基坑開挖變形觀測(cè)的相關(guān)分析

羅昌軍 聶霽 秦永

【摘要】當(dāng)前，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)尚無(wú)成熟的方法用于計(jì)算基坑周圍的土體變形，施工中通過(guò)準(zhǔn)確及時(shí)的監(jiān)測(cè)，可以指導(dǎo)基坑開挖和基坑支護(hù)，有利于及時(shí)采取應(yīng)急措施，避免或減輕破壞性的后果。目前所采用的監(jiān)測(cè)方法大多數(shù)都是人工用全站儀測(cè)量，通過(guò)對(duì)比每天的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)基坑的變化情況。在綜合深基坑主要失效形式以及傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法，并吸收其他工程的監(jiān)測(cè)方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了深基坑工程監(jiān)測(cè)方案的改進(jìn)，提出了深基坑觀測(cè)的新措施。

【關(guān)鍵詞】基坑監(jiān)測(cè)；監(jiān)測(cè)方法；數(shù)據(jù)處理

1、基坑開挖的變形觀測(cè)

1.1鄰近建筑物及管線的變形觀測(cè)

深基坑一經(jīng)開挖，基坑開挖面就進(jìn)入卸載的過(guò)程。卸荷引起土體產(chǎn)生以向上為主的位移（即基坑底部的隆起），同時(shí)在支護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)土體內(nèi)產(chǎn)生壓力差，基坑內(nèi)部土體亦產(chǎn)生由邊緣向中心的水平位移。同時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形也使墻外側(cè)土體產(chǎn)生位移，帶動(dòng)管線位移。一般情況下，觀測(cè)得到的位移數(shù)據(jù)往往是相適應(yīng)的，即水平位移指向基坑，垂直位移向下。若數(shù)值變化較大或發(fā)生異常時(shí)，除應(yīng)向施工單位報(bào)警外，應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)次數(shù)，繪出相應(yīng)的位移曲線圖，以利于分析管線變形情況。

平面位移觀測(cè)一般采用全站儀，基座都有光學(xué)對(duì)中器，以提高對(duì)中精度，平面位移觀測(cè)方法較多，較常用的是小角度法。該方法適用于觀測(cè)點(diǎn)凌亂，不在同一直線上的情況

1.2基坑側(cè)向變形觀測(cè)

肉眼巡檢為有經(jīng)驗(yàn)的工程師按期進(jìn)行的一項(xiàng)工作，許多影響基槽側(cè)向位移的因素，如支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量和條件的改變、槽邊堆載的變化、管道滲漏乃至氣候變化等。

測(cè)量?jī)x器觀測(cè)就是工程測(cè)量方法，采用精密水準(zhǔn)儀和全站儀，用視準(zhǔn)線法較為簡(jiǎn)單。采用視準(zhǔn)線法測(cè)量時(shí)，需沿待測(cè)槽壁設(shè)置一條視準(zhǔn)線，在該線兩端設(shè)置工作基點(diǎn)，再在此基線上按需要設(shè)置若干測(cè)點(diǎn)。

測(cè)量時(shí)用小角度法用全站儀測(cè)出各點(diǎn)的橫向位移，但一般只能測(cè)到支護(hù)結(jié)構(gòu)和基槽頂端的位移量，若需了解測(cè)點(diǎn)位置垂直方向的位移分布情況，可與測(cè)斜儀配合使用，得到該點(diǎn)沿槽深的總體變形情況。

1.3工程觀測(cè)成果分析與評(píng)價(jià)

工程監(jiān)測(cè)成果的分析和評(píng)價(jià)主要包括下列幾個(gè)方面：

（1）對(duì)沉降和沉降速率進(jìn)行計(jì)算分析，沉降要區(qū)分是由支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移引起，還是地下水位變化引起的。

（2）繪制位移隨時(shí)間變化曲線，對(duì)引起位移速率增大的原因（如開挖深度、超挖、支撐不及時(shí)、暴雨、積水等）進(jìn)行準(zhǔn)確記錄分析。

（3）對(duì)各項(xiàng)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析并相互驗(yàn)證和比較，判斷現(xiàn)有設(shè)計(jì)和施工方案的合理性。

（4）用數(shù)值模擬分析基坑施工期間位移變化規(guī)律，預(yù)測(cè)后續(xù)開挖工程實(shí)踐可能出現(xiàn)的新行為和新動(dòng)態(tài)。

（5）根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，全面分析基坑開挖對(duì)周圍環(huán)境的影響和支護(hù)效果。通過(guò)分析，查明事故原因。

