基坑施工过程中周边环境变形监测及分析

摘要：本文以徐州2018-31号地块A-2地块基坑工程为研究对象，深入探讨了基坑施工期间周边环境的变形监测及分析方法。通过采用多种监测手段，获取了大量的监测数据，并对这些数据进行了系统分析。研究结果表明，在施工过程中，周边环境的变形均在允许范围内，确保了基坑及周边设施的安全。本文的研究成果为类似工程的变形监测与分析提供了有益的参考。

关键词基坑施工；周边环境；变形监测；数据分析

一、引言

随着城市建设的不断发展，基坑工程在城市基础设施建设中占据着重要地位。然而，基坑施工往往会对周边环境产生一定的影响，如引起周边建筑物、道路及地下管线的变形。若变形过大，可能导致建筑物开裂、道路塌陷、管线破裂等安全事故，严重影响周边环境的正常使用和安全。因此，对基坑施工过程中周边环境的变形进行实时监测和分析，对于保障工程安全和周边环境稳定具有重要意义。徐州2018-31号地块A-2地块基坑工程位于江苏省徐州市云龙区和平大道与东三环交叉口金茂悦项目，对该项目周边环境变形进行监测与分析，能够为工程施工提供及时、准确的数据支持，确保工程顺利进行，同时也能为类似工程积累实践经验。

二、工程概况

本基坑工程为徐州2018-31号地块建设项目A-2地块的基坑监测项目。场地所在位置交通繁忙，周边建筑物和地下管线分布复杂。该项目的建设对周边环境的稳定性提出了较高要求，因此，对基坑施工过程中的变形监测尤为重要。监测工作从2021年11月28日开始，至2022年6月1日结束，在整个施工周期内对基坑及周边环境进行了全面、系统的监测。

监测方案

3.1监测项目及方法

1、基坑坡顶水平位移监测：沿基坑周边共布置24个监测点。测点埋设时，在测点位置打入钢钉并编号，用水泥固定。采用极坐标法和小角度法相结合的方式进行监测。极坐标法是在已知点A安置全站仪，后视点为另一已知点B，通过测量角度∠BAP以及A点至P点的水平距离D，依据公式XP=XA+D*cos∠BAP，YP=YA+D*sin∠BAP，计算得出P点坐标。小角度法是在距离监测区域一定距离以外选定工作基点A，在施工影响范围之外选定一个控制点B作为零方向，在B点安置觇牌，用测回法观测水平角∠BAP，测定一段时间内观测点与基准点连线与零方向之间的角度变化值值Δβ，位移量6 =O * D/q（其中q取206265）。观测记录采用全站仪自带记录程序，观测完成后形成原始电子观测数据，通过软件传输至计算机，检查合格后使用平差软件进行平差，得出各点平面坐标，进而与上期坐标及初始坐标比较，得出本次位移及累积位移。

基坑坡顶沉降量监测：同样沿基坑周边设置24个监测点。采用二等水准测量方法，使用美国天宝Dini03电子水准仪配合2m铟钢条码尺进行观测。观测记录利用电子水准仪自带记录程序，观测完成后形成原始电子观测数据，经软件传输至计算机，检查合格后用平差软件平差得出各点高程值。通过沉降监测点各期高程值，依据公式变化量值计算公式：

本期变化量dHi=Hi-Hi-1累积变化量dH=Hi–H0（式中，dHi—本期变化量；dH—累积变化量；Hi—本期数值；Hi-1—上期数值；H0—初始数值）计算各期阶段沉降量、阶段变形速率、累计沉降量等数据，并绘制相应图表进行变形分析。

周边建筑及周边地表沉降观测：在基坑西侧泵站建筑物共布设6个沉降观测点，沿基坑周边内部道路共布设20个周边地表沉降观测点。周边建筑采用L型沉降钉布设在建筑物四角或承重柱上，对于有幕墙结构且无法钻孔布设“L”型标志点的建筑物，采取张贴沉降观测标贴或有机透明沉降玻璃点的方式进行监测，确保能准确反映建筑物垂直变化。周边地表监测点则采用钢钉直接埋设并标识，以准确反映地表的沉降趋势和变化量。观测方法与基坑坡顶沉降量监测相同，均采用二等水准测量。

4、周边管线沉降观测：在基坑南侧围挡外和平路人行道内布设9个周边管线沉降观测点，采用钢钉直接埋设并标识。观测时同样使用美国天宝Dini03电子水准仪配合2m铟钢条码尺，通过测量各监测点高程变化来反映周边管线的沉降情况。

3.2基准点布置

本工程设置了4个水平观测基准点和3个沉降观测基点，所有基点均布设在基坑开挖影响范围之外。建立平面及高程控制网，高程测量采用水准测量方法，观测精度为二级；平面控制采用坐标测量方法，观测精度为二级。为保证监测数据的准确性和可靠性，监测基准网每15天复核一次。基准点采用周围固定点或在水泥地面砸钢钉并用水泥浇护的方式埋设，并做明显标志，防止破坏。高程系统采用独立高程系统，假定BM1为30.0m，BM2的高程为30.56321m，BM3的高程为30.35462m。

