深基坑变形监测分析

深基坑变形监测分析

李湘培 别聪毅

武汉市勘察设计有限公司 430022 湖北省武汉市

荆门市建筑设计研究院有限公司

摘要：近年来，社会进步迅速，随着科技的发展，建筑水平的提高，很多大型深基坑不断涌现，对测量工作的质量要求也逐步提高，本文对深基坑变形监测技术及其应用进行了研究。

关键词：深基坑；变形监测；分析

引言

我国建筑工程行业快速发展，在推动我国社会整体建设的基础上，给人们提供了更加舒适的居住环境，同时也在一定程度上加快了城市化进程。在工程建设过程中，深基坑的建设十分关键，深基坑不仅是建筑工程的基础，还是后续工程施工的保障。

1监测信息的分析

项目监测包括围护墙顶水平位移、围护墙顶竖向位移、围护墙深层水平位移、立柱结构水平位移、立柱结构竖向位移、支撑轴力、基坑底部隆起、土压力、孔隙水压力、地下水位和地表沉降共11项监测内容。（1）原始观测数据的可靠性检验。1）作业方法是否符合规定；2）观测仪器性能是否稳定，正常；3）各项测量数据是否存在有限差以内。（2）误差分析和处理。观测数据误差有下列3种。1）过失误差，过失误差是一种错误数据，一般是测量人员在测量过程中产生的失误所导致的，可直接将其剔除掉。2）偶然误差（又称随机误差），偶然误差是施工人员在测量工作中不受控制的因素所导致的，可以在后期处理的时候采用常规误差分析理论来进行处理。3）系统误差，系统误差通常在测量工作的时候由仪器结构和环境的因素所造成的，可以在施工测量工作的时候通过校正仪器来达到消除的目的。

2基坑支护结构变形的因素

基坑支护结构变形因素有基坑的嵌固深度、支护结构的厚度、开挖深度、基坑的面积、周围建筑影响因素等等。对确定的基坑工程而言，周边环境状况是己知的，基坑平面形状，深度，场地水文地质工程地质条件影响基坑变形的关键要素包括：支护结构刚度，桩入土深度，支撑锚杆设置及刚度，支锚预应力。

2.1基坑支护刚度不同

其它因素不变，模拟支护结构厚度从0.8~1.4m的基坑变形情况可知，支护结构的刚度与桩的直径、混凝土强度等级、桩间距有关。当某两个因素一定时，另一个因素增大，都会提高桩的刚度，有利于控制支护结构的最大变形。当基坑支护结构厚度较小时，刚度也比较小，为了减小支护结构的变形，将增加较大作用力的支撑或锚杆。一般选取1.0m的桩径就能较好的控制支护结构的变形。

2.2基坑支护长度不同

当嵌固深度不满足要求，将导致支护结构坍塌等。通过整体稳定性验算、抗隆起验算、基坑地表土体沉降等因素决定着基坑支护结构的嵌固深度。其它因素不变，模拟支护结构长度从20~35m的基坑变形情况。从图可知，桩长越小，支护结构发生的位移越大；支护结构最大位移发生在0.6倍的基坑开挖深度处。

2.3锚杆预应力

锚杆应力既可以防止基坑支护的变形，同时可以减小开挖后土体的剪应力。基坑开挖深度为20m，锚杆间距、角度、工程地质与水文地质，锚杆长度等参数恒定时，将对锚杆施加100~400kN的预应力。基坑支护结构的侧移随着预应力的增加，基坑的水平位移在减小。当预应力超过某一值时，继续增加预应力将对基坑支护结构的变形影响较小。

