深基坑变形监测与预测研究

深基坑变形监测与预测研究

王志远

上海诚云建设工程质量检测有限公司上海市201204

摘要：随着城市建设的高速发展，城市空间越来越狭小，于是人们开始发展高层建筑与地下工程。其中地下工程由于岩土介质的复杂性，岩土工程的系统性和不确定性，要准确定出其本构模型及其参数十分困难。于是将反分析的思想引入深基坑工程中。目前我国城市建筑的建设中，施工场地空间不足、建筑之间的间距比较小，部分基坑的挖掘深度较大等问题会导致施工期间事故的频繁发生。鉴于此，本文主要分析深基坑变形监测与预测。

关键词：深基坑；变形监测；预测

1、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。

2、深基坑变形观测的特征分析

2.1、深基坑观测注意时效性

普通的工程建设测量工作没有时间的限定，只要做过测量工作，记录下基础资料数据就可以了，但深基坑监测工作不同，它需要在不同的时间去进行实时的监测，而且其结果也是动态变化的，只有把握住观测的时效性，才能获得工程需要的结果和效果。也就是说，在进行深基坑变形观测时，要求监测设备必须要具有及时、迅速的检测能力。因为工程的施工项目大都是在室外或野外进行的，不同的地区有着不同的气候特点，所以要求进行深基坑变形观测的设备必须要能够应对各种恶劣的自然环境，这样才能保证工程施工的有效性。

2.2、保证设备的精密度

深基坑变形观测直接关系到整个工程建设的安全性，所以与普通的测量相比较，所要求的精密度更高，误差更小，而这种高精度的技术要求是一般的测量仪器难以达到的。因此，在进行深基坑变形观测时，必须要选用更加精确的测量设备，保证测量结果的精密性，将误差值降到最低。

2.3、变形值的等精度

在深基坑变形观测中，所取得的数值并不是某一时刻的对应变形值，而是需要采集到它们的对应变形差值。也就是要达到其等精度，保证两次测量观测结果的误差值是一致的，这样的监测数据才更具有实效性。这就需要在提高监测设备精密度的同时，还要保证监测工作人员的专业技术水平和实践操作能力，以保证深基坑变形观测的最终数值的可信性，达到为工程建设服务的目的。

3、深基坑变形监测与预测

在基坑工程实践中，实际工程的施工与设计值估值相比往往存在一定的差异。若基坑围护结构及周边建筑变形超过允许范围，将危及基坑内外侧建筑物和构筑物的安全。因此在基坑开挖和结构施工过程中必须加强围护结构与周边环境的监测，及时掌握基坑开挖过程中的动态变形情况，为施工开展提供及时的反馈信息和有效决策依据，进而对施工方案进行优化，缩短工期，降低造价，确保整个支护体系及周边建筑的安全。

根据设计要求达到动态设计和信息化施工的目的，依据有关规范并结合基坑工程的情况特点提出以下监测方案：

3.1、监测高程控制网测量

采用独立高程系统(也可与国家二等水准网进行联测便于监测数据在控制点破坏后可追溯)，在项目地块四角施工影响范围之外选取四个水准点(点位埋设按二级水准点要求)，四点组成二等水准网，作为基坑垂直位移观测的首级控制网。

3.2、垂直位移监测

以首级控制网中两点作为起屹点，将垂直位移监测点纳入测量线路作为转折点组成二等附和水准路线。初始数据取前两次测量数据平均值(也可短时间内多次测量取平均)，前次数据减去后次数据为单次变形量，初始数据减去末次数据为累计变形量。“+”为下沉，“-”为上浮。变形量除以天数得变形速率，一般以变形速率是否超出预警值评价安全状态。

3.3、水平位移监测

水平位移测量标志的埋设:对于采用放坡的基坑，对于坡顶土体的位移监测可将将0.5~1m钢筋沿坡顶打入，钢筋顶端低于坡顶水泥面预留孔位且配水泥盖，顶部制作十字监测标志。对于水泥搅拌桩支护区域，将位移观测钢标用电钻植入。测量采用极坐标法或小角法。

3.4、围护桩深层水平位移监测

测斜管的埋设：测斜管在进行埋设之前，首先要对其埋设的位置进行钻孔，而这个钻孔位置的确定是经过仔细调查和研究，再根据其实际情况，综合考查之后的基础上，测算出没斜管的钻孔深度。这个测斜管与上面深层沉降仪的导管有所区别，它的底部要加上底盖，在进行安装的时候一定要经过认真的检测之后，才能够进行测斜管的固定工作。而且在固定好测斜管以后，要对其内部进行全面的清理，保证管内的通畅度和洁净度，这样才能使测斜管在具体观测中达到畅通无阻。而进行彻底深度清洁的主要原因也是因为测斜仪的探头成本很高，只有保证测斜管的通畅性，才能有效的保证探头的安全性，能够将探头顺利的通过测斜管。在探头安装完毕之后，还要把测斜管的另一头管口加强保护，这样才能达到测斜仪工作的无干扰性，在进行深基坑变形观测工作中取得真实有效的数据。

待测斜管已处于稳定状态后，开挖前的测试2次以上取其平均值作为初始值。将探头导轮滑入所测位移方向的槽口放至指定区域。在指定区域停留几分钟，以便使探头与管内温度一致，减少误差产生、显示仪读数稳定后开始监测。按测量数据线上的刻度分划，逐级提升。每隔0.5米采集数据一次。单次测量完毕将探头旋转180°，再按上述方法测量一次。两次测量结果取平均值，消除仪器本身的误差。

3.5、混凝土支撑轴力监测

为了预防混凝土支撑结构的断裂破坏，验证轴力设计与实际受力的差异情况，须对混凝土支撑结构中的重点受力区域进行支撑轴力监测。支撑轴力采用振弦测试仪测定，在支撑梁浇筑之前预先将振弦测试仪埋入预定位置，待支撑梁受力后主体产生形变使振弦测试仪频率产生变化，从而得出受力情况。

3.6、水位监测

基坑开挖中，降水、止水工程是重中之重，如果水位失衡将给工程带来严重后果，如管涌、塌方等。加强基坑内外及周边范围内的水位观测，对控制水位减轻基坑工程的环境影响具有适逢重要的意义。在基坑内外设置水位观察井利用电子水位量测仪对水位进行动态监测，数据统计整理并绘制水位曲线，综合分析地下水位的分布状态，为降水工程提供有效的数据参考。

总之，随着社会经济的发展，地面空间已经难以满足日常使用需求，对地下空间的开发使用成为当前扩大使用空间的重要手段，所以基坑成为施工中的重要环节。基坑工程是一个集地质分析、支护设计、开挖组织施工、安全风险分析的综合性工程。基坑施工前需根据勘探报告中的地质水文资料等对基坑支护进行规范化设计,确保从开挖至回填结束的基坑安全。对基坑进行行之有效的变形监测是预知危险保障安全的重要手段。

参考文献：

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