深基坑施工中變形監測技術應用

傅傳剛

（核工業西南勘察設計研究院有限公司，四川 成都 610052）

0 引言

與普通基坑開挖工程相比較而言，深基坑工程在施工過程中容易受周圍環境以及水文地質情況的影響，對其開挖施工過程提出了更高的要求[1]。在實踐過程中，為保證整個施工過程的順利推進，通常需要通過變形監測技術對深基坑施工開挖過程中的變形問題進行實時監測，以確保開挖施工質量并保證施工安全[2,3]。本文結合具體深基坑施工案例，詳細闡述了變形監測技術在實踐中的應用，對于積累深基坑施工變形監測技術具有重要的實踐意義。

1 深基坑開挖工程實例分析

某建筑工程項目需要建設兩層地下室，總的建筑面積大約為13 萬m2。基坑整體上呈現規則四邊形分布，坑周長約688.7m，基坑開挖深度9.0m～14.9m，采用排樁支護，基坑支護等級為一級。根據規范、設計要求及項目的實際情況，變形監測項目主要包含基坑頂水平位移、基坑頂豎向位移、樁身測斜、樁身應力計周邊道路沉降。

1.1.基坑頂水平位移監測

針對基準點穩定性檢測。為保證觀測數據的高可靠性，每間隔一至三個月左右或對基準點穩定性有疑問時，及時對基準點的穩定性進行檢測，檢測時采用與初始值觀測相同的路線、觀測方法及限差，檢測成果如發現基準點有變動情況，及時對非穩定的點位坐標值進行修正處理，為觀測成果的準確性提供保證。

針對觀測點觀測，分別在工作基點設站，采用極坐標法對各個觀測點進行側邊側角，各項限差要求如下：

（1）每站觀測兩測回；

（2）測距：往返各2 測回，一測回較差限值3 毫米，單程測回較差限值4 毫米，往返較差限值6 毫米；

（3）全站儀測角標稱精度（0.5’’）：半測回歸零差限差3’’，一測回內2C 互差限差5’’，同一方向值各測回互差限差3’’.

1.2.基坑頂豎向位移監測

針對基準點的觀測采用水準閉合環的形式，精度按照《建筑變形測量規范》JGJ 8-2016 中二等水準精度進行。為保證觀測數據的高可靠性，每間隔1～3 個月左右或對基準點穩定性有疑問時及時對基準點的穩定性進行檢測，檢測時采用與初始值觀測相同的路線、觀測方法及限差，檢測成果如發現基準點有變動情況，及時對非穩定的點位高程進行修正處理，為觀測成果的準確性提供保證。觀測技術各項要求及限差如下：往返較差、附合或環線閉合差：±1.0 mm。水準控制點每站高差中誤差：±0.5mm，首次觀測采用閉合水準路線或附合水準路線進行往返測，取兩次觀測高差中數進行平差。

1.3.樁身測斜（深層水平位移）監測

對圍護結構側向位移進行監測時，需要將安裝有導槽的測斜PVC 管設置在基坑圍護地下鉆孔灌注樁的鋼筋籠上。測斜PVC 管的直徑選擇為70mm，管內部設置有兩組縱向導槽，相互成90°，導槽會對測試方位產生決定性的影響。在埋設測斜PVC 管時，必須要保障其中一組導槽與圍護體垂直，而另外一組導槽與基坑墻體平行。側向位移監測時，沿著導槽慢慢地將測斜儀探頭放入孔底。然后由下至上慢慢測量不同高度上x 方向上的位移，每間隔0.5m 設置一個測點。在開挖基坑前，按照上述方法，首先監測每個監測點的原始偏移值。在基坑開挖過程中，將每個監測點的監測結果與原始偏移值進行對比，就可以計算得到監測點的偏移量。

采用這種方法開展側向位移監測時，需要通過干鉆的方式鉆出孔洞。需要埋設的測斜PVC 管直徑為70mm，在鉆孔時需要鉆出直徑為110mm 的孔洞。將測斜PVC 管放入孔洞后需要填充，以確保管道周圍的密實。同時還要對管口進行密封，避免水分滲入到管道內部。

