基坑变形监测及预警方法探析

基坑变形监测及预警方法探析

杨国斌

甘肃省建筑科学研究院有限公司 甘肃 兰州 730000

摘要：在建筑工程施工中，基坑是基础工程，直接对建筑工程的施工安全造成影响。随着近年来建筑工程建设数量激增且越来越大、越来越深，其施工质量和安全受到各界人士的关注。为保障建筑工程的质量，促进建筑业的进一步发展，可以在基坑施工过程中，进行基坑变形监测及预警，保障建筑工程的施工安全。因此，文章重点对基坑变形监测及预警方法进行了分析研究，以供参考。

关键词：基坑；变形；监测；预警；方法

1.基坑变形

1.1围护墙变形

通常，基坑围护墙有多种形式，如地下连续墙、加筋水泥土墙、钢板桩、重力式围护挡墙等均是基坑围护墙的一种表现方式。在基坑施工中，无论采取哪种围护墙（柔性、硬性），当施工位置较浅且未设置相应支撑时，基坑土体会向基坑方向产生一定的水平位移，一般多为三角形形状。随着开挖深度越来越深，基坑土体水平变形也会增大，基坑若设置相应的支撑墙体，底部大概率会发生隆起；在基坑开挖过程中，周围土体自然状态发生了变化，基坑内外的土体也由原来静止的土压力状态向被动和主动的土压力状态转变。应力状态的改变首先引起基坑围护墙承受荷载而内力发生改变，其次引起坑内土体隆起、基坑围护墙及其周围土体的侧向位移和沉降。另外，若在设置围护墙时，未按要求进行清孔操作，导致底部存在沉积物，在开挖地基过程中，围护墙会出现不同程度沉降。

1.2地表沉降

在基坑施工过程中，常会发生地表沉降问题，出现此类问题的原因是由于地层较为松散，在固结过程中出现压缩，影响地表土层标高，其属于一种局部地质问题，在业内常被成为地陷。通过实践发现，在开挖基坑过程中，墙体入土深度较浅且地层较软时，墙底位置水平位移较为严重，导致墙体附近地表出现较大沉降。若在开挖地基过程中，墙底位于刚性地层或者墙体入土已经非常深，墙体的变位与梁较为相似，地表沉降值最大的位置与墙体距离较远，而不会在墙体附近出现严重沉降。

1.3基坑底部的隆起

在开挖基坑过程中，常会出现底部隆起问题。（1）正常隆起，一般，在开挖基坑时，基坑底部隆起问题较为常见，其是一种正常隆起现象，它的隆起包括弹性和塑性两部分；（2）非正常隆起，在基坑开挖过程中，若基坑围护结构入土较浅时，会出现坑底部隆起问题，例如，基坑底部位于承压水层，承压水头压力比覆隔水层重量大时，就会发生基坑底部隆起问题，此隆起现象属于非正常隆起范畴，也是基坑失去稳定性的预兆，因此，在基坑施工过程中，应采取相应的措施，避免出现非正常隆起的问题。

2.基坑变形监测及预警方法

2.1基坑变形监测及预警的重要性

根据相关规定，必须采取相应的监测和预警方法，掌握基坑变形数据，确保建筑工程施工的安全。通过实时对基坑变形情况进行监测和预警，可以使相关人员及时发现潜在安全隐患，若在监测过程中，发现监测结果异常，可以第一时间向相关部门发出预警，使其及时采取相应的对策，防止基坑出现严重变形，保障基坑施工的安全性。通过实时监测基坑变形，不仅可以保障施工的安全性，而且可以提高建筑工程的整体质量。

2.2基坑变形监测及预警方法

2.2.1人工巡视检查

人工巡视检查是指不借助于任何测量仪器，由有一定工程经验的监测人员用肉眼凭经验获得对判断基坑稳定和环境安全性的有用信息。 基坑工程整个施工期内，均应有专人进行巡视检查，此方法是一种辅助检查方式。

2.2.2设备监测

利用现代化设备进行监测，如借助精密全站仪或静力水准设备监测表面变形，借助固定式测斜设备或者多点位移器监测深部位，借助渗压器监测地下水位，借助静力水准仪、GPS、裂缝计、固定式测斜盒、裂缝计等监测周边建筑物变形情况，自动采集设备、便携式读数设备是常用的采集设备。

