深基坑支护工程变形监测分析

李大志

【摘要】随着各种工程项目的不断增多，工程项目深基坑结构的深度也越来越深。考虑到设计方案、环境条件、施工难度等多方面限制，深基坑支护工程的施工逐渐复杂化，因此对深基坑工程中出现的支护变形进行监测显得尤为重要，进而使深基坑支护变形监测工作逐渐成为施工过程中所必须的组成部分。基于此，本文就深基坑支护工程变形监测进行分析与研究，保证地下工程的施工质量，加强工程质量安全的管理，防止出现安全事故。

【关键词】深基坑；支护；变形监测

1工程概况

天津港东疆港区海铁大道雨水提升泵站工程一标段位于天津港北疆港区北部，西起新跃进路，承接上游自南向北收集到的雨水，沿海铁大道自西向东汇集，通过d2400-d2600雨水管道汇入海铁大道雨水泵站，管道长度近1km。

本工程雨水管线坐落在软土地基上，场地内地层条件以软塑状淤泥质粉质粘土、淤泥质粘土为主，会对施工造成一定困难。除此之外，管线中线距南侧建筑物仅有12～13m，距海铁大道道路中心线33m，且施工区域内既有管线种类繁多，施工难度大。

2基坑监测目的和方案依据

2.1监测目的

基坑开挖和管道施工将会对周围构造物及道路产生较大影响，因此在基坑施工过程中对其进行变形监测具有重大意义。为切实保证施工过程中基坑和周边环境安全，通过对一些监测项目进行数据采集，掌握支护结构的变形及稳定性状况，分析基坑周边地下水位、管线以及构造物沉降或位移速率，以便对基坑开挖和施工过程中可能出现的各种不利因素采取及时补救和加固措施，指导施工。具体如下：

1）为基坑四周构造物、环境进行及时有效的保护提供依据；

2）驗证支护结构承载能力，通过反馈的信息指导基坑开挖和管线施工；

3）将监测结果反馈给设计单位，为其工程的优化设计提供参考依据。

2.2监测方案

根据施工的特点以及技术要求，深基坑工程涉及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；地下水位的监测等。

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-TOPCON 2″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天宝DINI12电子水准仪。

监测精度的设置是根据《建筑变形测量规程》（JGJ 8-2007）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，闭合误差±1.0 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±2.0″；距离量测的精度为1/5000。

通过设置的基准点、工作基点，对基坑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进行实时监测分析，来保证基坑开挖安全顺利的进行。

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测量基准点情况下进行的加密。观测点测量则主要是水平位移观测，采用的方法是测小角法，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。

最后是监测频率的确定，监测频率要严格按照工程设计的要求，既能满足能系统反应监测对象所测项目的重要变化过程，而又不遗漏其变化时刻的要求。

3深基坑支护变形的监测准备

3.1基准点和工作基点的布设

基坑水平位移和沉降监测一般需要选埋3个及以上基准点，基准点可选埋在变形区域以外的岩石或深埋在原状土上，亦可以选埋在稳固的构筑物上或者现浇现做。由于基坑监测一般首选固定基准，因此为了检查基准点自身的稳定性，可将基准点构成简单的网形，定期进行复测检查。

工作基点选埋在基坑的附近，且要求基本稳定，既可以由基准点定期检测又可以方便的进行基坑监测。它的稳定性可以通过与稳定的基准点联测结果确定。

沉降监测点标志可以与水平位移监测点标志分开布置，也可以共用。

3.2监测点的布设

监测点一般布设在围护结构混凝土圈梁、水泥搅拌桩及放坡开挖时的上部压顶上，要求既不容易破坏，又能真实反映基坑的变形；当基坑有支撑时，监测点一般布设在两根支撑的跨中。此外，对于水平位移变化剧烈的区域应适当增加点数。

