深基坑變形監測體系研究及工程應用

■李紹輝 孫玉剛 趙榮武

（牡丹江誠和工程咨詢有限公司 黑龍江 牡丹江157000）

深基坑變形監測體系研究及工程應用

■李紹輝 孫玉剛 趙榮武

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建設工程基坑支護變形監測的主要范圍是對工業與民用建筑、市政、高鐵工程的地基、基礎、上部結構及其場地的沉降測量、位移測量和特殊變形測量。從建設工程來講，基坑工程是一項綜合性且相對復雜的課題。基坑工程和基坑支護技術方法是應用比較廣泛的研究方法之一。

建設工程深基坑變形監測

0 引言

高層建設技能的不斷發展，建造基坑的規模不斷地加大、變深，這就要求當下的安全施工條件要能夠滿足越來越多的挑戰。在這種情況下，相關人員提出了深基坑的變形監測體系研究的相關解決策略，這一問題，引起了越來越多人的關注。建筑變形監測的依據是《建筑基坑工程監測技術規范》GB50497—2009 3.0.1開挖深度等于5m或開挖深度小于5m但場地地質情況和周圍環境較復雜的基坑工程以及其他需要監測的基坑工程應實施基坑工程監測。3.0.3基坑工程施工前，應由建設方委托具備相應資質的第三方對基坑工程實施現場監測。監測單位應編制監測方案，監測方案需經建設方、設計方、監理方等認可，必要時還需要與基坑周邊環境涉及的有關管理單位協商一致后方可實施。

1 深基坑形變相關理論

從影響深基坑形變的因素分析，主要包含支護類型與參數結構、工程開挖深度、地表荷載、施工方式與周邊環境，以及深基坑所在的水文地質環境。從其形變因素來源而言，其監測的主要內容即為深基坑支護結構的水平與垂直位移、周邊建筑物沉降與裂隙監測、土體深層位移測定與地下水位監測等。深基坑一般作為一級安全等級，依照《建筑基坑工程監測技術規范》的相關技術指標，其水平位移測量中誤差不大于1.5mm，垂直位移測量中誤差不大于0.5mm，數據采集的中誤差不大于1/10形變允許值。通常作為深基坑監測重點的支護結構水平位移，多采用小角法與極坐標法。其中，小角法利用基坑邊線構建測量坐標系，測定監測點與測站夾角與距離D，判定各期累計偏移量，中誤差為：

而極坐標法，則利用全站儀采用前方交匯的相關原理，計算基坑監測點位水平坐標數據的相關方法，其坐標中誤表示為：

2 影響深基坑變形主要因素

建筑工程基坑支護結構和周圍地表會因基坑開挖而出現變形，對周邊建筑、地下管線、構筑物及道路的安全產生嚴重威脅。尤其部分深基坑工程處于城市市政設施及人員流動密集區域，因此更應嚴格要求深基坑的變形控制。相關研究指出，基坑變形和以下因素影響有關：①基坑水文、氣候、地質及土的各種物理力學指標；②基坑形狀、深度及大小等；③基坑所在周邊環境，如有無河道溝渠、有無地下工程及周邊建筑情況等；④支護結構剛度、類型、入土深度，支撐位置、類型、剛度、預應力及排列方式等；⑤施工方法、施工流程等；以上述基坑變形因素為前提設計科學合理的基坑，同時還要擁有科學的施工方法，可從以下幾點控制基坑變形：如合理加強支護結構和支撐剛度，選擇合理的支撐排列方式，適當增加帷幕墻、支護樁的入土深度，參考基坑特點和水文地質條件制定妥善的支護方案，從而減少基坑暴露時間及合理安排施工進度等。

3 完善深基坑的變形監測體系與應用

3.1 部分監測實施

首先是地下管線的檢測，地下管線監測點要根據基坑工程的設計要符合其要求，根據管線使用年份、管線形狀、管材類型等確定監測點設置。適合在兩個管線的接頭處或管線彎度較大的部位布置監測點。地下管線的監測類似于地表豎向位移監測，由于地下管線監測點眾多，應選擇有代表性的監測點分析。其次地表豎向位移監測，選擇基坑豎向位移監測點布置地段時應充分考慮各個監測點之間的距離，在對基坑監測點設置的同時還要在基坑的每一邊的中間位置設置監測剖面。由于每個監測點高度不同，因此采用每個監測點相對變化量對各監測點變化情況進行分析，從分析結果中得知，各監測點累積沉降介于0．0014～0．0082m之間，沉降變化都相對較小，符合警戒值要求。

3.2 基準點監測分析

在監測過程中，周圍建筑物的沉降監測，執行應嚴格按照二等變形測量等級要求進行實施。而基坑周圍保護結構的水平方向位移監測應包括基準點測量、基點加密測量和觀測點測量三部分。其中，基準點測量是通過建立GPSD級網進行整體評定。而基點加密測量則是在無法建立GPS測量的基準點進行的加密。觀測點測量則主要是水平位移采用的是測小角法，角度為觀測一測回，距離則是嚴格按照1/5000的精度進行測量的。最后是監測頻率，當然頻率要嚴格按照工程設計的要求。

3.3 監測技術的完善與更新

根據現有的情況，我們可以設想變形監測技術的未來發展前景。其中主要有以下幾個方面：①數字傳感器的廣泛應用；數字的近影攝像情況；全自動跟蹤全站儀的全方位應用。這些高效率、高質量的施工模式，都會更好地促進深基坑變形監測技術的發展。②變形監測技術將節約相關的時間。地點之間的轉換，職能的變形監測體系可以從多方面來為變形技術的相關分析提供比較精確、豐富的自然信息。③這些智能化的儀器，可以幫助我們施工過程中及在特殊的條件和環境下進行勘測，從而得到有效的數據。

3.4 嚴格探討變形發生因素

基坑工程施工前，對于超過一定規模的危險性較大的分部分項工程專項方案應由施工單位組織召開專家論證會。（1）實行施工總承包的，由施工總承包單位組織召開專家論證會對基坑支護方案（含降水方案）進行論證。還應由建設方委托具備相應資質的第三方對基坑工程實施現場監測。（2）在具體的施工階段，要注意觀察基坑支護樁的變形情況是否嚴重；要考慮深層土體的變形、基坑周圍的土體變化情況等。同時還需要具體分析引起這些變形的主要因素。若是由地下水位下降造成的，可以通過加固結構以及周圍荷載來處理

4 結束語

綜上所述，我國關于深基坑工程的變形監測研究起步較晚，再加上沒有豐富的工程實踐經驗，所以在深基坑工程中的事故發生率較高。目前我國基坑監測仍以表面形變為主，隨著房地產業的快速發展及不斷增加的高層建筑數量，使深基坑監測變得非常迫切。深基坑工程變形監測能及時預報可能發生的危險或安全隱患，便于及時采取控制措施，防止事故發生。

[1]孫學聰.深基坑變形監測及變形預測研究 [D].長安大學,2015.

TU433[文獻碼]A

1000-405X（2016）-12-475-1