深基坑施工中变形监测技术应用

傅传刚

（核工业西南勘察设计研究院有限公司，四川 成都 610052）

0 引言

与普通基坑开挖工程相比较而言，深基坑工程在施工过程中容易受周围环境以及水文地质情况的影响，对其开挖施工过程提出了更高的要求[1]。在实践过程中，为保证整个施工过程的顺利推进，通常需要通过变形监测技术对深基坑施工开挖过程中的变形问题进行实时监测，以确保开挖施工质量并保证施工安全[2,3]。本文结合具体深基坑施工案例，详细阐述了变形监测技术在实践中的应用，对于积累深基坑施工变形监测技术具有重要的实践意义。

1 深基坑开挖工程实例分析

某建筑工程项目需要建设两层地下室，总的建筑面积大约为13 万m2。基坑整体上呈现规则四边形分布，坑周长约688.7m，基坑开挖深度9.0m～14.9m，采用排桩支护，基坑支护等级为一级。根据规范、设计要求及项目的实际情况，变形监测项目主要包含基坑顶水平位移、基坑顶竖向位移、桩身测斜、桩身应力计周边道路沉降。

1.1.基坑顶水平位移监测

针对基准点稳定性检测。为保证观测数据的高可靠性，每间隔一至三个月左右或对基准点稳定性有疑问时，及时对基准点的稳定性进行检测，检测时采用与初始值观测相同的路线、观测方法及限差，检测成果如发现基准点有变动情况，及时对非稳定的点位坐标值进行修正处理，为观测成果的准确性提供保证。

针对观测点观测，分别在工作基点设站，采用极坐标法对各个观测点进行侧边侧角，各项限差要求如下：

（1）每站观测两测回；

（2）测距：往返各2 测回，一测回较差限值3 毫米，单程测回较差限值4 毫米，往返较差限值6 毫米；

（3）全站仪测角标称精度（0.5’’）：半测回归零差限差3’’，一测回内2C 互差限差5’’，同一方向值各测回互差限差3’’.

1.2.基坑顶竖向位移监测

针对基准点的观测采用水准闭合环的形式，精度按照《建筑变形测量规范》JGJ 8-2016 中二等水准精度进行。为保证观测数据的高可靠性，每间隔1～3 个月左右或对基准点稳定性有疑问时及时对基准点的稳定性进行检测，检测时采用与初始值观测相同的路线、观测方法及限差，检测成果如发现基准点有变动情况，及时对非稳定的点位高程进行修正处理，为观测成果的准确性提供保证。观测技术各项要求及限差如下：往返较差、附合或环线闭合差：±1.0 mm。水准控制点每站高差中误差：±0.5mm，首次观测采用闭合水准路线或附合水准路线进行往返测，取两次观测高差中数进行平差。

1.3.桩身测斜（深层水平位移）监测

对围护结构侧向位移进行监测时，需要将安装有导槽的测斜PVC 管设置在基坑围护地下钻孔灌注桩的钢筋笼上。测斜PVC 管的直径选择为70mm，管内部设置有两组纵向导槽，相互成90°，导槽会对测试方位产生决定性的影响。在埋设测斜PVC 管时，必须要保障其中一组导槽与围护体垂直，而另外一组导槽与基坑墙体平行。侧向位移监测时，沿着导槽慢慢地将测斜仪探头放入孔底。然后由下至上慢慢测量不同高度上x 方向上的位移，每间隔0.5m 设置一个测点。在开挖基坑前，按照上述方法，首先监测每个监测点的原始偏移值。在基坑开挖过程中，将每个监测点的监测结果与原始偏移值进行对比，就可以计算得到监测点的偏移量。

采用这种方法开展侧向位移监测时，需要通过干钻的方式钻出孔洞。需要埋设的测斜PVC 管直径为70mm，在钻孔时需要钻出直径为110mm 的孔洞。将测斜PVC 管放入孔洞后需要填充，以确保管道周围的密实。同时还要对管口进行密封，避免水分渗入到管道内部。