2、基坑變形監(jiān)測(cè)資料的處理

2.1監(jiān)測(cè)資料檢核的意義與方法

受觀測(cè)條件的限制，任何變形檢測(cè)資料都可能存在誤差，可以分為以下三類：

（1）粗差：由于觀測(cè)中的錯(cuò)誤引起的。

（2）系統(tǒng)誤差：在相同的觀測(cè)條線下作一系列的觀測(cè)，觀測(cè)誤差在大小、符號(hào)上表現(xiàn)出的系統(tǒng)性。

（3）偶然誤差：變形監(jiān)測(cè)中，由于變形量本身較小，為了區(qū)分變形與誤差，提取變形特征，必須設(shè)法消除超限誤差，提高測(cè)量精度。從而要進(jìn)行監(jiān)測(cè)資料的檢核。監(jiān)測(cè)資料檢核的方法：

外業(yè)：任一觀測(cè)元素（如高差、方向值等）在野外觀測(cè)中均具有本身觀測(cè)的檢核方法。如限差所規(guī)定的水準(zhǔn)測(cè)量線路的閉合差，兩次讀數(shù)之差等

內(nèi)業(yè)：（1）校核各項(xiàng)原始記錄，檢查各次變形值得計(jì)算是否有誤。

（2）原始資料的統(tǒng)計(jì)分析。

（3）原始實(shí)測(cè)值的邏輯分析。邏輯分析：指根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的內(nèi)在的物理意義來(lái)分析原始實(shí)測(cè)值的可靠性。

2.2變形監(jiān)測(cè)成果的整理

2.2.1工作基點(diǎn)位移對(duì)變形值的影響

變形檢測(cè)中，工作基點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)本身的穩(wěn)定性極為重要，當(dāng)工作基點(diǎn)（或基準(zhǔn)點(diǎn)）確實(shí)存在位移時(shí)，必須對(duì)由他們?yōu)榛鶞?zhǔn)所測(cè)定的位移值施加改正數(shù)。

2.2.2觀測(cè)資料的整編

1）.觀測(cè)點(diǎn)變形過(guò)程線：是以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以累計(jì)變形值（位移、沉陷、傾斜和擾度等）為縱坐標(biāo)繪制而成的曲線。可明顯地反映出變形的趨勢(shì)、規(guī)律和幅度。 觀測(cè)點(diǎn)變形過(guò)程線的繪制：

（1）根據(jù)觀測(cè)記錄填寫變形數(shù)值表。

（2）繪制觀測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)變形過(guò)程線。

（3）實(shí)測(cè)變形過(guò)程的修勻。由于觀測(cè)是定期進(jìn)行的，故所得成果在變形過(guò)程線上僅是幾個(gè)孤立點(diǎn)。直接連接這些點(diǎn)自然得到的是折線形狀，加上觀測(cè)中存在誤差，就使實(shí)測(cè)變形過(guò)程線經(jīng)常呈明顯跳動(dòng)的折線形狀，為了更確切地反映建筑物變形的規(guī)律，須將折線修勻成圓滑的曲線 。

2）.建筑物變形分布圖：這種圖能夠全面地反映建筑物的變形狀況。

2.2.3變形值的統(tǒng)計(jì)規(guī)律及其成因分析

步驟是：

（1）繪制觀測(cè)點(diǎn)變形過(guò)程曲線。

（2）用兩倍的變形值的中誤差繪制變形值的變化范圍，變形范圍圖的用處：Ⅰ初步檢查觀測(cè)是否有粗差，Ⅱ初步判斷建筑物是否有異常變形。

利用長(zhǎng)期觀測(cè)掌握的建筑物變形范圍的數(shù)據(jù)資料來(lái)判斷建筑物運(yùn)營(yíng)是否正常，這在一般情況下是可行的。但對(duì)異常情況，例如大壩遇到特大洪水，變形值超過(guò)變化范圍時(shí)的觀測(cè)資料用來(lái)判斷壩體是否正常就缺乏必要的理論根據(jù)。

2.3報(bào)警臨界值和險(xiǎn)情預(yù)報(bào)

（1）支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移速率連續(xù)幾天急劇增大，如達(dá)到2.5～5.5mm/d 。

（2）支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移累積值達(dá)到容許值，如最大位移與開挖深度的比值達(dá)到0.35%～0.70%。

（3）任一項(xiàng)實(shí)測(cè)應(yīng)力達(dá)到容許值。

（4）地面最大沉降與開挖深度的比值達(dá)到0.5%～0.7%，且地面裂縫急劇擴(kuò)展。建筑物差異沉降達(dá)到有關(guān)規(guī)定的沉降極限。

（5）地下煤氣管、水管等設(shè)施的變位達(dá)到設(shè)計(jì)容許值，開挖基坑鄰近的煤氣管局部沉降達(dá)到30mm時(shí)，可能出現(xiàn)漏氣事故。

（6）肉眼巡視到各種不良現(xiàn)象，如鄰近建筑物的裂縫不斷擴(kuò)大、嚴(yán)重的基坑滲漏、管涌等。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1]秦四清等.深基坑工程優(yōu)化設(shè)計(jì)[M].中航勘察設(shè)計(jì)研究院.

[2]唐業(yè)清等.基坑工程事故處理與分析[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999.

[3]陳忠漢等.深基坑工程（第二版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.