深基坑變形監(jiān)測體系研究及工程應(yīng)用

■李紹輝 孫玉剛 趙榮武

（牡丹江誠和工程咨詢有限公司 黑龍江 牡丹江157000）

深基坑變形監(jiān)測體系研究及工程應(yīng)用

■李紹輝 孫玉剛 趙榮武

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建設(shè)工程基坑支護(hù)變形監(jiān)測的主要范圍是對工業(yè)與民用建筑、市政、高鐵工程的地基、基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)及其場地的沉降測量、位移測量和特殊變形測量。從建設(shè)工程來講，基坑工程是一項(xiàng)綜合性且相對復(fù)雜的課題?；庸こ毯突又ёo(hù)技術(shù)方法是應(yīng)用比較廣泛的研究方法之一。

建設(shè)工程深基坑變形監(jiān)測

0 引言

高層建設(shè)技能的不斷發(fā)展，建造基坑的規(guī)模不斷地加大、變深，這就要求當(dāng)下的安全施工條件要能夠滿足越來越多的挑戰(zhàn)。在這種情況下，相關(guān)人員提出了深基坑的變形監(jiān)測體系研究的相關(guān)解決策略，這一問題，引起了越來越多人的關(guān)注。建筑變形監(jiān)測的依據(jù)是《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》GB50497—2009 3.0.1開挖深度等于5m或開挖深度小于5m但場地地質(zhì)情況和周圍環(huán)境較復(fù)雜的基坑工程以及其他需要監(jiān)測的基坑工程應(yīng)實(shí)施基坑工程監(jiān)測。3.0.3基坑工程施工前，應(yīng)由建設(shè)方委托具備相應(yīng)資質(zhì)的第三方對基坑工程實(shí)施現(xiàn)場監(jiān)測。監(jiān)測單位應(yīng)編制監(jiān)測方案，監(jiān)測方案需經(jīng)建設(shè)方、設(shè)計(jì)方、監(jiān)理方等認(rèn)可，必要時(shí)還需要與基坑周邊環(huán)境涉及的有關(guān)管理單位協(xié)商一致后方可實(shí)施。

1 深基坑形變相關(guān)理論

從影響深基坑形變的因素分析，主要包含支護(hù)類型與參數(shù)結(jié)構(gòu)、工程開挖深度、地表荷載、施工方式與周邊環(huán)境，以及深基坑所在的水文地質(zhì)環(huán)境。從其形變因素來源而言，其監(jiān)測的主要內(nèi)容即為深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平與垂直位移、周邊建筑物沉降與裂隙監(jiān)測、土體深層位移測定與地下水位監(jiān)測等。深基坑一般作為一級安全等級，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不大于1.5mm，垂直位移測量中誤差不大于0.5mm，數(shù)據(jù)采集的中誤差不大于1/10形變允許值。通常作為深基坑監(jiān)測重點(diǎn)的支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移，多采用小角法與極坐標(biāo)法。其中，小角法利用基坑邊線構(gòu)建測量坐標(biāo)系，測定監(jiān)測點(diǎn)與測站夾角與距離D，判定各期累計(jì)偏移量，中誤差為：

而極坐標(biāo)法，則利用全站儀采用前方交匯的相關(guān)原理，計(jì)算基坑監(jiān)測點(diǎn)位水平坐標(biāo)數(shù)據(jù)的相關(guān)方法，其坐標(biāo)中誤表示為：

2 影響深基坑變形主要因素

建筑工程基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和周圍地表會因基坑開挖而出現(xiàn)變形，對周邊建筑、地下管線、構(gòu)筑物及道路的安全產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。尤其部分深基坑工程處于城市市政設(shè)施及人員流動密集區(qū)域，因此更應(yīng)嚴(yán)格要求深基坑的變形控制。相關(guān)研究指出，基坑變形和以下因素影響有關(guān)：①基坑水文、氣候、地質(zhì)及土的各種物理力學(xué)指標(biāo)；②基坑形狀、深度及大小等；③基坑所在周邊環(huán)境，如有無河道溝渠、有無地下工程及周邊建筑情況等；④支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度、類型、入土深度，支撐位置、類型、剛度、預(yù)應(yīng)力及排列方式等；⑤施工方法、施工流程等；以上述基坑變形因素為前提設(shè)計(jì)科學(xué)合理的基坑，同時(shí)還要擁有科學(xué)的施工方法，可從以下幾點(diǎn)控制基坑變形：如合理加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)和支撐剛度，選擇合理的支撐排列方式，適當(dāng)增加帷幕墻、支護(hù)樁的入土深度，參考基坑特點(diǎn)和水文地質(zhì)條件制定妥善的支護(hù)方案，從而減少基坑暴露時(shí)間及合理安排施工進(jìn)度等。

