深基坑變形監測方案設計與數據分析

趙曉曉

（陜西省土地工程建設集團有限責任公司，陜西西安 710075）

0 引言

要做好深基坑工程變形監測，要從監測方案入手，制定好各個監測項目的監測點埋設及監測方法，明確各監測項目的報警值，每期監測結束，要及時處理數據，對監測點穩定性進行分析，同時還要建立變形量與變形因子關系數學模型，對基坑引起變形的原因做出分析和解釋，必要時還要預報變形的發展趨勢，確保基坑工程在施工過程中的安全穩定，同時確保施工安全。

1 建筑深基坑工程變形監測的目的

建筑深基坑變形監測，就是通過對所觀測基坑的變形量進行分析，發現基坑的安全隱患，危害程度，從而達到早發現、早預防、早處理，確保基坑及人的生命財產安全。在建筑基坑工程變形監測中，一旦監測發現支護結構變形異常，立即向業主和施工方發出警報，基坑施工方應立即調整施工方案或做好加固措施。同時，通過對基坑變形監測，掌握變形大小、速率，分析產生的原因、數據變化規律，達到驗證設計是否合理，為今后建筑結構設計和地基基礎設計積累經驗。

2 做好深基坑監測的要求及意義

首先從技術體系的應用意義來講，在深基坑開挖的過程中，由于土方卸載導致周圍的圍護體系性能下降，周邊的土體結構會逐漸向中間進行位移。這不僅會對施工過程造成較大的隱患，也會直接影響后期地下室結構的綜合質量，因此，做好深基坑監測，可以及時把握深基坑施工期間的動態性因素。做好深基坑監測，也可以了解整體的施工過程是否會對周邊環境產生影響，并且制定調解方案，這能夠進一步提升地下室施工的有效性，在確保安全的同時，增強整體工程的經濟效益和社會價值。從深基坑監測的內容來看，涉及以下幾點：常見的深基坑監測，以基坑支護體系監測以及周邊環境監測為主，支護體系監測主要涉及支護結構本身的性能檢測、立柱以及土體深層側向位移監測等。針對基坑周邊環境進行監測，涉及施工范圍內的建構筑物檢測、土壤土體環境監測、地表監測、地下水位監測、地下管線檢測等。整體的工程監測體系必須要有目的、有規劃地進行，這樣才可以滿足實際的施工需求，同時也能夠起到提升工程經濟價值的作用。在監測作業的過程中，首先需要根據監測數據了解基坑本體的實際變形情況，并且結合變形的數據進行信息反饋，制定基坑防護方案，利用數據監測了解周邊建構筑物以及地下管線是否存在異常情況，確保整體的基坑及周邊處于安全狀態。在監測期間必須要針對支護結構的實際性能和質量進行驗證，分析其是否能夠達到預先的設定要求，同時結合反饋出來的數據，了解工程的信息變動情況，結合不同環節進行施工進度調整和施工質量調整，確保實際的基坑施工能夠滿足地下室建設的要求。建立在這一系列目的的基礎上，落實地下室深基坑監測，已經成為當前建筑施工過程中的重點，必須要受到多方的重視。

3 基坑監測技術應用現狀

3.1 位移監測技術

（1）全站儀監測技術。基坑水平位移監測中普遍使用全站儀監測技術，監測方法包括極坐標法、小角法、自由設站法等。近年來隨著全站儀測量精度的提高與測量理論的更新，全站儀也逐漸被引入基坑豎向位移監測中，一些研究也驗證其應用于豎向位移監測的可行性與有效性。

（2）GPS技術。GPS技術具有精度高、測站間無須通視、全天候監測與自動化程度高等優點，可用于基坑的三維變形監測。但是GPS信號易被樹木、周圍建筑物等遮擋，對場地條件要求較多。近年來隨著BDS、GLONASS與GALILEO等導航系統的建立，GNSS技術也逐漸發展并得到廣泛應用，GPS技術的測量精度主要取決于同時用于定位的導航衛星數量，因此融合多個衛星導航系統的GNSS技術在基坑三維變形監測中有廣闊的應用前景。

（3）激光位移傳感器技術。激光位移傳感器主要用于基坑的水平位移監測，其通過布設在監測點位的激光位移傳感器的對向測量，得到基坑兩監測點間的相對位移及其變化來了解基坑水平位移變化情況，具有測量快速、精度高、施工干擾少等優點，適合全天候自動化監測。但是限于測量原理，無法得到監測點絕對位移值，且設備成本較高。

（4）靜力水準儀監測技術。靜力水準儀依據連通器原理，在連通管道中的液體，受重力作用不同位置的液面會保持相同的高度，而液體深度并不相同，通過傳感器測量得到不同位置液面的相對變化，從而求得各靜力水準儀的相對沉降量。靜力水準儀可得到高精度、實時化的測量數據，適合全天候自動化監測。但是由于其通過液體連通，測量結果受壓力、溫度、振動等因素影響較大。

（5）測斜儀監測技術。深層水平位移監測通常采用測斜儀監測技術，方法為將測斜管埋設在圍護墻體或周圍土體內，驅動測斜儀在測斜管內上下移動，量測各深度處水平位移，具有操作簡便、測量精度高等優點。

