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

彭楚峡

四川科宏石油天然气工程有限公司  四川省成都市  610056

摘要：随着越来越多的高层建筑出现在城市中，深基坑监测的重要基础技术也需要提高自身的技术含量和可靠性。应通过应用先进的基坑变形监测技术，可最大限度防止发生工程事故，将经济财产损失程度降到最低，为安全施工提供保障。基于此，本文对基坑变形监测技术概述以及建筑基坑变形监测的要点进行了分析。

关键词：基坑；变形监测；变形规律

随着经济的发展，基坑工程发展有了长足的进步。当今，随着我国经济发展，建筑科技进步、基坑工程的数量和规模增大。然而，在密集已有建筑物周边进行基坑工程施工，对基坑稳定、周围建筑物、地下管线都会产生很大的影响，引起相邻建筑物开裂甚至倒塌事故频发。因此开展基坑变形研究以及发生基坑过大变形后及时、安全、快速低成本地处理事故，减小损失都具有重要的现实意义和应用价值。

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。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 建筑基坑变形监测的要点

2.1 基坑变形监测设计

基坑变形监测工作是一项系统工程，这关系到基坑的施工安全状态和周围建筑物的稳定性。监测方案的设计需要收集各种相关资料和信息。监测方案中包含监测方法的选取及监测测点的布设、预警值的设定、监测结果的分析与评价。基坑变形监测系统的设计需注意以下内容。

（1）必须保证监测设备仪器处于良好运行的状态，且仪器设备的可靠性须有保证。通常来讲，电子设备的可靠性要低于机械设备，通过电子设备所获得的数据必要时候需要用机械设备来进行校验其准确性和可靠度。

（2）基坑监测需要从多个维度进行考量。重点是对被监测对象的位移量和位移速率进行监测，同时对监测方法以及巡检方式进行优化。在监测网的建立时，应将监测点设置在坑底、坑壁顶部以及毗邻容易收到基坑施工影响的重要建筑物上充分设置。综合运用多种技术手段和设备来进行基坑变形的监测，提高监测数据的可靠性和真实性。

（3）由于变形监测与基坑开挖同步进行，监测点的布置及监测过程应尽量减少对施工的影响，尽量不因监测活动迟滞工期。同时，在监测设计时应尽量选择满足观测精度但又经济适用的设备和仪器，降低监测费用。

2.2 规范操作监测仪器设备

在进行高层建筑基坑变形监测过程中，需要使用一些专业化的监测仪器设备，只有规范操作监测仪器设备，才能够确保监测工作的顺利开展及监测结果的科学有效性。仪器设备的操作需由专业技术人员执行，严禁无证上岗，在操作过程中需严格遵循相关操作方法和规程。另外，日常还需对仪器设备进行有效的维护和保养，避免仪器设备发生损坏；在使用仪器设备之前，先对仪器设备进行仔细的检查和校对，以防出现数据不准确问题。

2.3 挡土墙及周边地表变形

基坑的挡土墙及周边变形与基坑开挖深度和基坑支护结构有关，主要产生水平位移和竖向位移。浅基坑开挖时，基坑挡土墙的沉降呈“倒三角形”水平位移形式，未支护挡土墙顶部的最大位移向内倾斜。如果深基坑开挖，挡土墙和周围土体在维护结构的左右两侧呈现整体刚性的向内位移。产生位移的主要原因是清除了内部土，使侧原土压力被清除，挡土墙承受全部或大部分侧向被动土压力，从而产生向内移动变形。一般来说，挡土墙和周围土体的水平位移是产生的，因此基坑支护时，必须对侧墙进行支护。与水平位移相比，挡土墙和周围土体的竖向位移相对较小，但如果不能及时监测，则会对挡土墙本身的稳定性、地表沉降和基坑的安全造成极大的危害。主要原因是基坑开挖导致土地自重减少和向上运动现象。采用地下连续墙或钻孔灌注桩技术支护基坑时，可能会出现支护沉陷，危及工程安全。基坑工程除了自身的安全外，还对周围环境有很大的影响。挡土墙后的周围地表会产生一定的沉降，引起附近建筑物、交通及管道的变形。因此，有必要对沉降进行科学监测，及时有效地预测沉降规模和范围，采取必要的措施减少或避免沉降带来的危害。国内外学者采用多种方法对地表沉降进行观测和分析，并采用模型模拟、有限元分析、数据拟合等方法对沉降规律进行分析和预测。根据实际工作经验，地表沉降规律主要有两类。一是当基坑不深时，在相对薄弱的地层上会出现三角形分布沉降，在挡土墙底部会出现较大的水平位移，在基坑周边附近会发生较为剧烈的沉降；当挡墙插入深度较大或地层坚硬时，地层沉降呈抛物线分布，最大沉降值远离挡墙。

2.4 基坑变形监测的频率

基坑变形监测贯穿于基坑开挖的全过程，甚至在基坑开挖工程结束后仍要持续监测，监测的内容多、时间跨度长。所以基坑变形监测的频率应充分考虑施工安全以及经济性。通常情况下监测的频率应符合如下要求：

（1）基坑开挖施工过程中每天的监测次数应大于1次，基坑开挖结束后至少需要连续观测3天，直至基坑处于稳定状态。

（2）基坑开挖过程中出现如下突发状况时，应至少连续监测3天，直至监测数值趋于稳定：变形值接近或超过预警值、或变形速率加快。毗邻建筑物或道路出现大面积开裂、不均匀沉降；突发恶劣天气导致基坑或周边大量积水（雪）；坑底或支护体系出现管涌、流沙现象。

2.5 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。

3 结束语

综上所述，深基坑工程在中国城市建设中占有重要地位，而深基坑工程中，进行有效的变形监测及变形机理与规律分析对于对工程有着重大影响。深基坑支护结构如果严重变形，将给建筑工程和人民的生活带来许多不利影响。因此，应加强对深基坑变形机理的研究，采取合理的措施，使支护设计达到最佳效果，进而推动我市的建设。

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