深基坑变形监测方案设计与数据分析

赵晓晓

（陕西省土地工程建设集团有限责任公司，陕西西安 710075）

0 引言

要做好深基坑工程变形监测，要从监测方案入手，制定好各个监测项目的监测点埋设及监测方法，明确各监测项目的报警值，每期监测结束，要及时处理数据，对监测点稳定性进行分析，同时还要建立变形量与变形因子关系数学模型，对基坑引起变形的原因做出分析和解释，必要时还要预报变形的发展趋势，确保基坑工程在施工过程中的安全稳定，同时确保施工安全。

1 建筑深基坑工程变形监测的目的

建筑深基坑变形监测，就是通过对所观测基坑的变形量进行分析，发现基坑的安全隐患，危害程度，从而达到早发现、早预防、早处理，确保基坑及人的生命财产安全。在建筑基坑工程变形监测中，一旦监测发现支护结构变形异常，立即向业主和施工方发出警报，基坑施工方应立即调整施工方案或做好加固措施。同时，通过对基坑变形监测，掌握变形大小、速率，分析产生的原因、数据变化规律，达到验证设计是否合理，为今后建筑结构设计和地基基础设计积累经验。

2 做好深基坑监测的要求及意义

首先从技术体系的应用意义来讲，在深基坑开挖的过程中，由于土方卸载导致周围的围护体系性能下降，周边的土体结构会逐渐向中间进行位移。这不仅会对施工过程造成较大的隐患，也会直接影响后期地下室结构的综合质量，因此，做好深基坑监测，可以及时把握深基坑施工期间的动态性因素。做好深基坑监测，也可以了解整体的施工过程是否会对周边环境产生影响，并且制定调解方案，这能够进一步提升地下室施工的有效性，在确保安全的同时，增强整体工程的经济效益和社会价值。从深基坑监测的内容来看，涉及以下几点：常见的深基坑监测，以基坑支护体系监测以及周边环境监测为主，支护体系监测主要涉及支护结构本身的性能检测、立柱以及土体深层侧向位移监测等。针对基坑周边环境进行监测，涉及施工范围内的建构筑物检测、土壤土体环境监测、地表监测、地下水位监测、地下管线检测等。整体的工程监测体系必须要有目的、有规划地进行，这样才可以满足实际的施工需求，同时也能够起到提升工程经济价值的作用。在监测作业的过程中，首先需要根据监测数据了解基坑本体的实际变形情况，并且结合变形的数据进行信息反馈，制定基坑防护方案，利用数据监测了解周边建构筑物以及地下管线是否存在异常情况，确保整体的基坑及周边处于安全状态。在监测期间必须要针对支护结构的实际性能和质量进行验证，分析其是否能够达到预先的设定要求，同时结合反馈出来的数据，了解工程的信息变动情况，结合不同环节进行施工进度调整和施工质量调整，确保实际的基坑施工能够满足地下室建设的要求。建立在这一系列目的的基础上，落实地下室深基坑监测，已经成为当前建筑施工过程中的重点，必须要受到多方的重视。

3 基坑监测技术应用现状

3.1 位移监测技术

（1）全站仪监测技术。基坑水平位移监测中普遍使用全站仪监测技术，监测方法包括极坐标法、小角法、自由设站法等。近年来随着全站仪测量精度的提高与测量理论的更新，全站仪也逐渐被引入基坑竖向位移监测中，一些研究也验证其应用于竖向位移监测的可行性与有效性。

（2）GPS技术。GPS技术具有精度高、测站间无须通视、全天候监测与自动化程度高等优点，可用于基坑的三维变形监测。但是GPS信号易被树木、周围建筑物等遮挡，对场地条件要求较多。近年来随着BDS、GLONASS与GALILEO等导航系统的建立，GNSS技术也逐渐发展并得到广泛应用，GPS技术的测量精度主要取决于同时用于定位的导航卫星数量，因此融合多个卫星导航系统的GNSS技术在基坑三维变形监测中有广阔的应用前景。

（3）激光位移传感器技术。激光位移传感器主要用于基坑的水平位移监测，其通过布设在监测点位的激光位移传感器的对向测量，得到基坑两监测点间的相对位移及其变化来了解基坑水平位移变化情况，具有测量快速、精度高、施工干扰少等优点，适合全天候自动化监测。但是限于测量原理，无法得到监测点绝对位移值，且设备成本较高。

（4）静力水准仪监测技术。静力水准仪依据连通器原理，在连通管道中的液体，受重力作用不同位置的液面会保持相同的高度，而液体深度并不相同，通过传感器测量得到不同位置液面的相对变化，从而求得各静力水准仪的相对沉降量。静力水准仪可得到高精度、实时化的测量数据，适合全天候自动化监测。但是由于其通过液体连通，测量结果受压力、温度、振动等因素影响较大。

（5）测斜仪监测技术。深层水平位移监测通常采用测斜仪监测技术，方法为将测斜管埋设在围护墙体或周围土体内，驱动测斜仪在测斜管内上下移动，量测各深度处水平位移，具有操作简便、测量精度高等优点。