1.4.桩身应力监测

支护桩内力监测在桩钢筋制作时，在主筋上焊接钢筋应力计的预埋方法进行量测，内力监测元件在相应工序施工时候埋设并在开挖前取得稳定初始值。

1.5.周边道路沉降监测

基坑周边地表竖向位移监测点宜按照监测剖面设在基坑中部及其他具有代表性的部位。监测剖面应与坑边垂直，数量视具体情况而定，每个剖面上的监测点应不少于5 个。

1.6.周边建筑沉降监测

建筑沉降监测点应在建筑四角、沿外墙10-15m 处或每隔2-3 根柱基上。不同地基或基础的分界处，不同结构的分界处应布设监测点。变形缝、抗震缝或严重开裂处的两侧及新、旧建筑或高低建筑的交接处的两侧应布设监测点。

2 深基坑监测过程中需要重点关注的问题

第一，深基坑施工过程中必须要有围护结构。围护结构的重要性是不言而喻的，不仅能够挡土、挡水，还可以起到阻隔无关人员的目的。所以，必须确保围护结构的可靠性。对于深基坑而言，围护结构的施工方式通常是对地下连续墙结构进行现场浇灌，同时对混凝土搅拌桩进行施工以达到挡水的目的。基坑开挖过程中必然会存在很多涌水，必须将水及时排走。

第二，保障基坑变形监测的实时性。深基坑变形监测是施工过程中的重要构成部分，不仅会影响基坑开挖质量和效率，甚至会威胁到基坑开挖施工安全。因此，在开展深基坑施工变形监测工作时，必须严格按照规范标准执行，确保监测结果的准确性和实时性。在完成各监测点的布置工作两天后，需要对原始值进行多次测量，确保测量结果的精确性。在设计监测点时，需要对每个监测点都设置一个阈值，在实际监测过程中，如果监测结果超过了这个阈值，就应该引起高度关注。

第三，确保监测结果的准确性。位移监测通常都是定向进行的，所以在整个监测过程中，需要对所有监测点做好维护工作。在完成各监测点的布置工作后，要对各监测点之间的距离进行测量，并做好相关记录工作，以便后续进行校准。

3 深基坑施工中变形监测结果分析

（1）本文所述的基坑支护结构形式为排桩加2 道内支撑，这种形式的围护结构在实践过程中达到了很好的效果，避免了基坑周边土体的水平和竖直方向位移。在整个变形监测过程中，所有监测点的监测结果都在设置的合理范围内，没有超过对应的阈值。基坑开挖过程没有对附近区域的地下管线以及地面建筑物造成明显的不良影响。

（2）基于监测结果发现开挖深度以及时间会对围护结构的最大水位移产生明显影响。在对深层土体区域水平位移进行监测时，发现其变化曲线总体上呈现为“S”型，也就是排桩的中间部位变形量相对较大，而上部和下部位置的变形量相对较小。主要是因为上部位置和下部位置受到的外部约束比较多。在开挖深度达到9m—12m 左右时，基坑出现了明显的变形，在深度为12m 的位置，最大水平位移量达到了170mm。

（3）根据监测结果可以发现，基坑周边的土体也存在一定程度的变形量。主要是因为基坑开挖所在区域为软土地基，具有较强的流动性。软土地基的优势在于具有较好的适应能力和协调能力。能够在一定程度上化解和吸收管线、道路等这些线型结构对基坑开挖造成的不利影响。

（4）在本工程项目中，严格按照相关的规范标准，对基坑开挖过程中的变形情况进行监测，并对监测过程中的数据信息进行及时的分析和研究，及时掌握了基坑的变形情况。进而基于检测结果反过来指导基坑开挖施工工作，不仅确保了基坑开挖施工的质量，同时也保障了整个施工过程的安全。由此可以看出，基坑开挖施工过程变形监测是保障施工安全以及施工质量的重要方法和手段。

4 结束语

深基坑施工过程中，变形监测是其中必不可少的重要环节，必须严格按照相关的规范标准完成变形监测工作，确保监测结果的准确性和实时性。基于变形监测结果可以反过来指导基坑开挖施工过程，以提升基坑开挖质量，达到预期效果，同时保障基坑开挖过程的安全。