深基坑變形監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用與探究

滕征東

文章編號：2095-6835（2016）17-0154-01

摘 要：隨著國內(nèi)建筑技術(shù)水平的提升，以城市地鐵、地下商貿(mào)中心等為代表的大型深基坑開挖工程逐步增多。為了確保施工安全，有必要加強對深基坑的三維動態(tài)監(jiān)測。從深基坑水平與垂直位移、深層土體測斜與地下水位監(jiān)測等入手，探索和分析了深基坑監(jiān)測的主要內(nèi)容和對象，并從工程實踐的角度提出了優(yōu)化深基坑監(jiān)測的相關(guān)建議。

關(guān)鍵詞：變形監(jiān)測；大型深基坑；地下水位監(jiān)測；土質(zhì)條件

中圖分類號：TU196.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.17.154

市政大型深基坑建設(shè)是一項錯綜復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，由于受周邊環(huán)境、土質(zhì)條件和開挖工藝等因素的影響，需周期性地精確測定其變形參量，以達(dá)到精確掌握深基坑變形狀況、科學(xué)預(yù)測形變規(guī)律和發(fā)展趨勢的目的，從而確保相關(guān)工程的施工安全，避免基坑坍塌、周邊建筑物裂縫等現(xiàn)象的發(fā)生。

1 基坑監(jiān)測的現(xiàn)狀

在基坑開挖建設(shè)周期內(nèi)，采用一定的測量儀器和手段采集基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、地下水位和周邊建筑的相關(guān)數(shù)據(jù)的過程為基坑監(jiān)測。深基坑施工為一級安全等級，依照《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，其水平位移測量中誤差小于1.5 mm，垂直位移測量中誤差小于0.5 mm，數(shù)據(jù)采集的中誤差小于等于1/10的形變允許值。

從影響深基坑形變的因素分析，主要包含支護(hù)類型、參數(shù)結(jié)構(gòu)、工程開挖深度、地表荷載、施工方式、周邊環(huán)境、深基坑所在的水文地質(zhì)環(huán)境等。當(dāng)前部分基坑在開挖建設(shè)期間的監(jiān)測中存在未采用第三方監(jiān)測機構(gòu)，而是由施工單位自行承擔(dān)監(jiān)測任務(wù)的情況，因此，受施工單位技術(shù)條件和儀器配置的限制，難以探測到相應(yīng)的基坑安全隱患，甚至出現(xiàn)了因過度關(guān)注施工進(jìn)度而忽視基坑監(jiān)測的問題。

2 深基坑監(jiān)測的主要內(nèi)容

從深基坑開挖所造成的形變影響分析，其監(jiān)測的主要內(nèi)容即為深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平和垂直位移、周邊建筑物的沉降和裂隙監(jiān)測、土體深層位移測定和地下水位監(jiān)測等。

2.1 支護(hù)水平位移監(jiān)測

按照基坑類型劃分，其監(jiān)測方式有所不同，通常會對特定方向監(jiān)測點多采用小角法監(jiān)測，測量原理和測定要素較為簡單；對于分布方向較為隨機的監(jiān)測點，多采用全站儀極坐標(biāo)法、前方或側(cè)方交會的方式測定角度和距離，進(jìn)而解算周期性瞬時坐標(biāo)，其計算公式為：

. （1）

2.2 支護(hù)垂直位移監(jiān)測

對于壩體等線性對象，多采用液體靜力水準(zhǔn)的方式進(jìn)行點位垂直位移監(jiān)測，但對于大型基坑工程而言，因基坑監(jiān)測點位數(shù)量多、采集路線相對較長，因此，開展液體靜力測量的難度較大。在實際工作中，常利用高精度水準(zhǔn)儀，配合銦鋼瓦尺，按照二等水準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)測點高程數(shù)據(jù)的精確采集，技術(shù)指標(biāo)如表1所示。同時，為了測定基坑回彈的影響，應(yīng)在基坑底部設(shè)置一定的回彈監(jiān)測點。

2.3 深層土體位移監(jiān)測

在基坑開挖前7 d，埋設(shè)測斜管并采用砂石填充縫隙，確保測斜管與土體接觸密實，以測斜管底部為假定不動點，即觀測零點，采集測斜管壁相對于底端零點的位移參量，進(jìn)而分析基坑周邊支護(hù)結(jié)構(gòu)與土體的變形情況。一般報警值為連續(xù)3 d的變化速率大于3 mm，基坑圍護(hù)最大位移量為50 mm。

2.4 地下水與裂隙監(jiān)測

基坑的地下水位監(jiān)測多采用水位計開展，其精度大于10 mm，水位觀測井應(yīng)客觀反映基坑內(nèi)、外部地下水位的實際高度；裂隙監(jiān)測是對基坑支護(hù)、地表與周邊建筑所表現(xiàn)出的數(shù)量、分布、大小、深度與走向等方面的情況進(jìn)行客觀的統(tǒng)計，多采用平行線標(biāo)記、石膏板粘貼的方式配合千分尺測定，并加強了相應(yīng)的現(xiàn)場巡查。

3 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析和相關(guān)建議

在大型深基坑監(jiān)測中，為了保證一定的測量精度，多采用0.5 s級高精度全站儀按照測回法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。在深基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理過程中，針對采集到的水平與垂直位移、土體測斜等相關(guān)數(shù)據(jù)，多采用Excel電子表格按照測定時間、單次變量和累積變化量的形式進(jìn)行數(shù)值統(tǒng)計，并生成S（變化總量）-T（時間）曲線圖，形象、直觀地展現(xiàn)基坑監(jiān)測點的變形情況。對于變形數(shù)據(jù)的數(shù)值分析，可利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、回歸分析或GM（1，1）灰色系統(tǒng)等對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，求解變形序列函數(shù)，科學(xué)預(yù)測監(jiān)測對象的變形趨勢。

根據(jù)基坑監(jiān)測的系統(tǒng)性特點，應(yīng)在其實施之前制訂詳細(xì)的監(jiān)測方案，對監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集方法、周期頻率、報警設(shè)定和成果精度等進(jìn)行規(guī)范明確；注重變形監(jiān)測的實際特征，針對雨季、施工開挖期等特定階段提高數(shù)據(jù)采集的頻率，并及時進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，提供至建設(shè)單位以供科學(xué)分析；在監(jiān)測過程中，應(yīng)按照“三定”原則監(jiān)測，即固定觀測人員與儀器、固定觀測路線與方法、固定觀測氣象條件，從容減小系統(tǒng)觀測誤差的影響，提高數(shù)據(jù)觀測的精度。

4 結(jié)束語

對于深基坑施工與開挖形成期的變形監(jiān)測，除了應(yīng)提升相應(yīng)的坡頂水平、垂直位移監(jiān)測水平、深層土體位移采集水平外，還應(yīng)加大對基坑邊坡荷載變化、地下水位和周邊建筑沉降裂隙的巡查力度，并根據(jù)基坑建設(shè)期間存在的問題，對局部區(qū)域加密觀測，適當(dāng)縮短觀測周期，并及時提交數(shù)據(jù)分析成果，提升數(shù)據(jù)處理的質(zhì)量。這對提升深基坑監(jiān)測預(yù)警，確保工程建設(shè)的安全性有重要的理論和經(jīng)濟(jì)價值。

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〔編輯：張思楠〕