监测数据分析，整个基坑施工过程中，保持良好安全性和稳定性，由此看出整体支护效果较好。

（二）桩身和深层土体位移

对应监测区域上部是厚杂填土，下方是中分化泥质砂岩，支护按照上部填土放坡，下方直立开挖措施，基坑施工过程中，整体变形相对平稳，变形量最大值是5mm，同时变形部位主要分布于基坑上层杂填土区域，土岩结合基坑中的交界点变形问题，经过岩石锚固得到有效控制。在和土岩交界点相距距离持续增加条件下，所形成变形问题相继扩大。对比分析其余测孔数据可以发现基于相同深度内，岩层变形比例较低，整个岩层变形趋势会跟随岩体结构应力分布变化而改变。

（三）周边建筑物沉降

通过分析周边建筑物沉降变化，发现大范围变形问题主要分布于基坑支护施工、基坑土方挖掘以及支护施工一年后的雨季，支护施工以及土方挖掘环节，最大沉降值节点主要分布于活动中心，以浅基础为主，沉降量总计达到4.2mm，对应变形沉降速率是每天0.035mm，而结束支护施工一年后雨季中，最高沉降量主要分布在28栋，桩基础为主，沉降量总计达到6.2mm。导致形成大量沉降原因是该区域主要以填土为主，由于雨水量较大，产生土体软化现象，加速压缩。同时冠梁顶层对拉锚索在施工影响下，锚索没有得到设计标准，导致土地约束不足，产生土体朝基坑内部移动变形问题。结束地下室底板施工后，进一步减缓变形速率。通过分析发现，周围建筑整体变形沉降较为接近，从基坑开挖到回填竣工，变形速率相对缓慢，尤其是结束后续底板施工后，整体沉降速率开始平稳下来，结束监测后，周围建筑最高沉降值并未超出标准限值，证明基坑支护较为稳定。

（四）锚索拉力

结合桩锚支护结构分析，除了部分产生跳跃性波动之外，其余锚索监测数据相对平稳，岩层中两个测点除了在预应力损失影响下降低锚索拉力，基坑施工环节测量数据并未形成过大波动，整个数据保持平稳变化。锚索能够辅助控制支护结构的变形维护。证明土岩结合基坑采取锚索技术可以突出锚固效能，可以针对岩层设置锚索锚固支护。

结语：综上所述，深基坑作为整个工程项目的基础环节会直接影响后续工程施工质量和应用效果，为此需要注重做好基坑变形监测工作，准确把握基坑施工变形规律，辅助制定科学支护技术方案，进一步提升基坑施工稳定性和安全性，保障工程顺利实施。

参考文献：

[1]张楠.土岩组合地层深基坑变形规律研究[J].铁道工程学报,2021,38(07):1-5+59.

[2]金雪峰.某紧邻地铁车站土岩基坑设计与变形规律研究[J].地下空间与工程学报,2021,17(03):815-824+871.

[3]鲍敏生,李瑞星.土岩结合基坑监测及变形规律研究[J].智能城市,2020,6(02):41-42.

作者简介：冯甲甲（1988-），男，本科，工程师，从事基坑监测工作15年。