深基坑变形监测及变形机理与规律分析

深基坑变形监测及变形机理与规律分析

吴金瑶

天津市房屋质量安全鉴定检测中心有限公司 天津 300060

摘要：深基坑工程项目施工主要包含开挖土方、支护结构施工以及降排水处理等施工内容，而深基坑支护结构的安全稳定则是保证施工安全的重要基础，因此必须加强变形监测工作。施工单位应在变形监测中积极应用信息化以及数字化的技术手段，加大在深基坑变形监测方面的研究力度，充分了解深基坑支护结构变形的基本机理。同时监测人员还应不断总结实践经验，根据深基坑变形监测数据来分析其客观规律，以便准确掌握深基坑支护结构的受力变形情况，并为及时采取有效的防控措施提供数据参考，从而确保深基坑工程施工及周边建筑物的安全。

关键词：深基坑变形监测；变形机理；规律

1导言

深基坑变形监测是基坑工程施工中的一个重要环节，在基坑开挖过程中，为了确保基坑施工能够顺利开展，应当合理控制基坑变形。此外，还应严格控制支护结构的变形，减少周围地表下沉，确保基坑的稳定性和坑外环境的安全。当变形超过可控范围时，会对基坑及周边环境产生影响，严重时可能会对地下基础产生破环作用，造成安全事故深基坑的安全问题便成了基础施工的重中之重，做好深基坑工程的变形监测尤为重要。

2深基坑变形机理种类

2.1深基坑围护墙体变形机理

在深基坑开挖施工中，土体由于卸载而导致荷载不平衡，主动土压力将作用于深基坑外侧，而被动土压力则会作用于围护墙体的底部内侧，这会使围护墙体在水平方向上发生位移变形，进而破坏了土体原有的应力平衡，土体随之也会出现相应的移动，并造成深基坑底部出现隆起的情况，造成围护墙体在竖向以及水平方向上出现变形。

2.2深基坑基底隆起变形机理

深基坑底部出现隆起变形的主要机理是在深基坑开挖施工时，由于坑底土体在竖向方向上的卸载而改变了其原有的应力平衡，从而产生了竖向隆起变形。而随着基坑深度的不断增加，深基坑底部会形成塑性隆起变形，并造成周边地表发生沉降现象。同时受地面荷载以及围护结构自重因素的影响，深基坑围护墙体外土体也会出现向基坑内移动的情况，并且随着深基坑宽度以及深度的加大而产生塑性隆起变形。

2.3深基坑沉降变形机理

当深基坑工程位于软土区域时，由于土体具有较强的塑性流动性，因此会造成深基坑周边区域的地表出现沉降变形。同时深基坑工程在施工地下连续墙时也可能会造成地表出现沉降变形的现象。

3深基坑变形监测分析

3.1监测目的

首先，为信息化施工提供依据。通过监测随时掌握岩土层和支护结构内力、变形的变化情况以及周边环境中各种建筑、设施的变形情况，将监测数据与设计值进行对比分析，以判断前步施工是否符合预期要求，确定和优化下一步施工工艺参数，以达到信息化施工的目的，使得监测成果为现场施工工程技术人员做出正确判断的依据。其次，为基坑周边环境中的建筑、各种设施的保护提供依据。通过对基坑周边建筑、管线、道路等的现场监测，验证基坑工程环境保护方案的正确性，及时分析出现的问题并采取有效措施，以保证周边环境的安全。

3.2主要内容

深基坑工程监测需要对变形情况和应力等进行全方位的监测。基坑工程监测工作需要按照设计要求展开，基坑周围环境以及开挖情况需要在施工方案中有明确的规定，对环境提前进行了解。监测方案中应该包括监测的目的和方法等，同时还需要对不同监测点所使用的设备等有详细的说明，具体如表1所示。按照基坑施工的安全性，针对性的选择监测项目，分为必须选择的项目和根据情况进行选择的项目。