2.2.3智能自动监测与预警

构建相应的基坑监测预警系统，自动采集、传输、存储、分析、共享监测数据，通过分析数据，并将其制成相应的变化曲线和图形，构建信息管理系统。另外，通过一系列现代化技术（如信息化、自动化、智能化技术），对数据进行自动分析，并在系统中设定相应的预警值，若监测数据达到设定预警值时，即会触发报警装置，以便相关人员及时发现问题。

2.2.4远程监测与预警

随着我国社会经济的不断发展，科学技术取得了较大的发展，信息、网络、智能技术应运而生，各种监测和预警技术也日趋成熟。通过应用物联网技术，可以使基坑变形监测与预警监控能力得到大幅提升，相关人员通过远程监测，即可了解基坑变形的实际情况，并根据实际情况对基坑施工方案进行调整，降低发生安全事故的几率。

3.基坑变形监测及预警方法的应用

3.1基坑工程变形监测项目

科学对基坑变形监测项目进行确定，可以使监测成本得到降低，并有效提升监测效率。

3.1.1对基坑工程环境关系图进行绘制

基坑工程的环境关系图可以直接反映施工区域的周围环境，换句话来说，即将周围环境各要素间的位置空间关系反映出来，并可以为基坑变形监测提供相应的监测依据，因此，在开挖基坑前，需调查基坑项目的周围环境，并绘制基坑工程环境关系图，由于周围环境会影响基坑工程的平面位置和高程，所以应科学绘制平面和剖面关系图。

3.1.2科学对基坑变形监测及预警方案进行制定

在深入调查和测量后，还需在基坑工程总体施工方案中，明确基坑变形监测和预警方式，对基坑变形监测项目、内容、方法、预警措施等进行明确，从而保证基坑施工的安全性。

3.2基坑变形监测及预警指标

在制定基坑变形监测及预警方案过程中，需对预警指标进行确定。现阶段，我国在预警值方面没有统一的标准。在确定预警指标时，若设置的预警值太高，会直接增加监测费用，但若设置的预警值太低，极易出现误报问题，因此，需根据地质勘查报告（岩性指标、基坑设计的技术参数等）确定预警指标，预警值应涵盖变化速率、累计变形值，若监测数据大于设置的预警值，系统会发出预警。在确定基坑工程预警指标时，还应注意以下事项：（1）要求将自来水管道沉降和水平位移累计数值、发展速率、差异沉降分别控制在30mm、5mm/d、1/800范围内；（2）要求将天然气管道沉降和水平位移累计数值、发展速率、差异沉降分别控制在10mm、2mm/d、1/1200范围内；（3）要求将基坑内降水或者开挖基坑造成的基坑外水位下降累计数值、发展速率分别控制在1000mm、500mm/d范围内；（4）围护墙水平位移，要求将土钉支护体系累计水平位移、连续3d水平位移速率、排桩-锚杆支护体系累计水平位移、连续3d水平位移速率分别控制在开挖深度的4%、3mm/d、开挖深度的4%、4mm/d范围内；（5）要求将附近区域的建筑沉降累计数值、连续3d沉降速率、差异沉降分别控制在建筑物宽度的2%、2mm/d、1/1300范围内；（6)要求将附近区域路面沉降累计数值、连续3d沉降速率分别控制在开挖深度的6%、3mm/d范围内。

3.3应急方案

在基坑施工中，极易出现各种突发状况，要求相关部门需提前制定应急方案，具体如下：（1）组建相应的监测部门，并由项目负责人牵头，在开挖土方和护坡施工时，需对护坡工程结构、墙体水平位移、管线铺设等进行实时监测；（2）针对基坑支护变形变大的情况，可以通过回填土方，并安装相应的围护墙，防止基坑出现严重变形；（3）若在施工中出现流沙等复杂的地质情况，需采取注浆加固的施工方式，以加固基坑，防止在施工中出现安全事故；（4）若在施工中围护墙出现严重位移，需使用沙袋进行加固；（5）若在施工中地表出现裂缝，应使用水泥进行灌浆，防止基坑出现裂缝和变形。

结束语

在基坑施工过程中，极易出现基坑变形问题，为规避此问题的发生，可以在基坑施工中对基坑变形进行监测和预警，从而提高基坑施工的安全性。在基坑施工中，相关人员应根据实际情况，科学对基坑变形监测和预警方法进行选择，从而保障建筑工程施工的质量和安全。

参考文献：

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