深基坑变形监测及数据处理分析

深基坑变形监测及数据处理分析

王雨潇

广东省环境地质勘查院广东广州510080

摘要：随着城市建设的发展，土地资源日趋紧张，向地下深层开挖基坑成为新型的设计理念和开发商追求经济效益的常用手段，建设中变形监测必然是基坑及周围环境安全保证的关键。本文以某基坑工程实例对变形监测在基坑工程中所应用的各种方法及监测基坑的重要性进行介绍；通过对基坑监测结果进行分析来判断基坑本身及周围环境的稳定性，当监测结果变形较大时及时作出预警，并向有关部门提出建议，通过采取一定的措施来保障基坑及周围环境的安全。

关键词:变形监测；基坑；周围环境；安全

1.引言

基坑工程是土体与围护结构体相互作用的一个动态变化的复杂系统,由于基坑所在地区地质条件的复杂性和施工过程中诸多不确定因素,仅依靠理论分析和经验估计是难以把握在复杂的开挖和降雨等条件下基坑支护结构与土体的变形破坏,也难以完成可靠而经济的基坑设计。因此在理论分析指导下有计划地进行基础施工监测就显得十分必要，通过施工时对整个基坑工程系统的监测，可以了解其变化的态势，利用监测所得数据做历时曲线分析，能较好地分析出系统的变化趋势。当出现险情预兆时可作出预警，及时采取措施，保证施工和环境的安全`。

2.工程概况

某研发中心扩建项目位于繁华都市区，工程周边既有纵横交错的地下管线，又有高层建筑和繁华道路，其中基坑南边一幢建筑物距离开挖边缘10m左右，需重点进行监测。共建三个单体：扩建主厂房、危险品仓库、垃圾房。基坑面积约4014m2，周长约319m，挖深5.6m，局部承台挖深6.3m。

3.工程数据的处理与分析

3.1监测高程控制网平差

基坑监测高程控制网采用精密水准测量的方法，高程控制网的平差以两相邻控制点间的高差为观测值，以待定点的高程为未知数，通过平差计算获得待定点的高程并评定其精度。其中，结点法平差是把结点间的各测段的高程总和作为观测值，按路线长度计算权倒数，先对网中结点按间接平差，获得其高程的最或然值，然后再分别平差各单条路线，求得各测段的高差最或然是值，从而获得待定点高程[2]。

结点法间接平差的计算公式，一般地间接平差的函数模型为:

（1-1）

平差时，为了计算方便和计算的数值稳定性，一般对参数都取近似值，令

（1-2）

代入（6-1）式，并令

（1-3）

由此可得误差方程

（1-4）

3.2工程监测数据历时曲线分析

周边地下管线监测是该项目一个重要环节，下面以周边管线监测及基坑钢支撑轴力进行历时数据分析。

1)周边管线监测成果

结合周边管线部分监测点的四月份施工后期日变速度与累计量的综合图，日变量基本为零，说明该工程后期时间管线已达到状态。但是累计已达到报警，对管线安全存在影响。

2)对监测项目变形做历时曲线图进行分析

由于基坑安全监测项目的监测工作从围护施工完后基坑开挖时候为起点，因此以底板浇好为结点，对基坑安全监测项目的监测数据进行分析：

（1）周边管线：3月10日为开挖前初始值,从变化趋势看，除了里基坑距离较远的点（如D1，DX1等）和离钢支撑受力点较近的点(如D7～D12)变化不大，其他在两支撑偏中间的点累计量都达到报警值(>=10mm)，但到了4月20之后累计量变化基本稳定。从变化数据上看，出现这种情况可能原因是3月份开挖期间持续下雨的缘故。

（2）基坑围护墙体：图3是基坑围护墙从开挖到底板浇好期间的水平位移累计量曲线图（“+”表示向基坑内，“-”表示向基坑外），从图中可以看出部分监测点已经超出报警值（>=20mm）,其中Q9、Q17、Q16三个南边监测点已经超过30mm，在三月份已经出现过险情。但是通过增加钢支撑等措施，最终是基坑围护墙水平移动处于稳定状态。

（3）周边建筑物：分析可知，由于施工场地狭窄，施工期间持续下雨，水渗到土体中，使土体在自重和水的渗透压力作用下，导致建筑沉降。这说明在施工过程中，应当控制开挖速度，密切关注天气情况，加强对基坑安全的措施，但由于建筑物的基桩深度远大于基坑开挖深度，从图可以看出周边建筑并没有受到太大的影响，通过对基坑增加钢支撑等措施后基坑围护墙体已达到稳定状态，此状态持续到底板浇好都为稳定状态。

（4）基坑钢支撑轴力：每根支撑的累计量都没有达到报警值(>=2500KN)，3月份开挖前初始内力分别：ZL1，466.2KN；ZL2，736.6KN；ZL3，739.1KN；ZL4，414.4KN。根据初值看，每根支撑都发生了一定的变化，但是到四月份支撑轴力基本达到稳定状态。

（5）坑外水位：是基坑外水位监测曲线图，地下外水位项目在地下结构施工期间,虽然水位总体呈下降趋势,但是未超过报警值(>=1000mm)，说明地下水位在基坑开挖期间变化正常，没有发生突变，这也说明该基坑围护的止水性较好，没有出现渗、漏水现象。

通过对以上变形数据的分析可以得出以下结论：基坑在整个开挖到施工结束过程中，支撑轴力、水位、围护体沉降、土体深层位移等监测项目均在报警值以内，但是基坑周边管线北面部分监测点变形量已经超过报警值，建议有关部门检查周边管线，保障周围环境的安全。

4.结论

该中心基坑工程由于地质条件及周围环境等复杂，对本基坑工程进行围护墙体、周边建筑物、周边管线等各项监测是完成基坑施工的必要环节。本文运用了变形监测技术对基坑工程施工期间进行监测，通过监测得到一定的数据，并对各项监测结果进行处理获得日变量及累计量，作出监测速报提交给施工单位，在施工期间出现过险情，通过及时把监测结果及时反应给施工部门及设计部门，已经采取了相应的措施，最终保证了基坑本身及周边环境的稳定。在本工程完工后，对工程全部数据进行处理，绘制出各监测项目的历时曲线图，根据历时曲线图进行总体分析，分析了出现险情的原因，作出分析报告并提出了建议。

参考文献

[1]伊晓东，等.变形监测技术及应用.黄河水利出版社，2007.

[2]武汉大学测绘学院测量平差学科组.误差理论与测量平差基础，武汉大学出版社，2009.

[3]刘俊岩.建筑基坑工程监测技术规范(GB50497-2009)实施手册，中国建筑工业出版社，2010.