基坑開挖變形觀測的相關(guān)分析

羅昌軍 聶霽 秦永

【摘要】當前，基坑支護設計尚無成熟的方法用于計算基坑周圍的土體變形，施工中通過準確及時的監(jiān)測，可以指導基坑開挖和基坑支護，有利于及時采取應急措施，避免或減輕破壞性的后果。目前所采用的監(jiān)測方法大多數(shù)都是人工用全站儀測量，通過對比每天的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)基坑的變化情況。在綜合深基坑主要失效形式以及傳統(tǒng)監(jiān)測方法，并吸收其他工程的監(jiān)測方法的基礎(chǔ)上，進行了深基坑工程監(jiān)測方案的改進，提出了深基坑觀測的新措施。

【關(guān)鍵詞】基坑監(jiān)測；監(jiān)測方法；數(shù)據(jù)處理

1、基坑開挖的變形觀測

1.1鄰近建筑物及管線的變形觀測

深基坑一經(jīng)開挖，基坑開挖面就進入卸載的過程。卸荷引起土體產(chǎn)生以向上為主的位移（即基坑底部的隆起），同時在支護結(jié)構(gòu)兩側(cè)土體內(nèi)產(chǎn)生壓力差，基坑內(nèi)部土體亦產(chǎn)生由邊緣向中心的水平位移。同時支護結(jié)構(gòu)的變形也使墻外側(cè)土體產(chǎn)生位移，帶動管線位移。一般情況下，觀測得到的位移數(shù)據(jù)往往是相適應的，即水平位移指向基坑，垂直位移向下。若數(shù)值變化較大或發(fā)生異常時，除應向施工單位報警外，應加強觀測次數(shù)，繪出相應的位移曲線圖，以利于分析管線變形情況。

平面位移觀測一般采用全站儀，基座都有光學對中器，以提高對中精度，平面位移觀測方法較多，較常用的是小角度法。該方法適用于觀測點凌亂，不在同一直線上的情況

1.2基坑側(cè)向變形觀測

肉眼巡檢為有經(jīng)驗的工程師按期進行的一項工作，許多影響基槽側(cè)向位移的因素，如支護結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量和條件的改變、槽邊堆載的變化、管道滲漏乃至氣候變化等。

測量儀器觀測就是工程測量方法，采用精密水準儀和全站儀，用視準線法較為簡單。采用視準線法測量時，需沿待測槽壁設置一條視準線，在該線兩端設置工作基點，再在此基線上按需要設置若干測點。

測量時用小角度法用全站儀測出各點的橫向位移，但一般只能測到支護結(jié)構(gòu)和基槽頂端的位移量，若需了解測點位置垂直方向的位移分布情況，可與測斜儀配合使用，得到該點沿槽深的總體變形情況。

1.3工程觀測成果分析與評價

工程監(jiān)測成果的分析和評價主要包括下列幾個方面：

（1）對沉降和沉降速率進行計算分析，沉降要區(qū)分是由支護結(jié)構(gòu)水平位移引起，還是地下水位變化引起的。

（2）繪制位移隨時間變化曲線，對引起位移速率增大的原因（如開挖深度、超挖、支撐不及時、暴雨、積水等）進行準確記錄分析。

（3）對各項監(jiān)測結(jié)果進行分析并相互驗證和比較，判斷現(xiàn)有設計和施工方案的合理性。

（4）用數(shù)值模擬分析基坑施工期間位移變化規(guī)律，預測后續(xù)開挖工程實踐可能出現(xiàn)的新行為和新動態(tài)。

（5）根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，全面分析基坑開挖對周圍環(huán)境的影響和支護效果。通過分析，查明事故原因。

