基坑变形监测及变形规律的探讨

基坑变形监测及变形规律的探讨

李伟强

（上海申元岩土工程有限公司上海200011）

【摘要】在社会经济快速发展的推动下，城市建筑项目不断增多，基坑施工技术的应用也越来越广泛。作为基坑施工的重要内容，基坑变形监测以及变形规律研究尤为重要，该操作的目的是预防基坑变形问题，保证建筑物的安全。文章简要概述了基坑变形监测概况，并结合工程实例，对建筑施工过程中的基坑变形监测以及变形规律的分析进行详细探究，希望为相关工程项目提供一些有价值的参考。

【关键词】基坑；变形监测；变形规律

【中图分类号】TU470【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）08-0129-02

引言

在社会经济快速发展的推动下，当前城市建筑物的数量与密集程度越来越高，为了提高建筑安全水平，需要做好建筑基坑的变形监测工作，并对基坑的变形规律进行分析，为建筑的安全施工提供有力保障。

1.基坑变形监测技术概述

1.1监测特点

基坑变形值得是基坑在荷载以及企业因素的作用下出现形状、大小、位置等方面的变化。变形监测的目的在于得出变形的具体情况，与其它工程检测项目不同，变形监测具有以下几个特点：（1）变形监测是工程安全监测的一部分，具体包括内部监测与外部监测两个部分。（2）为了提高建筑安全性，需要非常高的监测进度。（3）监测周期较短，需要反复多次监测来得出有效数据。

1.2变形监测等级划分及精度要求

变形监测划分了不同的精度等级，等级主要是根据观测点水平位移点为中误差、垂直位移高程中误差以及向量变形观测点高差中误差进行划分[1]。精度的高度与观测工作复杂性、时间以及费用直接相关，然而为了减少误差，变形监测通常不允许低精度的情况发生。

1.3监测方法

基坑变形监测经过了十几年的技术发展与创新，在水平与垂直位移的监测上，衍生出多种监测技术，小角度法、投点法、视准线法、GPS测量法等。

2.基坑变形监测

2.1工程概况

本次工程的建设场地呈矩形分布，南北方向的长度为500m，东西方向长度为400m，建筑总占地面积为162475m2，该工程计划打造集住宅、商业、地下车库为一体的综合性建筑，建筑中包括了8栋住宅楼、1处综合性购物场所以及一个地下停车场[2]。周边建筑物均已拆迁，场地空旷。

2.2基坑支护方案

基坑的施工以尽可能节省空间为原则，并且保护建筑物的安全性以及扩大地下空间。在支护过程中，对地下水进行控制。基坑开挖深度为20m，在基坑的北侧采用放坡挂网喷混凝土进行支护的当时，而在东、西、南均采取土钉墙支护的方式，建成后的基坑等级为一级基坑。

2.3变形监测项目

从本工程建设区域的地质状况以及水文条件来分析，基坑变形监测的项目包括以下几个方面：（1）土钉墙坡顶水平位移监测；（2）土钉墙坡顶垂直位移监测；（3）基坑北面护坡水平位移监测；（4）基坑北面护坡垂直位移监测：（5）深层水平位移监测；（6）土钉以及锚杆拉力监测；（7）地下水位监测。监测点布设如图1所示。

图1基坑监测点布设示意图

2.4变形监测具体方法

2.4.1水平与垂直位移监测

本次工程的支护方式为土钉墙与混凝土墙支护，在东、南、西土钉墙的变形监测上，计划布设了1100个水平监测点，150个垂直监测点，编号PD001～PD150，北面混凝土墙变形监测水平点布设量为104个，垂直监测点为35个，编号S001～S104。变形监测点的布设方法是在土钉墙坡顶以及护坡桩桩顶稳固区域使用冲击钻钻出深度为20cm的孔，孔中注入稀释水泥浆液，然后向其中放入对中装置，将顶部抹平。变形监测中有关水平位移的监测使用的是电子全站仪观测，观测方法是极坐标监测法[3]。而垂直方向的位移则使用的是电子水准仪进行相关位移量的观测，观测方法是采取往返监测的方式。为使监测结果的精度提升，要求监测过程严格参照《建筑基坑工程监测技术规范》进行操作。

2.4.2基坑深层水平位移监测

深层水平位移监测所使用的仪器是测斜仪，测量的具体步骤为：第一步，使用测模拟侧头来检查测斜管的导槽是否通畅；第二步，将测斜仪调制工作状态，将测头导轮置于导槽中，并且将测头缓慢下至导管底部，然后根据每下降50cm就读取一次数据，将数据记录下来。完成测量后，将测头旋转180°再测量一次；第三步，对第二步测量的正反读数进行比对，如果读数存在异常的情形，应对异常监测读数进行重新监测。