1.4.樁身應力監測

支護樁內力監測在樁鋼筋制作時，在主筋上焊接鋼筋應力計的預埋方法進行量測，內力監測元件在相應工序施工時候埋設并在開挖前取得穩定初始值。

1.5.周邊道路沉降監測

基坑周邊地表豎向位移監測點宜按照監測剖面設在基坑中部及其他具有代表性的部位。監測剖面應與坑邊垂直，數量視具體情況而定，每個剖面上的監測點應不少于5 個。

1.6.周邊建筑沉降監測

建筑沉降監測點應在建筑四角、沿外墻10-15m 處或每隔2-3 根柱基上。不同地基或基礎的分界處，不同結構的分界處應布設監測點。變形縫、抗震縫或嚴重開裂處的兩側及新、舊建筑或高低建筑的交接處的兩側應布設監測點。

2 深基坑監測過程中需要重點關注的問題

第一，深基坑施工過程中必須要有圍護結構。圍護結構的重要性是不言而喻的，不僅能夠擋土、擋水，還可以起到阻隔無關人員的目的。所以，必須確保圍護結構的可靠性。對于深基坑而言，圍護結構的施工方式通常是對地下連續墻結構進行現場澆灌，同時對混凝土攪拌樁進行施工以達到擋水的目的。基坑開挖過程中必然會存在很多涌水，必須將水及時排走。

第二，保障基坑變形監測的實時性。深基坑變形監測是施工過程中的重要構成部分，不僅會影響基坑開挖質量和效率，甚至會威脅到基坑開挖施工安全。因此，在開展深基坑施工變形監測工作時，必須嚴格按照規范標準執行，確保監測結果的準確性和實時性。在完成各監測點的布置工作兩天后，需要對原始值進行多次測量，確保測量結果的精確性。在設計監測點時，需要對每個監測點都設置一個閾值，在實際監測過程中，如果監測結果超過了這個閾值，就應該引起高度關注。

第三，確保監測結果的準確性。位移監測通常都是定向進行的，所以在整個監測過程中，需要對所有監測點做好維護工作。在完成各監測點的布置工作后，要對各監測點之間的距離進行測量，并做好相關記錄工作，以便后續進行校準。

3 深基坑施工中變形監測結果分析

（1）本文所述的基坑支護結構形式為排樁加2 道內支撐，這種形式的圍護結構在實踐過程中達到了很好的效果，避免了基坑周邊土體的水平和豎直方向位移。在整個變形監測過程中，所有監測點的監測結果都在設置的合理范圍內，沒有超過對應的閾值。基坑開挖過程沒有對附近區域的地下管線以及地面建筑物造成明顯的不良影響。

（2）基于監測結果發現開挖深度以及時間會對圍護結構的最大水位移產生明顯影響。在對深層土體區域水平位移進行監測時，發現其變化曲線總體上呈現為“S”型，也就是排樁的中間部位變形量相對較大，而上部和下部位置的變形量相對較小。主要是因為上部位置和下部位置受到的外部約束比較多。在開挖深度達到9m—12m 左右時，基坑出現了明顯的變形，在深度為12m 的位置，最大水平位移量達到了170mm。

（3）根據監測結果可以發現，基坑周邊的土體也存在一定程度的變形量。主要是因為基坑開挖所在區域為軟土地基，具有較強的流動性。軟土地基的優勢在于具有較好的適應能力和協調能力。能夠在一定程度上化解和吸收管線、道路等這些線型結構對基坑開挖造成的不利影響。

（4）在本工程項目中，嚴格按照相關的規范標準，對基坑開挖過程中的變形情況進行監測，并對監測過程中的數據信息進行及時的分析和研究，及時掌握了基坑的變形情況。進而基于檢測結果反過來指導基坑開挖施工工作，不僅確保了基坑開挖施工的質量，同時也保障了整個施工過程的安全。由此可以看出，基坑開挖施工過程變形監測是保障施工安全以及施工質量的重要方法和手段。

4 結束語

深基坑施工過程中，變形監測是其中必不可少的重要環節，必須嚴格按照相關的規范標準完成變形監測工作，確保監測結果的準確性和實時性。基于變形監測結果可以反過來指導基坑開挖施工過程，以提升基坑開挖質量，達到預期效果，同時保障基坑開挖過程的安全。