3 完善深基坑的變形監(jiān)測體系與應(yīng)用

3.1 部分監(jiān)測實(shí)施

首先是地下管線的檢測，地下管線監(jiān)測點(diǎn)要根據(jù)基坑工程的設(shè)計(jì)要符合其要求，根據(jù)管線使用年份、管線形狀、管材類型等確定監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置。適合在兩個(gè)管線的接頭處或管線彎度較大的部位布置監(jiān)測點(diǎn)。地下管線的監(jiān)測類似于地表豎向位移監(jiān)測，由于地下管線監(jiān)測點(diǎn)眾多，應(yīng)選擇有代表性的監(jiān)測點(diǎn)分析。其次地表豎向位移監(jiān)測，選擇基坑豎向位移監(jiān)測點(diǎn)布置地段時(shí)應(yīng)充分考慮各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)之間的距離，在對基坑監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置的同時(shí)還要在基坑的每一邊的中間位置設(shè)置監(jiān)測剖面。由于每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)高度不同，因此采用每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)相對變化量對各監(jiān)測點(diǎn)變化情況進(jìn)行分析，從分析結(jié)果中得知，各監(jiān)測點(diǎn)累積沉降介于0．0014～0．0082m之間，沉降變化都相對較小，符合警戒值要求。

3.2 基準(zhǔn)點(diǎn)監(jiān)測分析

在監(jiān)測過程中，周圍建筑物的沉降監(jiān)測，執(zhí)行應(yīng)嚴(yán)格按照二等變形測量等級要求進(jìn)行實(shí)施。而基坑周圍保護(hù)結(jié)構(gòu)的水平方向位移監(jiān)測應(yīng)包括基準(zhǔn)點(diǎn)測量、基點(diǎn)加密測量和觀測點(diǎn)測量三部分。其中，基準(zhǔn)點(diǎn)測量是通過建立GPSD級網(wǎng)進(jìn)行整體評定。而基點(diǎn)加密測量則是在無法建立GPS測量的基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行的加密。觀測點(diǎn)測量則主要是水平位移采用的是測小角法，角度為觀測一測回，距離則是嚴(yán)格按照1/5000的精度進(jìn)行測量的。最后是監(jiān)測頻率，當(dāng)然頻率要嚴(yán)格按照工程設(shè)計(jì)的要求。

3.3 監(jiān)測技術(shù)的完善與更新

根據(jù)現(xiàn)有的情況，我們可以設(shè)想變形監(jiān)測技術(shù)的未來發(fā)展前景。其中主要有以下幾個(gè)方面：①數(shù)字傳感器的廣泛應(yīng)用；數(shù)字的近影攝像情況；全自動跟蹤全站儀的全方位應(yīng)用。這些高效率、高質(zhì)量的施工模式，都會更好地促進(jìn)深基坑變形監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展。②變形監(jiān)測技術(shù)將節(jié)約相關(guān)的時(shí)間。地點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)換，職能的變形監(jiān)測體系可以從多方面來為變形技術(shù)的相關(guān)分析提供比較精確、豐富的自然信息。③這些智能化的儀器，可以幫助我們施工過程中及在特殊的條件和環(huán)境下進(jìn)行勘測，從而得到有效的數(shù)據(jù)。

3.4 嚴(yán)格探討變形發(fā)生因素

基坑工程施工前，對于超過一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程專項(xiàng)方案應(yīng)由施工單位組織召開專家論證會。（1）實(shí)行施工總承包的，由施工總承包單位組織召開專家論證會對基坑支護(hù)方案（含降水方案）進(jìn)行論證。還應(yīng)由建設(shè)方委托具備相應(yīng)資質(zhì)的第三方對基坑工程實(shí)施現(xiàn)場監(jiān)測。（2）在具體的施工階段，要注意觀察基坑支護(hù)樁的變形情況是否嚴(yán)重；要考慮深層土體的變形、基坑周圍的土體變化情況等。同時(shí)還需要具體分析引起這些變形的主要因素。若是由地下水位下降造成的，可以通過加固結(jié)構(gòu)以及周圍荷載來處理

4 結(jié)束語

綜上所述，我國關(guān)于深基坑工程的變形監(jiān)測研究起步較晚，再加上沒有豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，所以在深基坑工程中的事故發(fā)生率較高。目前我國基坑監(jiān)測仍以表面形變?yōu)橹鳎S著房地產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展及不斷增加的高層建筑數(shù)量，使深基坑監(jiān)測變得非常迫切。深基坑工程變形監(jiān)測能及時(shí)預(yù)報(bào)可能發(fā)生的危險(xiǎn)或安全隱患，便于及時(shí)采取控制措施，防止事故發(fā)生。

[1]孫學(xué)聰.深基坑變形監(jiān)測及變形預(yù)測研究 [D].長安大學(xué),2015.

TU433[文獻(xiàn)碼]A

1000-405X（2016）-12-475-1