深基坑变形监测体系分析及其在工程中的应用

■顾传胜■安徽工程勘察院，安徽 合肥 230000

深基坑变形监测的研究是基于现今城市高层建筑的不断发展，基坑深度不断加大的基础上提出的。主要是为了解决现今施工的安全性。从工程学来讲，基坑工程是一项综合性且相对复杂的课题。支护基坑技术方法是现今应用比较广泛的基坑研究方法之一。但与发达国家相比，我国的深基坑变形监测技术有一定的差距，起步较晚，在理论研究以及实际应用方面还有很多的不足。当然，我国在科技人员的共同努力下，也取得了不菲的成就。基于此，本文对深基坑变形监测体系进行分析，并通过的具体案例分析——阜阳商厦人防工程深基坑变形监测分析，来说明深基坑变形监测技术在工程中的实际应用，为我国的深基坑变形监测技术在工程中的应用提供相应的参考。

1 深基坑变形监测体系

1.1 深基坑变形技术研究分析

关于深基坑变形技术的分析有很多版本，其中比较有说服力的是科学家Lame的实验分析。他主要研究的是对深基坑周围土体的变形有作用的点，得出如下影响深基坑周围土体的变形有作用的因素:深基坑四周相邻结构的形式特点;基坑开挖后所需时间;基坑的物理参数;地基的土壤土质情况。另一科学家Wong得出地下水也会影响深基坑周围土体的变形。

我国科技人员通过努力，也已克服以下难题:以控制基坑变化分析，在设计时，增加水泥土阻挡土墙，目的是控制安全系数在1.2以上;将土墙看做是空间受力体系的有效部分，经过相应的物理方法，得出压力大小，利用微积分以及有限差分等处理，目的是得出圆形结构的积极意义;以时空效应来讲，得出开挖进尺等主要的影响因素的影响。

1.2 深基坑变形监测技术

随着科技的发展，高科技的深基坑变形监测仪器受到越来越多的关注。尤其是计算机监测技术应用在深基坑监测上，这在某种程度上，是深基坑变形监测技术的一个巨大的飞跃。

首先从起初的光学检测器发展为当下电子检测仪器，从起初的水准仪发展到当下广泛应用的GPS，也就是说，监测质量已经有了质的飞跃。其中自动跟踪全站仪的应用，能帮助建筑人员从多方面了解相关监测数据。此外相关激光扫描仪的应用，可以快速高效的获取空间位置以及相应的其他的因素。

1.3 总结分析

完善的深基坑变形监测技术在具体应用中应需要综合考虑一下因素。

(1)基坑开挖时，需施工耽误事先声明基坑工程的安全性能，施工人员也应事先考察施工现场的安全性，并明确标记周围建筑物，地下相关管道等。

(2)具体施工阶段，仔细观察基坑的支护桩是否发生严重的形变，并认真思索深层土体以及基坑周围土体的变形情况等。并认真分析引起变形的原因。

(3)既要寻求相应的合理的知道方法，同时也应充分考虑当地的安全因素。

2 案例分析

阜阳商厦人防工程，基本概况为:整个人防工程底面积为56.8×50.8m2，基坑形状为长方形，开挖深度为8m。基坑四周为阜阳商厦大楼，粮食局大楼，华府酒楼，联通大楼，且建筑物为浅基础同时离基坑近。邻近路边埋设有的各种管线。场内地貌宏观来讲为淮北冲积平原，微观为颍河一级阶地，尽管后期受人文环境的影响，但表层土受破坏的程度不大，相对比较平整。土层自上向下可分为五层，第一层到第四层土层均连续分布，第五层土层不连续，存在局部夹粉土和粉细砂薄层部分，具体来讲:1层为杂填土，平均厚度为0.98米，层厚范围为0.5～1.6米;2层和3层均为粉质粘土，但两层厚度不同，2层平均厚度为5.8米，厚度范围为5.4～6.4米，3层平均厚度为3.41米，厚度范围为2.8～4.1米;4层是粉土，平均厚度为2.66米，厚度范围1.7～3.9米。注意，1层和2层属于第四纪新近沉积层，其余部分为第四纪晚更新世沉积层。

