基坑变形和受力检测技术探析

莫凌华

【摘要】基坑是许多建筑工程与地下工程施工的基础所在，近些年来，随着我国社会经济的快速发展，建筑工程与地下工程的规模与数量都有了迅猛发展，其施工质量与安全自然也就引起人们的广泛关注，因此，对基坑施工进行研究具有十分重要的意义。基坑在开挖过程中，受各种作用力影响，经常容易出现变形问题，如果不加控制，就会引起相应的安全事故。本文就对基坑变形和受力检测技术进行了探讨。

【关键词】基坑；变形检测；受力检测

基坑变形与受力检测是一个复杂的系统性工程，对于工程整体的施工质量和安全有着重要意义。本文选取一普通建筑工程基坑，其设计的深度为26m，根据实地测量，此基坑南北两面的自然标高分别为2.7m和3.0m，在基坑施工时，南北两侧需要分别开挖实际的深度分别为23.3m与23m，对基坑变形和受力检测技术进行分析。

一、基坑变形监测技术

（一）基坑土体位移的监测

基坑土体位移的监测需要设立基准点、监测点，其中，基准点需要在基坑周边200m以外，数量为4个，浇筑和埋设采用混凝土，以免受到基坑影响，作用是对监测点的可靠性进行检查和恢复；监测点是布置在坑边的测斜孔，间隔以10米为宜。监测过程对测斜孔倾斜角度的测量，来分析土体是否发生了位移；监测工作与基坑开挖同步进行，到主体结构底板浇筑完成为止，频率为1次/1天，待底板与主体结构标高为0.00后，可改为1次/3天，在拆除支撑后的1周内，也需要进行1次/1天的监测[1]。

（二）基坑地下水位的监测

基坑地下水位的监测需要通过观测孔来实现，观测孔施工需要按照严格的施工流程进行，首先，采用直径合适的钻头沿着垂直方向进行清水钻进，达到设定深度后清洗钻孔；其次，加工井管，其长度应该超出初见水位6-7米，与水接触部位加工蜂窝状通孔；再次，在确认井管合格后，将其放入成孔中，其上部应该比地面高出0.5，并进行固定和保护，采用砾料回填；最后，利用清水进行洗井，做好相应的数据记录，整个过程要严格按照相关规定进行。

地下水位观测采用的设备是电测水位仪，其精度可以达到0.5cm，其工作原理是利用水的导体特性，将与报警器相连的相互不接触导体置于观测孔设定的位置，如果地下水位上涨到此处，报警器就会发出报警信号，然后借助测头上的标尺，得到地下水位的读数，按照相应的计算方法得到地下水位的准确值，从而达到监测地下水位的目的。

（三）基坑支撑梁轴力的监测

首先，由于本支撑体系采取的是钢结构体系，在支撑的两头布置监测断面，将轴力计连接在支撑杆件上进行监测，测度使用的仪器为电阻应变计或者频率计如果钢结构连接过程中采取了电焊，需要先进行降温处理，以免钢结构中存在传热，给轴力参数计算造成影响。

在测量开始前，需要先逐次对轴力计进行检查，确保设备能够正常使用，且要对处于同一个断面上的轴力计进行定位和编号，以免数据出现混淆[2]。

（四）基坑立柱沉降的监测

基坑立柱沉降的监测点是布置在立柱桩上的，选择同一个断面的四个边或角，基准点可以选择施工控制网的基点。监测采用的方法为精密水准测量法，在测量过程中，监测点与工作基点要保持在同一条闭合路线中；如果有不在其内的特殊点，则需要通过支水准路线的方法监测，通过往返测的数据分析是否发生沉降。

二、基坑受力检测技术

在基坑施工过程中，会给其施工质量造成影响的作用力主要有土钉自身的内力、抗拔力、墙体的压力以及加筋材料的受力，其受力的大小与承载程度之间的关系，会直接关系到基坑的安全。

