深基坑監測斷面數據分析

劉劍

摘 要：近幾年，由于我國加快了社會整體經濟建設的步伐，從而促使我國城市現代化的迅猛發展，城市中各種建筑紛紛增多。在商用、民用建筑及城市軌道交通快速建設的環境下，對于施工技術就會產生更高的需求。現在城市建筑施工中，一般對于地下結構都采用深基坑施工技術，本文是作者結合自己所做工程對深基坑施工監測斷面數據分析各方面所做的具體論述，可供同行參考。

關鍵詞：深基坑施工；監測；工程影響分區；風險等級；數據分析

引 言：基坑施工工程風險較大，施工監測在指導安全施工過程中起著非常關鍵的作用。本研究項目為明挖基坑施工監測，基坑深度為20m，監測斷面處寬度為22.7m，主體圍護結構采用圍護樁+內支撐的形式，采用機械開挖。施工場地原始地貌屬構造剝蝕中丘溝谷地貌，出露地層由上而下依次為第四系全新統填土區（ ）侏羅系中統新田溝組（ ）沉積巖層。地下水富水性受地貌、巖性、及裂隙發育程度控制，主要為大氣降水和地面水滲漏補給。工程自身風險等級為二級。

1明挖基坑施工監測一般監測項目及說明

1.1地表沉降

隨著基坑的開挖，基坑周圍土體的受力平衡被破壞，可能對基坑周邊的地表穩定性造成影響，為保證施工及周邊環境的安全，需要在基坑工程影響區范圍內布設地表沉降觀測點進行監測。

根據國家相關規范規定，主要影響區（Ⅰ）：基坑周邊0.7H或H* 范圍內、次要影響區（Ⅱ）：基坑周邊0.7H～（2.0～3.0）H或H* ～（2.0～3.0）H范圍內、可能影響區（Ⅲ）：基坑周邊（2.0～3.0）H范圍外。

本研究項目基坑深度為20米，故在左右側地表各布設3個地表沉降點，距離基坑邊緣距離分別為：8m、18m、38m。左側點編號為DB2-1至DB2-3，右側點編號DB2-4至DB2-6。

1.2樁墻頂豎向及水平位移

在基坑開挖過程中，隨著基坑內部土體大量移走，樁體在外側土壓力的作用下，產生變形；樁體頂部水平位移和沉降是樁體變形直觀的體現，是深基坑監測中一個重要的項目。在基坑兩側的圍護樁頂部較為固定的地方各埋設了一個長度為30cm、直徑為Φ25mm，頂部刻有“+”字絲鋼釘。兼做樁墻頂豎向及水平位移點，點編號為左側ZC2-1、ZS2-1；右側ZC2-2、ZS2-2。

1.3樁墻體水平位移

通過直接綁扎將測兩根斜管分別固定在兩側圍護結構樁體的鋼筋籠上，鋼筋籠入鉆孔后澆筑混凝土。隨著基坑內部土體大量移走，樁體在外側土壓力的作用下，產生變形，該監測項目可直觀反應出樁體的變形狀態。點編號為左側ZT2-1、右側ZT2-2。

1.4支撐軸力

砼/鋼支撐對于基坑穩定起關鍵作用，砼/鋼支撐受力狀態直接影響基坑安全穩定，應了解基坑開挖和主體結構施作中，支撐的軸力大小及其變化情況，對圍護結構是否安全進行判斷。當軸力計受軸向力時，引起彈性鋼弦的張力變化，改變了鋼弦的振動頻率，而且張力與振動頻率存在固定的函數關系，通過頻率儀測得鋼弦的頻率變化，根據計算公式即可計算出軸力計受作用力的大小。第一層支撐為砼支撐，將四根鋼筋計均勻分布頭尾焊接在截斷的受力鋼筋上，澆筑混凝土，點編號為ZL1-2；第二層、第三層和第四層為鋼支撐，點編號為ZL2-2、ZL2-3、ZL2-4。