2、基坑變形監(jiān)測資料的處理

2.1監(jiān)測資料檢核的意義與方法

受觀測條件的限制，任何變形檢測資料都可能存在誤差，可以分為以下三類：

（1）粗差：由于觀測中的錯誤引起的。

（2）系統(tǒng)誤差：在相同的觀測條線下作一系列的觀測，觀測誤差在大小、符號上表現(xiàn)出的系統(tǒng)性。

（3）偶然誤差：變形監(jiān)測中，由于變形量本身較小，為了區(qū)分變形與誤差，提取變形特征，必須設法消除超限誤差，提高測量精度。從而要進行監(jiān)測資料的檢核。監(jiān)測資料檢核的方法：

外業(yè)：任一觀測元素（如高差、方向值等）在野外觀測中均具有本身觀測的檢核方法。如限差所規(guī)定的水準測量線路的閉合差，兩次讀數(shù)之差等

內(nèi)業(yè)：（1）校核各項原始記錄，檢查各次變形值得計算是否有誤。

（2）原始資料的統(tǒng)計分析。

（3）原始實測值的邏輯分析。邏輯分析：指根據(jù)監(jiān)測點的內(nèi)在的物理意義來分析原始實測值的可靠性。

2.2變形監(jiān)測成果的整理

2.2.1工作基點位移對變形值的影響

變形檢測中，工作基點與基準點本身的穩(wěn)定性極為重要，當工作基點（或基準點）確實存在位移時，必須對由他們?yōu)榛鶞仕鶞y定的位移值施加改正數(shù)。

2.2.2觀測資料的整編

1）.觀測點變形過程線：是以時間為橫坐標，以累計變形值（位移、沉陷、傾斜和擾度等）為縱坐標繪制而成的曲線?？擅黠@地反映出變形的趨勢、規(guī)律和幅度。 觀測點變形過程線的繪制：

（1）根據(jù)觀測記錄填寫變形數(shù)值表。

（2）繪制觀測點實測變形過程線。

（3）實測變形過程的修勻。由于觀測是定期進行的，故所得成果在變形過程線上僅是幾個孤立點。直接連接這些點自然得到的是折線形狀，加上觀測中存在誤差，就使實測變形過程線經(jīng)常呈明顯跳動的折線形狀，為了更確切地反映建筑物變形的規(guī)律，須將折線修勻成圓滑的曲線 。

2）.建筑物變形分布圖：這種圖能夠全面地反映建筑物的變形狀況。

2.2.3變形值的統(tǒng)計規(guī)律及其成因分析

步驟是：

（1）繪制觀測點變形過程曲線。

（2）用兩倍的變形值的中誤差繪制變形值的變化范圍，變形范圍圖的用處：Ⅰ初步檢查觀測是否有粗差，Ⅱ初步判斷建筑物是否有異常變形。

利用長期觀測掌握的建筑物變形范圍的數(shù)據(jù)資料來判斷建筑物運營是否正常，這在一般情況下是可行的。但對異常情況，例如大壩遇到特大洪水，變形值超過變化范圍時的觀測資料用來判斷壩體是否正常就缺乏必要的理論根據(jù)。

2.3報警臨界值和險情預報

（1）支護結(jié)構(gòu)水平位移速率連續(xù)幾天急劇增大，如達到2.5～5.5mm/d 。

（2）支護結(jié)構(gòu)水平位移累積值達到容許值，如最大位移與開挖深度的比值達到0.35%～0.70%。

（3）任一項實測應力達到容許值。

（4）地面最大沉降與開挖深度的比值達到0.5%～0.7%，且地面裂縫急劇擴展。建筑物差異沉降達到有關(guān)規(guī)定的沉降極限。

（5）地下煤氣管、水管等設施的變位達到設計容許值，開挖基坑鄰近的煤氣管局部沉降達到30mm時，可能出現(xiàn)漏氣事故。

（6）肉眼巡視到各種不良現(xiàn)象，如鄰近建筑物的裂縫不斷擴大、嚴重的基坑滲漏、管涌等。

參 考 文 獻：

[1]秦四清等.深基坑工程優(yōu)化設計[M].中航勘察設計研究院.

[2]唐業(yè)清等.基坑工程事故處理與分析[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999.

[3]陳忠漢等.深基坑工程（第二版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.