3.2 自动监测技术设备应用方法分析

（1）监测深基坑位移方法。在该深基坑的自动化监测中利用全站仪以及自动化应变计、测斜仪以及钢筋计等设备进行监控测量。在对深基坑工程垂直以及水平方向上的位移情况进行监测时可以根据实际情况采用三角高程法或者极坐标法。以后视基准点为基础，对测站坐标进行后交会修正测量，并采用温度补偿方式对测距精度进行修正，并通过双盘位方法对轴系误差进行消除处理，以确保测量精度符合监测要求。

（2）监测深基坑支撑轴力方法。在监测深基坑工程支撑轴力时，应首先复核传感设备在无受力状态下的频率值，并与标定频率进行对比，以确保其测量精度符合测量要求。监测时应对初始值进行2次测回测定，且初始值应取2次测回读数的平均值。在后续深基坑工程的施工过程中应进行日常动态监测，并以初始值为基础进行差值计算，要准确掌握深基坑工程支撑轴力的变化情况，保证深基坑结构的稳定性和安全性。

3.3 布设自动化监测监测点

在布设监测点时应按照深基坑工程现场施工的实际情况，结合设计图纸等资料合理选择监测点位置，确保监测数据全面、准确。

（1）布设土体位移监测点要点，在布设土体位移情况监测点时，应选择强度较高的PVC管作为测斜管，并将其打入土体内，测斜管上都应比测斜孔略长，且应将测斜管端口密封，以避免杂物进入管内。在测斜孔内安装传感设备时应用钢管连接传感设备，且其一端应采用刚性连接方式，而在另一端则应设置万向节。完成测斜管的布设后，还应使用黄沙等将其覆盖，避免其被移动。

（2）布设支撑轴力监测点要点，在布设轴力监测点时应根据监测对象的不同采用相应的布设方法。在钢筋混凝土支撑结构上布设监测点时应在钢筋构架四角主筋分别设置钢筋应力计，且其方向应平行于支撑方向。

（3）安装时应采用焊接方式。在焊接时应用湿毛巾等对应力计进行包裹，以防止传感设备受损。在布设监测钢管支撑轴力的相关监测点时，可以在钢支撑中设置监测点，并在钢支撑结构的截面两侧分别安装表面应变计等测量仪器。安装时应采用焊接工艺将其固定牢固，且应平行于支撑方向，应变计和钢支撑结构间应无间隙存在。

3.4 基坑的地下水位检测

地下水位监测将直接影响整体基坑的实际施工安全性，本工程中的地下水位监测利用电测水位仪进行作业，在高程测量的过程中，利用四等水准水位观测井固定点进行测量，每一次测量井口的固定点数值以及水平数值。将两次测量得出的结果进行对比，其数值差异应该控制在1cm以内，取两次测量的整体平均值，最终得出水位高程的实际数据。经过地下水位测量之后，得出该工程的最高水位点为28.5cm，符合基坑允许水位的范围标准，水位最高点在整体机坑的北侧边坡区域出现，其变形曲线在前期快速增加，中期缓慢减小，后期平稳发展表明，在整体的深基坑施工期间，基坑水位始终处于增长状态，不会对基坑边坡造成影响。

3.5 监测分析

在施工过程中，对土体的开挖会导致土体表面的回弹；由于外侧土压力的存在，会引起中标围护结构的内力产生变化甚至是变形；围护结构具有一定的强度和刚度，内力短时间内的剧烈变化会导致支护桩倾斜，严重情况下，还会导致基坑坍塌事故；在多雨的季节，如果支护防渗系统存在缺漏，发生渗漏、流沙等情况，同时没有实时的监测，时间一长，土体表面产生裂缝，将影响周边建筑物的正常使用。对工程进行基坑监测，分析实测数据，了解基坑受力变化情况，提前预防基坑可能出现的危险情况，一旦出现危急情况应及时对施工方发出报警，协助施工建筑方采取合理有效的对应措施，使基坑内部和周边施工在安全状态下进行。基坑监测对于工程建设的重要性不言而喻，起到关键的作用。这种有效的监测手段是信息化施工中必不可少的一步。针对实际问题中的实际情况，结合基坑监测的一些原则，做出符合具体切实可行的方案，按照规范进行实时监测。基坑监测的数据对于工程周边的土壤应力反应，表明基坑的实时受力情况。在产生裂缝的情况下，可以正确指导施工，让工程进度不受耽误，保证工程的质量和安全性。

4 结语

综合深基坑变形规律监测来看，实际监测过程中，应重点考虑周边建筑物与开挖地表的距离，从而调整围护结构的距离，进而达到沉降的较小变化或缩减，对于围护结构的距离调整，能使基坑开挖对沉降的影响降至最低，从而减小周边地表的沉降量。针对工程有安全影响的因素，快速地进行调整，并且严格做好周边环境监测，这样才可以提升深基坑施工的稳定性和有效性，促进基坑工程的全面管控。