表1监测内容及对象与方法

3.3深基坑变形监测的主要方法

3.1深基坑沉降监测方法

在对深基坑施工过程中的沉降变化进行监测时，监测人员应严格遵守变形测量的规范要求，以相对高程系为基础进行监测。在监测实践中可以采取在高程控制点间设置水准线路进行联测的方式来进行观测，监测人员可以选择线路中合理的高程控制点，使其与其他观测点共同构成一个闭合高程监测环，以便对所有观测点高程进行测量。在施工前应对观测点进行2次以上的高程测量，并将平均值作为初始高程值。而施工过程中所测得的高程值与初始值之差即为沉降量累积值。此外本次沉降量则是前次高程与本次高程之差。

3.2地下水位的监测及基坑裂缝监测

地下水位监测在基坑工程中非常重要，需要对基坑水位进行实时的检测，因为地下水位变化会直接影响基坑边坡的稳定性，如果地下水位变化性比较大，将会使地表出现塌陷等问题，同时还会对建筑物的结构产生严重的影响。目前，在地下水位进行监测时，可以采用电测水位计进行测量，当将电测水位计置于水中时，就会发出特别的声音开始进行监测，并对水面高度进行读取。裂纹基坑监测具体来说就是对基坑周围环境进行检测，使用游标卡尺对裂缝宽度进行测量，使相关人员可以对裂缝情况有及时的了解，在对裂缝深度进行测量时，可以使用游标卡尺，同时相关人员可以采取正确的方法进行处理，使裂缝问题可以得到有效的解决。

3.3深基坑水平位移监测方法

在对深基坑围护墙的水位位移变形情况进行监测时，可以采用测斜仪等设备。监测人员应将测斜管预埋在深基坑围护结构内，然后通过滑轮等将测斜探头沉放至测斜管底部，以便利用测斜仪来对各检测点的偏角值按照从下到上的顺序进行测量。完成一次测量后应旋转探头180°，再进行一次测量，完成一个测回的测量，从而获得各测点的坐标位置。在预埋测斜管后2周以及深基坑开挖施工前应分别进行一个测回的观测，并将2次测量结果的平均值作为各测点初始水平值。而初始值和施工过程中各测点的观测值之间的差值就是该测点的水平位移的累积值。

4深基坑变形规律

4.1深基坑开挖阶段变形规律

首先在深基坑工程的开挖施工过程中，相关的地下管线设施会出现比较明显的沉降变形，且其基坑和管线设施之间的距离将直接关系到沉降量的大小。随着二者间距的增加，所产生的沉降也愈加明显。同时管线设施所在区域的水文地质条件以及环境因素也会对沉降量产生较大的影响。而深基坑围护结构的位移变形则与开挖的深度密切相关，当开挖深度在0.5~1m时，位移变形量达到最大值。而深基坑围护结构的支撑轴力一般会随着开挖深度的加大而增加，并在开挖深度为0.5~1m左右时达到最大值。当开挖深度进一步增加时，支承轴力的增幅将缩小，并直至保持在一个相对稳定的数值水平上。

4.2深基坑地下结构施工阶段变形规律

当深基坑工程进入地下结构施工阶段后，虽然相关管线设施仍会在基础底板到完成顶板施工过程中产生明显的沉降，不过其沉降量小于开挖阶段。当完成地下结构的封顶施工后，其沉降变化幅度不断缩小，并最终达到一个相对稳定的状态。同时深基坑工程的围护墙顶则在此期间保持平缓的变化趋势，围护墙体在此阶段会产生相对平缓的水平位移变形，并逐步达到稳定状态。此外，在深基坑施工过程中如果能够采取有效的止水措施，就不会造成地下水位的明显变化。

5结束语

总之，在现代高层建筑的建设中，深基坑工程的施工质量是保证建筑整体结构安全的重要基础，因此，在深基坑施工过程中必须积极应用先进的变形监测技术，加强对深基坑开挖、支护结构施工以及地下结构施工中的变形监测。监测人员应根据监测内容的不同选择相应的监测方法，同时要根据深基坑变形机理来分析造成深基坑变形的主要因素，并采取相应的控制措施。此外，监测人员还要注意对监测数据的分析，准确把握变形的客观规律，从而为保证深基坑的施工安全提供准确的参考依据。

参考文献：

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