2.1 监测方案

根据施工的特点以及技术要求，深基坑设计的监测的主要内容为:基坑周围保护结构的水平方向位移监测和周围建筑物垂直方向的位移监测;地下水位的监测。

在技术方向上，采用的仪器:基坑周围保护结构的水平方向位移监测采用GTS－TONCOP2秒级全站仪;周围建筑物垂直方向的位移监测以及地下水位的监测采用的是DINI12电子水准仪。

监测精度的设置是根据《建筑变形测量规程》确定的，周围建筑物垂直方向的位移观测:水准测量站测得高差中误差为±0.5mm;水准闭合路线出，闭合误差mm(n为测站数)。基坑周围保护结构的水平方向位移观测:水平位移观测观测的坐标的中误差为±3.0mm;测角的中误差为±2.01;距离量测的精度为1/5000。

通过设置基准点布置，基坑的周围保护结构的水平方向位移的监测点和周围建筑物垂直方向的位移监测点，来保证基坑开挖的安全顺利的进行。

在监测过程中，周围建筑物的沉降监测，执行应严格按照二级变形测量等级要求进行实施。而基坑周围保护结构的水平方向位移监测应包括基准点测量、基点加密测量和观测点测量三部分。其中，基准点测量是通过建立GPSD级网进行整体评定。而基点加密测量则是在无法建立GPS测量的基准点进行的加密。观测点测量则主要是水平位移采用的是测小角法，角度为观测一测回，距离则是严格按照1/5000的精度进行测量的。最后是监测频率，当然频率要严格按照工程设计的要求。

2.2 变形分析

本工程基坑的变形分析主要研究是水平的位移与时间以及其他因素的关系，和垂直位移与时间的关系。这是因为该基坑开挖过程中受外界环境影响较大。因而可能破坏监测点，所以需要重新设置，因而水平的位移与时间的关系需要分两段进行分析。水平位移与其他因素的关系为:恶劣天气引起基坑支护受损，使得监测点遭到破坏;地表温度的突然变化导致监测点破坏;基坑抽水到时基坑变形，使得监测点收到损坏。

垂直位移与时间的关系即沉降量与时间的关系。我们需要从整体上把握整个工作的沉降情形，然后对总的沉降量进行分析。

基坑对周边建筑物影响的最大的沉降量为48.4毫米，所对应观测点为商厦2;最小的沉降量为0.3毫米，所对应观测点为西南2。累积的平均沉降量为281.5毫米，而平均的沉降量为23.45833毫米，平均沉降速率为0.18918毫米/分钟。整体来讲为沉降总体形变是均匀的，且在坑后趋于稳定。

在工程实施过程中会存在两个突变点，分别在开挖时以及抽水后。基坑周围建筑形变是均匀稳定沉降的，沉降规律大概为:沉降的日期在基坑抽水后;靠近基坑沉降量大，远离基坑的沉降量较小。总体来说符合施工需求。

3 结论

深基坑变形监测的研究是基于现今城市高层建筑的不断发展，基坑深度不断加大的基础上提出的。主要是为了解决现今施工的安全性。但深基坑变形监测是一个复杂的过程，存在较多的影响因素，并与监测地的地基、人文、环境、以及施工工艺、方法和方案等有较大的关系。

当然在变形监测时应综合考虑如下因素:基坑开挖时，需施工耽误事先声明基坑工程的安全性能，施工人员也应事先考察施工现场的安全性，并明确标记周围建筑物，地下相关管道等;具体施工阶段，仔细观察基坑的支护桩是否发生严重的形变，并认真思索深层土体以及基坑周围土体的变形情况等。并认真分析引起变形的原因。目的是保证施工的安全。

［1］王正晓，刘保信，张晓春等.深基坑变形监测浅析［J］.测绘通报，2006(6).

［2］独知行，靳奉祥，冯尊德.高层建筑物整体变形监测及分析方案［J］.工程勘察，2000，(2):55 －58.

［3］顾国华.大地形变测量中的应变计算［J］.地壳形变与地震，1989，9(1):38－45.