深基坑變形監(jiān)測的分析和方法

關(guān)鍵詞：深基坑；變形；觀測；監(jiān)測方法 

　　基坑工程施工中對基坑監(jiān)測及其周邊相鄰建筑物、道路、地下管線、隧道等保護對象進行沉降及水平位移監(jiān)測，已越來越受到人們的重視和推廣。在過去幾年中，因深基坑工程開挖引起基坑變形、周邊相鄰建（構(gòu)）筑物沉降，從而導致基坑坍塌、相鄰建 （構(gòu)）筑物開裂甚至倒塌的工程事故頻發(fā)，造成了嚴重的人員傷亡事故和經(jīng)濟損失。深基坑的支護設計、施工及其監(jiān)測已逐漸形成共識的系統(tǒng)施工工藝流程，且基坑監(jiān)測是其中一個重要的組成部分，而施工場地變形監(jiān)測作為基坑監(jiān)測的一個重要內(nèi)容越來越受到重視。因此，信息化施工將成為未來施工的顯著特征之一。作為一個與復雜地質(zhì)環(huán)境緊密相關(guān)的系統(tǒng)工程，及時的信息采集、分析、處理，既可以真實地反映基坑實際的運作狀態(tài)，指導下一步的工作，又可以及時采取相應的措施。 

　　一、基坑變形的概述 

　　隨著建筑行業(yè)施工的日益規(guī)范化，基坑工程開挖采用信息化施工必將成為一個發(fā)展趨勢�；�坑在開挖施工過程中由于受基坑土質(zhì)、開挖深度及尺寸、周圍荷載、支護系統(tǒng)及施工方法等諸多因素影響，變形將是不可避免的。盡量減少基坑開挖對周邊環(huán)境的影響，對基坑周邊建筑物、基坑土體及支護樁的位移等進行變形監(jiān)測，盡可能的對它們在后續(xù)施工中的變形進行預測，了解其有無較大的不均勻沉降，以便采取有效的補救措施，是現(xiàn)代建筑基坑施工中面臨的重要問題。 

　　深基坑工程是綜合性較高的一門學科，不僅涉及到測繪工程，還涉及到巖土工程、結(jié)構(gòu)工程以及施工技術(shù)等多學科的相互交叉，是多種復雜因素交互影響的系統(tǒng)工程。 

　　二、基坑變形的機理 

　　基坑變形包括支護結(jié)構(gòu)變形、坑底隆起和基坑周圍地層位移�；�坑周圍地層移動是基坑工程變形控制設計的首要問題�；�坑的開挖過程是基坑開挖面上卸載的過程，由于卸載而引起坑底土體產(chǎn)生以向上為主的位移，同時也引起圍護墻在兩側(cè)土壓力差的作用下而產(chǎn)生水平位移， 因此產(chǎn)生基坑周圍地層位移，而坑底土體隆起和圍護結(jié)構(gòu)的位移是引起周圍地層移動的主要原因。 

　　三、深基坑工程特點 

　　根據(jù)建設部建質(zhì) 200987 號文關(guān)于印發(fā)《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法的通知》規(guī)定：深基坑一般是指開挖深度超過 5 米（含 5 米）或地下室三層以上（含三層），或深度雖未超過 5 米，但地質(zhì)條件、周圍環(huán)境及地下管線特別復雜的工程。其特點歸納起來主要有以下幾個方面： 

　　（1）基坑支護體系是臨時性的結(jié)構(gòu)，其安全儲備較小，具有較大的風險性。基于此特點，基坑工程在施工過程中應進行監(jiān)測，并制定相應的應急措施，一旦在施工過程中出現(xiàn)險情，必需及時進行搶救，確保工程和施工人員的安全。 

　�。�2）基坑工程具有很強的區(qū)域性。不同地基土的地質(zhì)條件和水文條件不同，相應的基坑工程差異性也很大。而且，在同一城市的不同區(qū)域基坑工程也有很大差異。因此，基坑工程的支護體系設計、施工以及基坑開挖都要因地制宜，而不能照搬外地經(jīng)驗。 

　�。�3）基坑工程具有很強的個性�；�坑工程的支護體系設計、施工和基坑開挖的相關(guān)影響因素有很多，比如，工程地質(zhì)條件、水文條件、基坑周邊的建筑物、道路、地下管線等。這些因素在設計及施工過程中，都應該考慮到，以免造成安全事故或者破壞周邊的已有建筑物或設施。由此可見基坑工程具有很強的個性。因此，如何對基坑工程進行分類、如何規(guī)定統(tǒng)一的支護結(jié)構(gòu)變形容許值標準對，在目前來說是比較困難的。 

　�。�4）基坑工程綜合性強�；�坑工程是一項綜合性的巖土工程，不僅包含巖土工程知識，還包含了結(jié)構(gòu)力學、水力學、計算理論、測試技術(shù)、施工機械及技術(shù)等多學科的綜合知識。 

　　（5）基坑工程具有較強的時空效應。對支護體系的變形和穩(wěn)定性有大較大影響的因素主要有基坑的平面形狀及基坑深度。此外，也需要對地基土體的蠕變性加以關(guān)注和研究，特別是軟粘土的蠕變效應。在蠕變效應的作用下，隨著時間的推移地基土體強度降低，土坡穩(wěn)定性變小變得易于發(fā)生失穩(wěn)破壞。所以必需重視基坑工程的時空效應帶來的不良影響。 

　�。�6）基坑工程是系統(tǒng)工程�；�坑工程由支護體系設計、施工以及基坑開挖三部分組成�；�坑開挖的施工組織是否合理將對支護體系能否成功支撐住基坑邊、安全穩(wěn)定地運行產(chǎn)生重要影響。不合理的基坑開挖順序以及過快的開挖速度都可能引起主體結(jié)構(gòu)樁基變位、造成支護結(jié)構(gòu)變形過大，甚至引起支護體系失穩(wěn)而導致破壞，引發(fā)工程事故。同時在施工過程中，應加強對支護結(jié)構(gòu)變形的監(jiān)測，密切關(guān)注支護結(jié)構(gòu)的工作情況，一旦出現(xiàn)異常情況能夠及時發(fā)現(xiàn)和采取應急補救措施。 

　�。�7）基坑工程具有環(huán)境效應�；�坑開挖必然會引起周圍土體地下水位的變化和應力場的改變，從而導致周圍地基土體產(chǎn)生變形，并對周圍建筑物、道路和地下管線產(chǎn)生影響，甚至影響其正常使用或安全。此外，大量土方外運也將對城市交通、路面衛(wèi)生和棄土點環(huán)境產(chǎn)生影響，施工過程中產(chǎn)生的施工噪音也會對附近居民產(chǎn)生影響。 

　　四、基坑的三維變形監(jiān)測 

　　4.1 利用全站儀進行三維變形監(jiān)測 

　　4.2利用深層沉降儀進行變形監(jiān)測 

　　深層沉降儀的組成 

　　深層沉降儀是用來精確測量深基坑范圍內(nèi)不同深度處各土層在施工過程中沉降或隆起數(shù)據(jù)的儀器。它由對磁性材料敏感的探頭和帶刻度標尺的導線組成。當探頭遇到預埋在預定深度鉆孔中的磁性材料圓環(huán)時，沉降儀上的蜂鳴器就會發(fā)出叫聲。此時測量導線上標尺在孔口的刻度以及孔口的標高，即可獲得磁性環(huán)所在位置的標高。通過對不同時期測量結(jié)果的對比與分析，可以確定各土層的沉降（或隆起）結(jié)果。