首先，检测土钉自身的内力和荷载能力。土钉的内力决定着土钉能够使用的年限，而荷载能力则代表着土钉对于外部压力等的承载能力，这两者的大小是基坑安全的重要衡量指标，在具体检测上，需要对土钉全长的应变、应力和总荷载这三项内容进行检测，采用的检测方法相对应的受力检测系统。受力检测与土钉墙施工同步进行，检测频率在开始时1次/天，基坑土方开挖施工完成后改为1次/3天，然后以这个检测频率一直持续到基坑完工使用1年。在检测过程中，如果遇到暴雨、意外事故等特殊情况，或者出现达到报警值的检测值，需要对检测力度进行调整，进行一段时间的24h的持续跟踪检测，确认为偶然事件后恢复正常。

其次，检测土钉的抗拔力。在进行此项检测时，随机选取南北两侧某一断面进行检测，分别在第6、8、11、13和15层各自布置1个长度在15或20m的试验土钉，进行抗拔力检测。在选择试验土钉位置时，需要保证孔口周边有1m以上的非粘结段；整个测试系统需要包括测力计、液压源、返力装置和位移计等构件，检测过程需要严格按照相关规定进行，根据获得的数据计算土钉的抗拔力，从而对边坡的稳定性做出判断。

第三，检测土钉墙后的土体压力。此项检测需要与土钉墙施工同步进行，检测频率在初期为1次/天，待土方开挖施工完成后变为1次/天，其持续时间也需要基坑完工使用后1年；此项检测系统的构件主要有：自动检测单元和土压力传感器。

第四，检测加筋材料的受力。在检测进行前，需要先选择合适的检测点，通常选取基坑四边中间点为检测点的断面，且与土钉内力检测时的断面在同一平面上，都位于土钉墙尚不。此项检测开始与加筋土的施工，检测频率与土钉墙后土体压力检测相同。

三、基坑变形和受力检测技术的基本要求与注意事项

（一）基坑变形和受力检测技术的基本要求

由上述可知，基坑变形和受力检测是一个持续性的过程，其检测周期有几个月到一年不等，且其检测频率有着严格的要求，所以，就要保证检测过程的连续性，这就需要有一个全过程、能够实时自动检测的检测系统[3]。

为保证检测系统能够满足检测工作的需求，就需要在各个子系统采取先进的仪器设备和技术，这就需要有能够测试应变、应力和位移的专门检测仪器，还应有专门的数据采集、传输和处理设备，比如电缆、计算机和专业数据分析软件等。

（二）基坑变形和受力检测技术的注意事项

基坑变形和受力检测是一个周期性较长的工程，如果检测期间出现问题，就可能给整个基坑工程的安全造成不利影响，所以，在检测过程中，还需要注意以下几点事项：

首先，严格按照相关检测规定进行检测，保证检测人员采取的检测方法、数据的记录以及检测流程等都符合检测规范的要求，为检测结果的准确可靠提供基本保障。

其次，加强对检测点测试信号传输的保護，基坑变形和受力检测会有大量的数据产生，任何一个数据都影响最终的检测结果，具体的保护措施主要有：（1）需要在各个检测断面内都有单独的集中电缆，通过外部墙体进行保护，并保证与传感器测试电缆相连接；（2）检测断面的集中电缆与外部总电缆的之间的精度要满足相应的标注要求。

结语：

综上所述，在基坑开挖施工过程中，变形与受力是基坑施工质量的两个重要衡量指标，直接关系到整个基坑工程的安全，因此，加强对基坑变形和受力的检测具有十分重要的现实意义。基坑变形和受力检测是贯穿于整个基坑工程的持续性工程，需要建立一套完整的动态检测系统，以便及时发现其中存在的问题并做出指导，保证基坑工程施工过程的安全和最终完成后的质量。

参考文献：

[1]林林.基坑变形和受力检测技术探析[J].门窗，2014，07：154.

[2]林世斌.大型基坑变形和受力监测技术探析[J].基建管理优化，2013，02：24-26.

[3]张陈蓉，俞剑，黄茂松.基坑开挖对邻近地下管线影响的变形控制标准[J].岩土力学，2012，07：2027-2034.