深基坑支護工程變形監測分析

■朱龍元 ■江西省水利規劃設計院，江西 南昌 330029

隨著經濟快速發展，高層建筑、地鐵、商業廣場等建設大量涌現。需要深基坑施工的工程日益增多。而隨著工程設計愈來愈復雜，所需承擔的載荷條件越來越苛刻，城市施工的土質特性越來越不穩定。使得深基坑支護結構，對防止出現強度問題與變形問題的要求極高。尤其是變形因素，是影響深基坑結構工作穩定與安全的重要因素之一。因此，對深基坑支護工程的變形監測分析，具有十分重要的意義。

1 基坑變形種類與問題

1.1 墻體變形

當基坑支撐結構未設立之前，基坑開挖程度較淺時。不論是柔性或是剛性的墻體，都會出現墻頂部位移量大的情況。位移呈三角形分布狀態，朝著基坑所在方向產生水平向的的位移。而一旦設置基坑支撐結構之后，則位移量一般保持不變，或者朝向基坑外部逐漸移動。這是墻體的水平向變形情況。

由于開挖基坑時，土體自身重量的釋放，使得墻體出現豎向的變位。即墻體整體上升情況。具相關報道，某處基坑建設完成后，其圍護墻比預期高度上升了10cm。對于基坑的穩定性來說，墻體的豎向變形，上升移動對其造成了不小的負面影響。對于基坑自身的穩定性來說，墻體的上升，也對其造成了極大的危害。

1.2 基坑底部變形

一般在基坑開挖深度不大的情況下，坑底部顯現出彈性隆起的現象。基坑底部中心位置出現的隆起情況最為明顯。而在基坑較寬，并且基坑開挖深度較深的情況下，則會出現塑性隆起的現象。而基坑底部，也會由中間隆起轉變成中間塌陷而四周升高的情況。不過這是相對與普遍的對稱形狀基坑而言。對于一些長條形的基坑，由于其寬度較窄，所以出現的變形情況與淺坑時相同，即中間變形大，四周變形小。

1.3 地面沉降

根據以往的施工經驗，在地層土質較軟的情況下，如果墻體入土的深度也比較淺的話，那么最大位移處，將顯示在墻底部。墻底部的附近邊緣會出現地面沉降的情形;而如果土質剛性較大，并且墻體入土的深度較深的話，那么，這時候，地面沉降所出現的位置，就不是墻邊，而是在距離墻體一段距離處發生地面沉降。具體距離與位置，可以通過計算獲得。

1.4 基坑損壞

對于基坑的穩定性，要多加重視。由于一些設計、施工上的疏漏，對于基坑的穩定性造成破壞性影響。導致基坑損壞。而在實際施工的過程中，出現基坑損壞的原因一般為:結構穩定性不足、結構剛性差、強度不夠?；蛘?，基坑土質強度不夠，因此造成基坑損壞。

基坑的損壞，一般情況為:其一，內支撐不足。其二，放坡設計過陡，致使雨水等的侵襲，造成土體強度、剛度下降。發生基坑滑坡狀況。其三，對柔性圍護墻的支撐不夠，致使擋土墻剛性下降，墻后地面變形。使得基坑的損害對周邊的建筑以及地底各種管道造成危害?；蛘撸瑩跬翂潭ㄝ^為牢靠，可自身強度不夠，在承受較大載荷后，自身不能支撐而折斷。

2 深基坑支護變形的監測準備

對于不同深度，不同支護結構基坑。要根據其不同的周邊環境與設計方案所要求的標準進行監測。

2.1 基準點布設

在不受施工影響的穩定區域內，使用澆筑混凝土的方法，設置4 到6 個觀測墩;使用深埋鋼管水準基點標識的方法，布置4 個基準點。保證基準點位置穩定，可以長期保存，以及滿足定期復測的使用要求。基準點標志埋入15 天以上，等待其穩定后，可以開始觀測。

