深基坑位移监测与结果分析

2015-12-04杨晓松张双成

河南城建学院学报 2015年1期

杨晓松，张双成

(1.贵州省黔南州水利水电勘测设计研究院，贵州都匀558000;2.长安大学地质工程与测绘学院，陕西西安710054)

1 深基坑施工监测目的

在深基坑施工过程中，制定科学合理的监测方案，对基坑支护结构和基坑周围土体等进行全面及时的监测，才能对基坑工程的安全性和对周围环境的影响程度有全面的了解，进而确保深基坑安全施工。深基坑施工安全监测目的如下［1］:较客观地反映深基坑深层土体及基坑开挖过程中，相邻建筑物、道路等设施当前所处的状态;较客观地反映监测对象的稳定性;及时发现问题，预测险情，及时采取措施，消除不稳定因素;修正设计方案，通过最经济的手段最大限度地发挥支护能力。本文以某特大深基坑为例，对深基坑位移安全监测进行全面的论述。

2 工程概况及基坑位移监测网布设

本文依托工程为一目前正在开挖的特大深基坑，该基坑东西长约1 000 m，南北宽约100 m，为一近似矩形基坑。基坑开挖深度约40 m，采用连续墙加锚索作为围护结构，属一级基坑。

依据本工程总体设计方案，目前在远离基坑四周共布设了7个水平位移基准点和4个高程基准点(见图1、图2)。水平位移基准点的埋设采用强制对中观测墩作为长期观测标记;垂直位移基准点的埋设采用混凝土水准标石，在标石中安装金属制作的高等级水准原点标志。

图1 基坑水平位移监测基准点分布图

图2 基坑垂直位移监测基准点分布图

为了便于基坑水平位移监测点的观测和减弱观测误差，在基坑沿岸布设了6个工作点(见图3)。水平位移工作点的埋设同样采用强制对中观测墩作为长期观测标记。

依据基坑变形监测的设计要求，需要在基坑斜壁及岸上周边土体等位置布设水平位移监测点和垂直位移监测点。

1)对水平位移监测，目前沿基坑五个剖面上共布设了36个水平位移监测点(见图4)，五个剖面均沿南北走向布设在基坑斜壁上。

2)对垂直位移监测，目前沿基坑五个剖面共布设33个垂直位移监测点(见图5)。五个剖面中A剖面沿东西走向，B、C、D和E剖面沿南北走向。

图3 基坑水平位移监测工作点分布图

图4 基坑水平位移监测点分布图

图5 基坑垂直位移监测点分布图

3 基坑位移监测网的施测［2－3］及成果分析

为了高效、及时、准确地获取基坑形变信息，且考虑到监测区域由于基坑设备、周边建筑、实地地形等因素会导致基坑开挖期间站点间通视困难，基坑监测网的施测主要采用GPS定位技术，高精度全站仪测角测距、精密水准测量和精密三角高程四种测量手段，综合获取基坑开挖的水平和垂直位移场。

基坑工程在施工前完成了监测网的布设，于2014年1月5日进行了首次监测，截至2014年5月共取得了16期监测资料。下面仅给出C、D剖面水平位移在基坑北部和南部的时间序列(见图6、图7)和垂直位移B剖面的时间序列(见图8、图9)。

图6 C、D剖面北部水平位移位移量时间序列图(第9～16期)

图7 C、D剖面南部水平位移位移量时间序列图(第9～16期)

水平位移监测点监测周期每周一次，图6和图7给出了基坑C、D剖面上8个水平位移监测点从第9期至第16期的位移量时间序列(2014年3月1日至2014年5月1日)，由于第8期基准点受到破坏，起算以第九期为基准。将各剖面分成南北两部分，主要考虑到南北两部分基坑斜壁可以作为两个相互独立的监测体，且将C、D剖面放在一起分析，主要因为这两个剖面在南、北方向上基本属于一个整体。

从图6～7中可初步得到监测结果为:(1)由于C、D剖面位于基坑南北壁中间基本属于一个整体，且从监测结果也可看出南北壁上各区域剖面点具有相同的变化趋势;(2)靠近基坑底部的水平位移监测点(PMD4、PMC5、PMD5)受基坑底部施工的影响，相对远离基坑底部的水平位移变形点具有较大变形，主要原因是受施工影响所致;(3)C、D剖面上北岸的点基本向西南发生移动，南岸上的点也向西南发生移动，也即整个基坑斜壁上的水平位移监测点基本上向基坑西南方向有5 mm左右微量移动;但在发生微小移动后基本稳定不动，在周围来回摆动，说明目前监测点是稳定的。

各剖面点的变形结果显示全部监测点主要向西南方向发生微小移动，究其原因主要由于新建基准点未完全凝固所致。因为目前基坑已经开挖，从实际现场情况来看基坑南北两壁不动或者向基坑中间缓慢靠拢，不可能同时向西南方向发生微小偏移，因此基坑整体不可能发生变形。监测点变形均以基坑西南角的基准点GPS4(变电站)为起算点，而且基准点刚建完毕未等完全凝固就开始监测工作，因此可以推断基坑斜壁上的水平位移点主要受基准点凝固而引起变形。

垂直位移监测点监测周期每周一次，以第一期监测结果为起算基准，图8给出了垂直位移B剖面上各垂直位移监测点在各期(1～16期)的沉降变化情况，图中各点间直线连接表示该点被破坏或被遮挡无法监测。由图8可以看出:B剖面上的垂直位移监测点基本在3mm以内进行微小上下浮动，且监测点整体趋势向下沉陷。受施工现场影响，各剖面外围的垂直位移监测点目前均被破坏或遮挡，因此上述各图中显示多个点后续无沉降变化数据。

为了进一步分析各垂直位移监测点整体的累积沉降变化情况，图9给出了最近一期即第16期所有垂直位移监测点的累积沉降量。由图9可知:除去被破坏的沉降监测点，基坑各条剖面上垂直位移监测点累积变化量均小于4 mm，且绝大部分点向下沉。

从上述局部和整体沉降监测结果可知，所有监测点变形主要受观测误差所致，可能包含有基坑极其微小沉陷，因此可以认为目前基坑开挖是稳定的。