2.4.3土钉以及锚杆拉力监测

该监测项目使用锚索测力计以及振弦读数仪实施监测操作[4]。测量的具体步骤为：首先，锚杆加锁前应按照相应的规范将锚杆拉力计套在锚杆顶端，然后将拉力计电缆引到便于测量的位置，之后将锁扣锁定，使用拉力计获得初始频率的具体值，将测量的数据记录下来。

2.4.4地下水位监测

地下水位采取电测水位仪监测，测量的具体步骤为：按照四等水准水位观测井作为固定点进行高程测定，每次测量井口的固定点以及水面竖直两次，两次的测量竖直时间应在±1cm的范围，取两次平均值得出水位高程的具体数据，对地下水位变化量测定[5]。

3.监测结果分析

3.1土钉墙坡顶水平位移监测结果分析

监测结果显示，土钉墙坡顶水平位移的变化值为15.0mm，没有超过变形的报警值，变形曲线见图2中的PD009监测点。图2显示，监测点在检测过程中的水平位移逐渐增加，最后呈现平稳的态势，并且最高点也没有达到报警值，表明该区域边坡的发展处于良好态势。

图2检测水平位移变化曲线图

3.2土钉墙坡顶垂直位移监测结果分析

垂直监测结果表明，位移量最大值为25.1mm，未达报警值，变形从图2中的PD010监测点，前期缓慢上升，中期增加，后期平稳，发展态势良好。

3.3护坡桩水平位移监测结果分析

监测结果从S084号监测点位移分析，整个位移在监测过程中呈前期缓慢增加，中期上下波动，后期区域平稳态势，监测的位移最大值也没有到达报警值，边坡安全。

3.4护坡桩垂直位移监测结果分析

垂直位移的变化与水平位移监测结果相同，也是前期缓慢增加，中期上下波动以及后期平稳，最大值未达到报警值。

3.5深层水平位移监测结果分析

监测结果显示位移的最大值为5.22mm，未达到报警值，变形曲线的态势为：在前期呈现快速增加的态势，在中期平稳发展，后期则出现波动，并且最后区域平稳，显示了该区域的边坡处于良好的发展态势。

3.6土钉以及锚杆拉力监测

锚杆拉力的最大值为188.25KN，并未达到报警值，变形曲线的发展态势为：在整个变形发展过程中，前期呈现缓慢增加的情况，而在中期以及变形后期，均呈现出平稳的迹象，表明了该区域边坡稳定，始终位于安全警戒线以下。

3.7地下水位监测

监测结果显示了该区域的最高水位为28.5cm，在基坑的允许水位范围内，水位的最高点出现在基坑的北侧边坡区域，水位变形曲线的发展态势为：水位在整个监测过程中，前期呈现快速增加的态势，然而在中期却缓慢减小，并且在后期逐渐呈现出平稳的发展态势，表明在整个监测过程中，基坑中的水位始终处于正常的水位，基坑的边坡安全。

综合以上监测结果，显示该项目基坑开挖与支护的方式合理，能够满足后续工程建设的需求，保障工程项目的质量以及后续使用的安全性。

4.结语

总之，基坑是建筑工程中最重要的施工项目之一，而基坑变形监测作为建筑安全性的基础，要求相关监测人员在满足精度的要求下，尽可能以简单、实用、经济的方法来完成基坑变形监测，通过基坑变形规律，判断基坑的安全性，从而使建筑工程顺利进行。

参考文献

[1]吴意谦,朱彦鹏.兰州市湿陷性黄土地区地铁车站深基坑变形规律监测与数值模拟研究[J].岩土工程学报,2014（S2）:404-411.

[2]任建喜,张引合,张琨,高丙丽.西安地铁车站深基坑变形规律FLAC模拟研究[J].铁道工程学报,2011（03）:90-93.

[3]高立新,王强,李国杰.地铁车站深基坑变形规律现场监测[J].铁道工程学报,2011（11）:112-116.

[4]刘杰,姚海林,任建喜.地铁车站基坑围护结构变形监测与数值模拟[J].岩土力学,2010（S2）:456-461.

[5]高丙丽,张琨,任建喜,刘均红.西安地铁车站深基坑变形规律FLAC模拟研究[J].中国安全生产科学技术,2012（03）:179-184.