深基坑变形监测体系研究及工程应用

■李绍辉 孙玉刚 赵荣武

（牡丹江诚和工程咨询有限公司 黑龙江 牡丹江157000）

深基坑变形监测体系研究及工程应用

■李绍辉 孙玉刚 赵荣武

（牡丹江诚和工程咨询有限公司 黑龙江 牡丹江157000）

建设工程基坑支护变形监测的主要范围是对工业与民用建筑、市政、高铁工程的地基、基础、上部结构及其场地的沉降测量、位移测量和特殊变形测量。从建设工程来讲，基坑工程是一项综合性且相对复杂的课题。基坑工程和基坑支护技术方法是应用比较广泛的研究方法之一。

建设工程深基坑变形监测

0 引言

高层建设技能的不断发展，建造基坑的规模不断地加大、变深，这就要求当下的安全施工条件要能够满足越来越多的挑战。在这种情况下，相关人员提出了深基坑的变形监测体系研究的相关解决策略，这一问题，引起了越来越多人的关注。建筑变形监测的依据是《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497—2009 3.0.1开挖深度等于5m或开挖深度小于5m但场地地质情况和周围环境较复杂的基坑工程以及其他需要监测的基坑工程应实施基坑工程监测。3.0.3基坑工程施工前，应由建设方委托具备相应资质的第三方对基坑工程实施现场监测。监测单位应编制监测方案，监测方案需经建设方、设计方、监理方等认可，必要时还需要与基坑周边环境涉及的有关管理单位协商一致后方可实施。

1 深基坑形变相关理论

从影响深基坑形变的因素分析，主要包含支护类型与参数结构、工程开挖深度、地表荷载、施工方式与周边环境，以及深基坑所在的水文地质环境。从其形变因素来源而言，其监测的主要内容即为深基坑支护结构的水平与垂直位移、周边建筑物沉降与裂隙监测、土体深层位移测定与地下水位监测等。深基坑一般作为一级安全等级，依照《建筑基坑工程监测技术规范》的相关技术指标，其水平位移测量中误差不大于1.5mm，垂直位移测量中误差不大于0.5mm，数据采集的中误差不大于1/10形变允许值。通常作为深基坑监测重点的支护结构水平位移，多采用小角法与极坐标法。其中，小角法利用基坑边线构建测量坐标系，测定监测点与测站夹角与距离D，判定各期累计偏移量，中误差为：

而极坐标法，则利用全站仪采用前方交汇的相关原理，计算基坑监测点位水平坐标数据的相关方法，其坐标中误表示为：

2 影响深基坑变形主要因素

建筑工程基坑支护结构和周围地表会因基坑开挖而出现变形，对周边建筑、地下管线、构筑物及道路的安全产生严重威胁。尤其部分深基坑工程处于城市市政设施及人员流动密集区域，因此更应严格要求深基坑的变形控制。相关研究指出，基坑变形和以下因素影响有关：①基坑水文、气候、地质及土的各种物理力学指标；②基坑形状、深度及大小等；③基坑所在周边环境，如有无河道沟渠、有无地下工程及周边建筑情况等；④支护结构刚度、类型、入土深度，支撑位置、类型、刚度、预应力及排列方式等；⑤施工方法、施工流程等；以上述基坑变形因素为前提设计科学合理的基坑，同时还要拥有科学的施工方法，可从以下几点控制基坑变形：如合理加强支护结构和支撑刚度，选择合理的支撑排列方式，适当增加帷幕墙、支护桩的入土深度，参考基坑特点和水文地质条件制定妥善的支护方案，从而减少基坑暴露时间及合理安排施工进度等。

3 完善深基坑的变形监测体系与应用

3.1 部分监测实施

首先是地下管线的检测，地下管线监测点要根据基坑工程的设计要符合其要求，根据管线使用年份、管线形状、管材类型等确定监测点设置。适合在两个管线的接头处或管线弯度较大的部位布置监测点。地下管线的监测类似于地表竖向位移监测，由于地下管线监测点众多，应选择有代表性的监测点分析。其次地表竖向位移监测，选择基坑竖向位移监测点布置地段时应充分考虑各个监测点之间的距离，在对基坑监测点设置的同时还要在基坑的每一边的中间位置设置监测剖面。由于每个监测点高度不同，因此采用每个监测点相对变化量对各监测点变化情况进行分析，从分析结果中得知，各监测点累积沉降介于0．0014～0．0082m之间，沉降变化都相对较小，符合警戒值要求。

3.2 基准点监测分析

在监测过程中，周围建筑物的沉降监测，执行应严格按照二等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。

3.3 监测技术的完善与更新

根据现有的情况，我们可以设想变形监测技术的未来发展前景。其中主要有以下几个方面：①数字传感器的广泛应用；数字的近影摄像情况；全自动跟踪全站仪的全方位应用。这些高效率、高质量的施工模式，都会更好地促进深基坑变形监测技术的发展。②变形监测技术将节约相关的时间。地点之间的转换，职能的变形监测体系可以从多方面来为变形技术的相关分析提供比较精确、丰富的自然信息。③这些智能化的仪器，可以帮助我们施工过程中及在特殊的条件和环境下进行勘测，从而得到有效的数据。

3.4 严格探讨变形发生因素

基坑工程施工前，对于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程专项方案应由施工单位组织召开专家论证会。（1）实行施工总承包的，由施工总承包单位组织召开专家论证会对基坑支护方案（含降水方案）进行论证。还应由建设方委托具备相应资质的第三方对基坑工程实施现场监测。（2）在具体的施工阶段，要注意观察基坑支护桩的变形情况是否严重；要考虑深层土体的变形、基坑周围的土体变化情况等。同时还需要具体分析引起这些变形的主要因素。若是由地下水位下降造成的，可以通过加固结构以及周围荷载来处理

4 结束语

综上所述，我国关于深基坑工程的变形监测研究起步较晚，再加上没有丰富的工程实践经验，所以在深基坑工程中的事故发生率较高。目前我国基坑监测仍以表面形变为主，随着房地产业的快速发展及不断增加的高层建筑数量，使深基坑监测变得非常迫切。深基坑工程变形监测能及时预报可能发生的危险或安全隐患，便于及时采取控制措施，防止事故发生。

[1]孙学聪.深基坑变形监测及变形预测研究 [D].长安大学,2015.

TU433[文献码]A

1000-405X（2016）-12-475-1