2.2 變形監測點布設

(1)地表沉降觀測點，在基坑周邊約35 米處，設置監測線。每條監測線上布置2 至5 個監測點。

(2)邊坡坡頂位移與沉降監測點。沿著基坑邊緣，布置基坑邊坡頂部的水平垂直觀測點?；用刻庍吘壍膬啥艘约爸悬c為最佳布置處。每兩個監測點之間，距離20m 之內為宜。在觀測點處設置標志。

(3)邊坡深層水平位移監測。在避開土釘的前提下，將測斜管布置在基坑邊坡頂部。所布置處平面應小于50m

2.3 監測要求

在基坑土方施工開挖之前，對水平與垂直位置的初始值進行每天至少兩次的測定。在施工開挖過程里，也要保證每天一次的監測頻率。

3 深基坑支護變形施測方法

3.1 水平垂直位移監測

設置兩端點A、B 于基坑兩端不動位置處。并對其位置是否變動定期檢查。沿著基坑邊緣方向上，選取具有代表性的位置設立多處觀測點。保證受測環境與實際使用環境大致符合。

確定無誤后，采用測量機器人進行測量。

3.2 深層水平位移監測

在基坑開挖半個月之前，埋入測斜管。保證管內有四個導管互相垂直，并且與基坑邊線也相垂直。保證測斜管不會發生斷裂、扭曲、上浮等現象。在監測過程中，通過測斜儀在導槽內的滑動，對所在位置測斜管的傾斜度進行監測。設傾斜度為θi則分段長度位置偏差△d 為:

3.3 沉降監測

在道路周邊設置道釘或者鋼筋并將其清晰標志出來，以此測量施工處附近道路路面的沉降;在周邊建筑物的長邊中點處以及大轉角處布置監測點，對周邊建筑的沉降進行監測;在立柱頂部布置監測點，使用水準儀對立柱頂部的沉降數值進行監測。對監測出的兩組數據進行比對即可。

3.4 支撐軸力監測

在被測斷面的主支撐筋上焊接振弦式應力計。通過應力計所測數據即可對斷面位置處，主筋上的受力Pz 進行分析。設混凝土的支撐軸力為Pg 的話?？傻玫饺缦玛P系:

其中:S 為支撐的截面積;

Ec—混凝土彈性模量;

Eg—鋼筋彈性模量;

Egh—支撐混凝土的彈性模量(折算彈性模量);

Ag1—鋼筋混凝土斷面的全部主筋(鋼筋)截面積之和;

Ag2—單根鋼筋的截面積;

4 基坑監護變形預警

由于基坑監測與基坑施工同步進行，為了保證基坑施工安全，對于基坑位移變形的預警也同樣重要

(1)當監測到坡頂在68 小時之內，以大于每秒3 毫米的速度連續水平位移。即達到預警值。

(2)當監測到的基坑外水位，以大于每天500 毫米的速度下降了200 毫米時，即達到預警值。

(3)當周圍建筑物以1mm/m 的沉降率，連續下降68 小時以上，并其沉降超過了其自身寬度的1%時，即達到預警值。

(4)當自來水管道以每天3 毫米的速率，水平或者沉降20 毫米以上的位移量，即達到預警標準。

(5)當天然氣管道以每天2 毫米的速率，水平或者沉降20 毫米以上的位移量，即達到預警標準。

5 總結

隨著各種工程的不斷增多，深基坑結構的深度也越來越深。設計方案、環境條件、施工難度等多方面限制，致使深基坑的施工逐漸復雜化。對深基坑工程中出現的支護變形進行監測顯得尤為重要。而變形監測也逐漸成為施工過程中所必須的組成部分。通過對深基坑支護工程的變形原因，以及變形機理進行分析，可以更好的配合變形監測，與防止變形出現。對解決基坑的支撐，保證地下工程的施工質量，加強工程質量安全的管理，防止出現安全事故等具有重要的參考價值。

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