2各監測項目監測數據采集及分析。

2.1地表沉降監測數據采集及分析

地表沉降觀測采用幾何水準測量方法，使用精密水準儀按照《工程測量規范》GB50026-2007三等垂直位移監測網技術要求觀測。

地表監測基準點為已知高程點，利用測得的各監測點與基準點的高差ΔH，可得到各監測點的高程 H，其與上次測得高程的差值Δh 即為該監測點的沉降值，即： Δh（1，2）=H（2）-H（1）

測量數據經過計算得到各點的累計沉降值，繪制成累計沉降-時間變化曲線圖。

2.2樁墻頂豎向位移監測數據采集及分析

樁墻頂豎向位移監測數據采集參照地表沉降監測數據采集的方法進行。

測量數據經過計算得到各點的累計沉降值，繪制成累計沉降-時間變化曲線圖。

2.3樁墻頂水平位移監測數據采集及分析

樁墻頂水平位移監測數據采集采用全站儀坐標法方法進行。沿著基坑前進及垂直于基坑前進方向分別假定為X軸和Y軸。由于基坑內巖土體被移走，基坑導致側向壓力較大，從而使得Y方向位移影響較大。在基坑開挖之前測取初值后，隨著開挖深度的的變化，測取監測點的坐標，和初值坐標進行比較，計算獲得累計變化量。

2.4樁墻體水平位移監測數據采集及分析

選用垂直測斜儀進行樁墻體變形監測，當被測樁體產生變形時，測斜管軸線產生撓度，用測斜儀確定測斜管軸線各段的傾角，便可計算出樁體的水平位移。設基準點為 O 點，坐標為（X0，Y0），于是測斜管軸線各測點的平面坐標由下列兩式確定：

2.5支撐軸力測數據采集及分析

當軸力計受軸向力時，引起彈性鋼弦的張力變化，改變了鋼弦的振動頻率，而且張力與振動頻率存在固定的函數關系，通過頻率儀測得鋼弦的頻率變化，即可測出軸力計受作用力的大小。采用頻率讀數儀測取各個鋼筋計及軸力計的頻率值，通過公式計算出受力大小。

式中：P-被測鋼筋計荷載（KN）；

K-鋼筋計的標定系數（KN/Hz?）；

-鋼筋計輸出頻率實時測量平方值相對于基準平方值得變化值（HZ?）；

b-鋼筋計的溫度修正系數（KN/℃）；

鋼筋計的溫度實時測量值相對于基準值的變化量（℃）；

繪制是實測值-時間變化曲線圖。

3項目間的數據分析

由以上各個監測圖表可看出，隨著基坑開挖深度變化，各監測項目都有著不同程度的監測數據變化。

變化速率較為穩定，未出現突變。各個監測項目在2014年12月16日至2015年1月5日期間變化趨勢均較為平緩。

其中樁體水平位移監測數據匯總表最直觀反映出基坑側壁在開挖后的變化為由兩側向基坑內位移，并且中間部分位移較大，從而導致各層鋼支撐軸力變大。唯一變小的為砼支撐軸力。由于混凝土隨時間不斷穩固 ，該地區在監測時間段內氣溫逐漸降低以及混凝土自重較大，據以上幾點分析符合正常的變化規律。樁頂水平位移監測反映出隨著開挖深度增大測點往基坑內位移不斷增大。兩側累計變化值出現分群，主要是由于兩側巖土體不同，并且兩側車輛碾壓及人為是擾動程度不同導致，但變化速率相近，符合變化規律。地表沉降累計變化也反應出隨著開挖深度增加，累計沉降值不斷增大，符合變化規律。各項變化斜率相近。并且各個監測項目可以相互印證。

各個監測項目在同一斷面至關重要，在出現速率突變導致施工安全預警時可以相互參照，對比分析。增加監測成果的可靠性及可信度。從而更好地指導安全施工，為施工安全準確做出預報。