3深基坑变形监测技术方法

3.1静态变形监测方法

（1）垂直位移监测技术。垂直位移监测技术是深基坑静态变形监测方法中应用比较广泛的一种。监测工作人员可以利用三角高程测量、GPS高程测量和液体静力水准测量等方法，并辅助运用一些专业的测量仪器，如沉降仪等，完成对深基坑变形的监测。三角高程测量法是技术人员使用精密经纬仪和其他设备，遵循数学理论中的几何三角形原理，精确获取测量点和监测点之间的高度差，从而判断深基坑的变形程度。（2）倾斜监测技术。这种监测方法比较多地应用在小面积深基坑变形监测中。过去，小面积深基坑变形主要用悬吊重锤的方法进行监测，这种方法能够判断出深基坑的倾斜程度。在某些深基坑外无法悬挂吊线的情况下，可以采用经纬仪投影、光学垂准和测水平角等方法来判断其倾斜程度。（3）水平位移监测技术。在使用水平位移监测方法判断深基坑的变形时，还要针对深基坑的具体情况分别采用坐标法、视准线法、前后方交会法等，不同的实际情况下，科学地选择方法会达到更好的效果。比如，如果建筑物呈直线，会根据其横向使用视准线法来判断深基坑的形变。（4）裂缝监测技术。深基坑在施工的过程中，可能由于不同的原因而产生形变，还有可能产生裂缝。在监测裂缝的变化时，技术人员可以在一些典型的裂缝上涂抹观测标志，标志通常包括金属标志和石膏标志。金属标志通常安置在裂缝两侧，并定期测量金属标志的间隔，以此来确定裂缝的变化情况。石膏标志一般使用在裂缝的两端，待石膏凝固后，用颜色明显的漆料将两端石膏连在一起，在其中喷涂一条直线，如果监测的对象裂缝发生变化，石膏就会开裂，漆料的宽度就能比较准确地反映出裂缝的变化趋势。

3.2动态变形监测

动态变形监测方法也越来越常用，而且相较于传统的静态变形监测方法而言，动态监测方法更加准确，但是相应地，动态监测方法通常需要更先进的仪器和设备支持。比如，在测量风振时，监测人员需要在强风作用时间段内对风速、风向和建筑墙面的风压实行监测，获得相应参数，并且保证这些参数是固定时间内的连续测量结果。为了达到这一目标，监测人员需要使用动态变形监测技术。常用的风振变形监测有以下几种方法：（1）激光位移计自动测量法。监测人员可以利用这种方法将位移信号转变成光波信号，通过对光波信号的获取，监测人员可以通过波形的返回数值确定形变程度。（2）GPS差分载波相位法。监测人员需要两台GPS机来使用这种方法进行测量，其中一台用来发射信号，应将其安置在楼顶，另一台用来接收信号，通常将其安置在一定距离之外的基站中。这两台GPS机需要保持在15min内不间断地记录数据，再将数据用专门的软件进行处理，计算出深基坑的位移。

3.3深基坑土方开挖施工技术

开挖深基坑土方既要开槽支撑也要遵循先撑后挖、分层开挖的原则，同时还要避免超挖。分层开挖可使基坑支护具有良好的安全性。机械挖掘时，为保证基坑支护的安全性不会降低，必须对挖掘速度进行有效控制。开挖过程中，铲斗不得与支护桩接触或放于其上，否则容易损坏支护桩。为了防止产生乱填、乱挖等现象，所有施工人员都必须严格按照施工要求进行作业，施工过程中应注意沟通交流。

结语

在深基坑开挖时，支护结构的桩顶水平位移与地表沉降变化的节奏是相同的，因为建筑物自带结构性特点，其沉降不如周边地表沉降明显。综上可得，控制深基坑开挖过程中的支护结构变形可以有效地控制深基坑开挖的安全性。随着我国建筑工程的发展，深基坑的施工也相应地提高了要求。深基坑的变形监测工作在受到更高重视的情况下，监测人员也要提高认识，根据深基坑的具体情况采用不同的变形监测技术，确保监测结果的准确性，为建筑工程后续施工的进行创造良好的条件。本文简单分析了深基坑变形监测工作的目标和原则，并归纳了几种静态和动态监测方法，希望对我国建筑工程整体水平的提高有所帮助。

参考文献

［1］纪国勇.深基坑支护技术在房屋建筑施工中的应用［J］.建材与装饰，2020（20）：1-2.

［2］罗永君.探讨房屋建筑深基坑支护施工［J］.城市建筑，2020，17（17）：147-148.

［3］王新伟.基坑支护技术在房屋建筑施工中的应用［J］.居舍，2020（15）：65.