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

郭敬强

河南郑州，450000

摘要：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。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。基于此，本文对基坑变形监测技术概述以及基坑变形监测及变形规律的措施进行了分析。

关键词：基坑；变形监测；变形规律

1 基坑变形监测技术概述

1.1监测特点

基坑变形是基坑在荷载以及其他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，需要非常高的监测精度。（3）监测周期较短，需要反复多次监测来得出多期有效数据。

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，精度等级主要是根据观测点水平位移点位中误差、垂直位移高程中误差以及变形观测点高差中误差来进行划分。精度的高低与观测工作复杂性、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，如小角度法、投点法、视准线法、GPS测量法等。

2基坑监测工作的意义

基于基坑工程施工技术尚未普及，地下地质水文环境相对复杂且地域性差异明显，所以对基坑安全设计的参数难以精准确定。放大参数势必造成资源的浪费，过度收紧参数又会导致危险的发生。所以结合理论设计、既往施工经验、实时动态监测三方面工作，对基坑进行综合安全分析是当下基坑施工过程中安全控制的常用手段。对于某些创纪录工程，并无相似案列得以借鉴，而环境的不确定性导致了理论数值置信度降低，所以动态监测数据更加受到重视。首先，于工程本身，基坑监测能及时发现险情以便提前采取安全措施，预防危险的发生。评估基坑施工对周围建筑的影响。其次，动态监测数据可以将实际数值和理论参数进行对比，为后续工程积累经验。

3 基坑变形监测及变形规律的措施

3.1 深基坑监测方案确定的原则

基坑监测是一项复杂、系统的工作，基坑施工的影响因素复杂，在基坑开挖、支护施工前、施工过程中，需要根据开挖大小、挖掘深度、施工与支护结构、土体变形相关性等因素，结合相关变形规律和技术规范确定基坑监测方案。优质有效的监测工作可合理控制土体位移、支护结构位移等因素，有效控制施工安全。

（1）将深基坑本身及周边一切可能受到施工影响的建筑、地下管线及其他设施均作为监测对象，基坑施工影响范围是自身开挖深度的2倍。（2）依照相关规范和工程设计要求确定具体的监测内容和监测布置点，监测内容、方法应全面反映和满足基坑施工中对自身结构和周边环境监测的要求。（3）监测方法、频率及使用的仪器应符合相关技术要求，保障其能满足及时、精确、全面采集和传递数据等信息化监测要求。

3.2 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对基坑安全影响较大，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和基坑的安全造成极大的危害。产生竖向位移的主要原因是基坑开挖导致土体自重减少产生向上运动现象。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，故需对深基坑围护桩体进行桩体水平位移监测。基坑工程除了自身的安全外，还对周围环境有很大的影响。基坑开挖回填和地下水位变化会引起挡土墙后的周围地表会产生沉降，引起附近构筑物的沉降和倾斜，地下管道的竖向位移和水平位移。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和构筑物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。

3.3 地下水位监测

在地下水位较高地区开挖基坑，会遇到地下水问题，入基坑内的地下水不能及时排除，不但基坑开挖困难，而且容易造成流沙、边坡失稳、管涌等破坏现象，地下水的抽排可能会导致周边地表和构建物的地下水流失进而影响施工工期和安全，为减少地下水变化对周围环境的影响，除采取一定的技术措施外，对地下水的监测也是十分必要的。

3.4 坑底土体隆起变形

在基坑开挖过程中，坑底的土体由于上部土体开挖，竖向的土压力进行了卸载产生回弹，并且坑底吸水土体体积膨胀，在结构外侧的土地向内部移动，这三者共同作用下，坑底的土体产生隆起变形。隆起的形式主要与开挖的深度和大小有关，根据工作经验，当基坑开挖深度较深时，若基坑面积较小，则底部中间隆起较为突出，两边较低；若基坑面积较大，基坑底部较宽，则会产生两边隆起量大，而中间隆起量较少。

3.5 深基坑监测点布设方法

根据基坑特性和监测对象合理布置监测点，制定合适的监测方案。围护墙顶水平变形和竖向位移监测点共点，测量各墙顶测量点位移反映围护墙顶变形情况。针对围护墙体深层水平位移测量，一般沿基坑围护桩体四周设置一定数量的测斜监测孔，基坑中部或其他受力集中区应加密监测孔。监测点的布设位置与围护墙顶部水平位移和竖向位移监测点处于同一监测断面。

支撑轴力监测是监控基坑支撑内力状况，保障支护体系整体安全的重要监测内容。在支撑体系内设根据断面结构分组设置应力计，如在钢管支撑结构中布设监测结构轴力的钢弦式轴力计，为防止轴力计出现偏移等问题，应通过围焊刚托架等手段使其维持稳定。

立柱隆起沉降监测在支撑柱上布置一定数量监测点，通过相对标高测量等数据获取其沉降情况和挠度变化。坑外地下水位监测常采用钻孔埋设监测点的方式，常用地表沉降监测点沿基坑开挖影响范围内按断面布置监测点。在地下管线上方地面布设监测点直接监测相关管线竖向位移变化。建筑物竖向位移监测点一般在在建筑物四角、外墙和柱基等部位布设。

4 结束语

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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