根据相关的要求，该管线基坑工程在施工过程中监测点位布置情况如下：

图 任一断面监测点位分布图

1）钢板桩顶部水平位移与沉降监测共用点，沿着基坑水平间距大约30m布点，每一个断面布设两点；

2）放坡开挖段坡顶水平位移及沉降监测共用点，沿着基坑水平间距大约30m布点，每一个断面布设两点；

3）基坑底部隆起监测点，每沿着基坑水平间距大约30m布置一点；

4）基坑南侧建筑物沉降及水平位移监测共用点，每沿着基坑水平间距大约30m布置一点；

5）基坑北侧海铁大道道路沉降及水平位移监测共用点，每沿着基坑水平间距大约30m布置一点。

2.3监测要求

在基坑土方施工开挖之前，对水平与垂直位置的初始值进行每天至少两次的测定。在施工开挖过程里，也要保证每天一次的监测频率。

4深基坑支护变形施测方法

4.1水平垂直位移监测

设置两端点A、B于基坑两端不动位置处。并对其位置是否变动定期检查。沿着基坑边缘方向上，选取具有代表性的位置设立多处观测点。保证受测环境与实际使用环境大致符合。

确定无误后，采用测量机器人进行测量。

4.2深层水平位移监测

在基坑开挖半个月之前，埋入测斜管。保证管内有四个导管互相垂直，并且与基坑边线也相垂直。保证测斜管不会发生断裂、扭曲、上浮等现象。在监测过程中，通过测斜仪在导槽内的滑动，对所在位置测斜管的倾斜度进行监测。设倾斜度为θi，则分段长度位置偏差△d为：△d=ΣLsinθi。

4.3沉降监测

在道路周边设置道钉或者钢筋并将其清晰标志出来，以此测量施工处附近道路路面的沉降；在周边建筑物的长边中点处以及大转角处布置监测点，对周边建筑的沉降进行监测；在立柱顶部布置监测点，使用水准仪对立柱顶部的沉降数值进行监测。对监测出的两组数据进行比对即可。

4.4支撑轴力监测

在被测断面的主支撑筋上焊接振弦式应力计。通过应力计所测数据即可对断面位置处，主筋上的受力Pz进行分析。设混凝土的支撑轴力为Pg的话，可得到如下关系：

（S·Egh）Pg/（Sg2·Eg）=Pz

Sg1/S（Eg-Ec）+Ec=Egh

其中：S为支撑的截面积；

Ec—混凝土弹性模量；

Eg—钢筋弹性模量；

Egh—支撑混凝土的弹性模量（折算弹性模量）；

Ag1—钢筋混凝土断面的全部主筋（钢筋）截面积之和；

Ag2—单根钢筋的截面积；

5基坑监護变形预警

由于基坑监测与基坑施工同步进行，为了保证基坑施工安全，对于基坑位移变形的预警也同样重要。

5.1当监测到坡顶在68小时之内，以大于每时3毫米的速度连续水平位移，即达到预警值。

5.2当监测到的基坑外水位，以大于每天500毫米的速度下降了200毫米时，即达到预警值。

5.3当周围建筑物以1mm/h的沉降率，连续下降68小时以上，并其沉降超过了其自身宽度的1%时，即达到预警值。

5.4当自来水管道以每天3毫米的速率，水平或者沉降20毫米以上的位移量，即达到预警标准。

5.5当天然气管道以每天2毫米的速率，水平或者沉降20毫米以上的位移量，即达到预警标准。

总之，深基坑施工环境比较复杂，在施工过程中，经常会发生各种突发问题，对施工的顺利进行造成很大的影响。因此，在进行深基坑施工时，必须制定合理的变形监测方案，并采取合理的措施，有效地提高监测精度，进而为施工的顺利进行提供保障。

参考文献：

[1]中华人民共和国行业标准《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）

[2]中华人民共和国国家标准《建筑基坑工程监测技术规范》（GB 50497-2009）

[3]杜锡华.谈谈高层建筑深基坑支护工程变形监测方法[J].科技资讯，2010，35：58-59.

[4]蓝树猛，张毅，李飞.天津奈伦国贸大厦深基坑支护工程变形监测研究[J].安徽建筑，2011，01：72-74.