3.2 自動監測技術設備應用方法分析

（1）監測深基坑位移方法。在該深基坑的自動化監測中利用全站儀以及自動化應變計、測斜儀以及鋼筋計等設備進行監控測量。在對深基坑工程垂直以及水平方向上的位移情況進行監測時可以根據實際情況采用三角高程法或者極坐標法。以后視基準點為基礎，對測站坐標進行后交會修正測量，并采用溫度補償方式對測距精度進行修正，并通過雙盤位方法對軸系誤差進行消除處理，以確保測量精度符合監測要求。

（2）監測深基坑支撐軸力方法。在監測深基坑工程支撐軸力時，應首先復核傳感設備在無受力狀態下的頻率值，并與標定頻率進行對比，以確保其測量精度符合測量要求。監測時應對初始值進行2次測回測定，且初始值應取2次測回讀數的平均值。在后續深基坑工程的施工過程中應進行日常動態監測，并以初始值為基礎進行差值計算，要準確掌握深基坑工程支撐軸力的變化情況，保證深基坑結構的穩定性和安全性。

3.3 布設自動化監測監測點

在布設監測點時應按照深基坑工程現場施工的實際情況，結合設計圖紙等資料合理選擇監測點位置，確保監測數據全面、準確。

（1）布設土體位移監測點要點，在布設土體位移情況監測點時，應選擇強度較高的PVC管作為測斜管，并將其打入土體內，測斜管上都應比測斜孔略長，且應將測斜管端口密封，以避免雜物進入管內。在測斜孔內安裝傳感設備時應用鋼管連接傳感設備，且其一端應采用剛性連接方式，而在另一端則應設置萬向節。完成測斜管的布設后，還應使用黃沙等將其覆蓋，避免其被移動。

（2）布設支撐軸力監測點要點，在布設軸力監測點時應根據監測對象的不同采用相應的布設方法。在鋼筋混凝土支撐結構上布設監測點時應在鋼筋構架四角主筋分別設置鋼筋應力計，且其方向應平行于支撐方向。

（3）安裝時應采用焊接方式。在焊接時應用濕毛巾等對應力計進行包裹，以防止傳感設備受損。在布設監測鋼管支撐軸力的相關監測點時，可以在鋼支撐中設置監測點，并在鋼支撐結構的截面兩側分別安裝表面應變計等測量儀器。安裝時應采用焊接工藝將其固定牢固，且應平行于支撐方向，應變計和鋼支撐結構間應無間隙存在。

3.4 基坑的地下水位檢測

地下水位監測將直接影響整體基坑的實際施工安全性，本工程中的地下水位監測利用電測水位儀進行作業，在高程測量的過程中，利用四等水準水位觀測井固定點進行測量，每一次測量井口的固定點數值以及水平數值。將兩次測量得出的結果進行對比，其數值差異應該控制在1cm以內，取兩次測量的整體平均值，最終得出水位高程的實際數據。經過地下水位測量之后，得出該工程的最高水位點為28.5cm，符合基坑允許水位的范圍標準，水位最高點在整體機坑的北側邊坡區域出現，其變形曲線在前期快速增加，中期緩慢減小，后期平穩發展表明，在整體的深基坑施工期間，基坑水位始終處于增長狀態，不會對基坑邊坡造成影響。

3.5 監測分析

在施工過程中，對土體的開挖會導致土體表面的回彈；由于外側土壓力的存在，會引起中標圍護結構的內力產生變化甚至是變形；圍護結構具有一定的強度和剛度，內力短時間內的劇烈變化會導致支護樁傾斜，嚴重情況下，還會導致基坑坍塌事故；在多雨的季節，如果支護防滲系統存在缺漏，發生滲漏、流沙等情況，同時沒有實時的監測，時間一長，土體表面產生裂縫，將影響周邊建筑物的正常使用。對工程進行基坑監測，分析實測數據，了解基坑受力變化情況，提前預防基坑可能出現的危險情況，一旦出現危急情況應及時對施工方發出報警，協助施工建筑方采取合理有效的對應措施，使基坑內部和周邊施工在安全狀態下進行。基坑監測對于工程建設的重要性不言而喻，起到關鍵的作用。這種有效的監測手段是信息化施工中必不可少的一步。針對實際問題中的實際情況，結合基坑監測的一些原則，做出符合具體切實可行的方案，按照規范進行實時監測。基坑監測的數據對于工程周邊的土壤應力反應，表明基坑的實時受力情況。在產生裂縫的情況下，可以正確指導施工，讓工程進度不受耽誤，保證工程的質量和安全性。

4 結語

綜合深基坑變形規律監測來看，實際監測過程中，應重點考慮周邊建筑物與開挖地表的距離，從而調整圍護結構的距離，進而達到沉降的較小變化或縮減，對于圍護結構的距離調整，能使基坑開挖對沉降的影響降至最低，從而減小周邊地表的沉降量。針對工程有安全影響的因素，快速地進行調整，并且嚴格做好周邊環境監測，這樣才可以提升深基坑施工的穩定性和有效性，促進基坑工程的全面管控。