地下水位變化對深基坑地連墻水平位移的影響研究

周傳水

(中鐵十四局集團第四工程有限公司，山東 濟南 250000)

隨著城市化建設向地下發展,深基坑工程規模不斷增大。由于深基坑工程工期長，因此需要在施工期間進行科學監測，掌握施工過程中的變形情況，及時采取有效措施，預防意外發生。依托濟南黃河隧道工程項目，進行研究分析。

1 地下水對深基坑地連墻變形機理研究

在松散地層中進行基礎施工時，一般需人工降低水位，如果降水程度不符合設計要求，極易出現土體固結等不良情況，甚至出現流砂現象。因此，需制定科學合理的地下水排水措施，確保深基坑開挖安全和地基土強度不受損失。

2 施工現場監測試驗研究

2.1 監測意義

在深基坑周圍土體及水壓力作用下，深基坑的地連墻容易發生斷裂以及傾覆。為了充分反映基坑巖土真實力學效應，檢驗施工、設計的可靠性，對現場可能存在的風險情況進行預判預警，需對基坑工程進行監控量測。

2.2 監測方法

2.2.1 地下水位監測方法

地下水位采用鋼尺水位計進行監測，在已經布設完畢的水位監測孔中置入測頭并不斷下放，當觸及地下水面即可聽到水位計的警報聲，讀取測量數值，即可得到地下水面到水位管口的垂直距離，再通過測定水位管口標高計算出地下水位深度。

2.2.2 地下連續墻頂水平位移監測方法

根據施工狀況，選用小角法進行監測，采用強制對中墩的方式，將全站儀放置在監測點上，以降低偏差；同時，將棱鏡頭直接焊接至墻頂冠梁處來設置監測點，以減小目標的偏心誤差。先測定監測點與基準點的相關數據關系，再通過計算的方法得出不同監測點的位置坐標，與原有的數據初始值進行比對，從而得出相關監測變形量。

2.3 監測數據采集

2.3.1 地下水位初始值的采集

在觀測之前須對監測孔進行抽灌水試驗，確定水位監測孔與周邊土體的水力聯系暢通，量測水位管管口位置的標高，通過采用連續兩天對水位進行監測的數據確定初始值。

2.3.2 監測數據分析處理

根據開挖過程中的地下水位變化情況進行水位監測，數據處理如下。

根據管頂高程(H管頂)、從管頂到地面位置的高差(h管頂-水面)，來計算得出所求的水位高程(H水位)，公式如下。

H水位=H管頂-h管頂-水面

。

(3-1)

2.3.3 地連墻監測方法

地連墻水平位移監測過程見圖1。

將工作基點A布置于基坑邊線的延長線上，測量時將儀器架于A點，在監測點P處架設棱鏡，B點為后視點，AB的連線作為基準線，使用全站儀精確測出BAP前后兩次的角度，得到兩次角度的變化量，并通過下式計算出偏離值，公式如下。

(3-2)

式中：LP為位移變化量(mm)。

αP為角度變化量(″)。

SP為測點距監測基點的距離(mm)。

ρ為角度常數(206265)。

2.4 監測結果

選取兩組具有特征的水位監測點、水平位移監測點SW1，ZQS1；SW2，ZQS2；每組監測點之間均遵守就近選擇的原則，并通過10d內測量數據進行分析。

2.4.1 兩處地下水位監測點監測結果如下(表1，2)。

表1 SW1處水位監測數據

表2 SW2處水位監測數據

通過連續10d的地下水位監測可以發現，水位監測點均在第6d出現較明顯的變化，之后地下水高程回歸正常水平。

2.4.2 兩處地下連續墻頂水平位移監測點監測結果如下(表3，4)。

表3 ZQS1處水平位移監測數據

表4 ZQS2處水平位移監測數據

可以看出兩處墻頂水平位移均在第6d有較明顯的變化，其余幾天水平位移變化則較為緩和。

2.5 監測結果分析

通過監測研究發現，水位點均在第6d發生明顯變化，與此同時，水平位移監測點也均在第六天產生較大的位移，因此可得出，不考慮其它因素下，深基坑地連墻在受到地下水位變化時會產生水平位移。由地下水位的詳細變化數據可得知，當地下水位變化比較大時，地連墻水平位移的變化也較大，當地下水位的變化較小或者平穩時，地連墻水平位移的變化隨之減緩。

3 結 語

通過理論分析、現場監控量測相結合，綜合濟南黃河隧道深基坑工程，得出以下幾點結論。

(1)通過研究地下連續墻變形機理基本理論，研究了地下水引起的地質變化以及對地下連續墻變形的影響，為進一步進行深基坑地連墻水平位移變形控制奠定理論基礎。

(2)經過理論分析、現場實驗研究，分析水位變化對地下連續墻頂水平位移影響的相關變形規律。

(3)通過研究水位變化對地連墻水平位移影響的變形規律，從兩方面歸納總結了控制位移變形的相關技術措施，為工程科學施工提供理論依據。