3.3控制指标的确定

为了准确判断基坑施工过程中周边环境的安全状态，设定了合理的监测控制值，具体如下表所示：

监测数据处理与分析

4.1基坑坡顶水平位移分析

在整个监测过程中，对基坑坡顶24个水平位移点进行了持续监测。数据显示，各点位相对位移量较小，均未达到报警值。其中AB段QT21号点累计水平位移量较大，累计向基坑方向位移量为8.6mm。以2021年12月13日-2022年1月10日期间部分监测数据为例（如下表）：

从上述数据可以看出，QT21号点位移量随时间逐渐增加，但增长速率较为稳定。这表明基坑围护结构在水平方向上能够有效抵抗土体的侧压力，整体稳定性良好。同时，通过对其他监测点数据的分析，也未发现异常变化，说明基坑周边土体在水平方向上的变形处于可控状态。

4.2基坑坡顶沉降量分析

基坑坡顶沉降量监测结果表明，各点位相对位移量较小，未达到报警值。其中垂直位移变化最大的为QT19号点，累计下沉7.97mm。以下是QT19号点在部分监测时间段的沉降数据：

分析QT19号点的沉降数据变化趋势可知，前期沉降量增长相对较快，后期逐渐趋于稳定。这可能是由于在基坑施工初期，随着土方开挖和基础施工的进行，土体应力重新分布，导致该点沉降量增加；而在后期，随着支护结构的作用逐渐发挥以及土体的固结，沉降量增长速度减缓并趋于稳定。

4.3周边建筑沉降分析

在整个监测过程中，基坑周边建筑物沉降变化最大的为JH24号点，累计下沉了0.99mm，下沉速度为0.01mm/d。该楼倾斜最大的为JH24-JH25，沉降差为0.25mm，倾斜率为0.025‰。周边建筑各监测点沉降量均较小，未达到报警值。这说明基坑施工对周边建筑的影响在可控范围内，合理的基坑支护设计和施工过程中的有效控制措施，有效地减少了对周边建筑的影响。通过对周边建筑沉降数据的分析，还可以发现不同建筑的沉降量存在一定差异，这与建筑物的基础形式、结构类型以及与基坑的距离等因素有关。

4.4周边道路沉降量分析

基坑周边道路沉降量最大为JH20号点，累计下沉3.33mm。从监测数据的变化趋势来看，前期沉降量增长较快，后期逐渐趋于平稳。如在2021年11月8日-2021年11月23日期间，JH20号点的沉降数据如下：

前期沉降量增长较快，主要是因为基坑施工初期，土方开挖和施工活动对周边土体的扰动较大，导致道路沉降量增加；随着施工的进行，土体逐渐压实，周边道路的沉降量增长变缓并趋于稳定。这表明在基坑施工过程中，虽然对周边道路产生了一定影响，但通过合理的施工措施和监测控制，道路沉降得到了有效控制。

4.5周边管线沉降量分析

基坑周边道路沉降量最大为GX8号点，累计下沉1.54mm。各监测点相对位移量较小，未达到报警值。这得益于在施工过程中对周边管线采取了有效的保护措施，如加强对周边土体的支护、控制施工开挖速度等，从而避免了因基坑施工导致管线过度沉降而引发的安全事故。对周边管线沉降数据的分析，有助于及时发现潜在的安全隐患，确保地下管线的正常运行。

五、结论与建议

5.1结论

通过对徐州2018-31号地块A-2地块基坑施工过程中周边环境变形的监测与分析，结果表明在整个监测期间，基坑坡顶水平位移、沉降量以及周边建筑、道路、管线的沉降量均未达到报警值，各监测点变形均在允许范围内。这说明基坑支护结构及施工措施有效地保障了周边环境的安全稳定，施工过程对周边环境的影响处于可控状态。

从各监测点的变形数据变化趋势来看，部分点在施工前期变形增长相对较快，后期逐渐趋于稳定。这与基坑施工过程中不同阶段的施工活动、土体应力调整以及支护结构的作用效果密切相关。在施工前期，土方开挖等活动对土体扰动较大，导致变形增长较快；随着施工的推进，支护结构逐渐发挥作用，土体应力重新分布并趋于稳定，变形增长速度减缓。

5.2建议

在后续类似工程中，应进一步加强对基坑周边环境变形的监测工作。尤其是在施工关键节点和地质条件复杂区域，要加密监测频率，以便更及时、准确地掌握变形情况，发现潜在的安全隐患。

优化基坑支护设计和施工方案。根据不同的地质条件、周边环境特点以及工程要求，选择更加合理、有效的支护技术和施工工艺，进一步减少施工对周边环境的影响。

加强对监测数据的深入分析和研究。利用先进的数据处理技术和分析方法，建立适合本地区的基坑变形预测模型，提高对基坑变形趋势的预测精度，为工程施工提供更可靠的决策依据，确保工程建设的安全性和可靠性。

本研究通过对徐州2018-31号地块A-2地块基坑施工过程中周边环境变形的监测及分析，为该工程的顺利进行提供了有力保障，同时也为其他类似基坑工程的监测与分析提供了一定的参考和借鉴。在未来的城市建设中，应不断完善基坑监测技术和方法，确保基坑工程与周边环境的安全。