建筑基坑变形监测技术的分析
2015-05-08
随着我国城市建筑物构筑物向高耸和地下拓展，地下空间的开发需要深基坑的运用，同时也伴随着基坑工程事故的发生数量也在增加，造成的经济损失和社会影响巨大。由于基坑中土体和结构的受力性质及地质条件复杂，在基坑支护结构设计和土体变形预估时，通常简化和假定的数学模型与实际工程有一定的差异，同时基坑支护体系所承受的土压力等荷载的不确定性、在施工过程中基坑工作性状的时空效应及气象情况、地面堆载和施工等偶然因素影响。通过对实测数据的分析可验证和改造设计的计算和方法，深基坑开挖工程往往在市中心的建筑密集地带，施工场地四周有建筑物和地下管线，基坑开挖所引起的土体变形将在一定程度上改变这些建筑物和地下管线的正常状态，当土体变形过大时，会造成邻近结构和设施的失效或破坏。因此，需要在建筑深基坑施工时，对基坑周围的土体性状、维护基坑安全的支撑结构体、邻近基坑的地表状况和相邻的建（构）筑物的沉降观测点作周密、系统的测量监测，才能了解基坑工程的安全性和对周围环境的影响程度，当异常情况出现时及时发出危险报警，通知相关单位人员及时采取措施，保证基坑和周边环境的安全。
一、监测深基坑的主要项目
测量监测深基坑安全性的主要内容有：测量坐标点位的平面位移和高程监控点沉降量；测量基坑底部局部土体受挤压突出高度值；测量支护结构侧向位移变化量值；测量基坑内地下水位的高度；测量支护结构体土的压力值；测量邻近基坑建筑物等环境及市政管线变形量等深基坑的稳定性，保证深基坑工程正常安全施工。
二、监测点布设
（一）高程点的布设
高程基准点布设在变形影响范围以外且稳定、易于长期保存的地方。高程基准点也可选择在基础深且稳定的建筑上。本工程高程基准点3个，布设在稳定的建筑上，工作基点3个埋设在基坑周边相对稳定的地方。高程基准点、工作基点之间宜便于进行水准测量。
（二）布设平面监测点
基准点的设置：设置平面位移3个监测基准点，设置工作基点不少于3个，便于施工过程中的检验和校核。
监测点的设置：按照实际基坑工程设计要求进行，基坑内深层部位的水平位移监测点一般布设在基坑的边坡、基础围护周边的轴线处和具有结构代表部位的特征点处，监测点设置数量和点的间距按照设计或工程实际来确定，每个围护墙边长方向至少设置一个点。有时需要用测斜仪监测水平位移时，设置的监测点在围护墙内深度要超过围护墙在土体中的位置，而且为了保证测斜仪管端嵌入稳定的土体中，埋入土体的深度也要足够深。
三、基坑变形监测
（一）竖直沉降观测
一般用独立水准系作为沉降监测用的高程控制网，在离开基坑边缘现场3倍以上的距离土体处布设一组三个基准点进行互相校核。遇到深基坑采用由对磁敏性材料制成的探头及标尺的导线组成深层沉降仪。当磁性探头与深度钻孔中的圆环接触时，沉降仪发出蜂鸣声，此时即可测得圆环所在位置的高程数据。
（二）水平位移量监测
测站点应选在基坑的施工影响范围之外。初次观测时，须同时测取测站至各测点的距离，有了距离就可算出各测点的秒差，以后各次的观测只要测出每个测点的角度变化就可推算出各测点的位移量。观测次数和报警值与沉降监测相同，日变量大于3mm，累计变量大于35mm时，就应向有关方面报警。
（三）倾斜量监测
沿测斜套管内壁导槽由测斜探头滑轮渐渐下放到底，从下到上部测定每米该监测点的偏角值，再旋转探头180度，重复测量，完成一测回数据，推算各部位点的位移量。把测斜管埋设14天且开挖前取两个测回的平均值作为该测点的初始值，在正常施工时监测数据与初始值的差值即为该点累计水平位移量值，与上次数据的差值就是本次位移量。
（四）土压力和孔隙水压力监测
土体压力计和孔隙水压力计监测地下土体稳定性的重要手段，对于深基坑工程必须安装。按照工程不同的深度放置数个压力计，再用干燥的粘土粒填充密实，干土吸水后随即封堵钻孔，并随基坑围护施工时同时安装，安全隐患处必须安装。安装后2天测试初读数，基坑开挖时每3天至少监测一次，遇到异常，加密观测。
（五）基坑围护桩内力监测
基坑围护桩、水平支撑结构、立柱以及腰梁等水平内力监测采用应力计，安装应力计须在基坑围护结构施工时同时进行，选择位置一般在便于监测和有代表性的部位，每个断面成对安装，监测数据取平均值，每个应力计引线编号，便于监测。采集好数据及时作计算分析处理。
四、结语
（一）要保证约束探头导槽沿测斜管延伸方向构成两正交平面，确保后期测试数据可靠。
（二）要使测斜管管底基准点水平位移为零，根据实际工程地质条件确定其埋深，结合全站仪或经纬仪的观测，将顶端设定为基准点，从上而下进行测斜的监测。
（三）要保证回填料的弹性模量接近周围土体，以便能够较准确的反映土体的变形特征。
（四）深基坑施工时，要加强基坑支护结构、土体、相邻建（构）筑物等全面系统监测，动态掌握其安全性和对周围环境的影响，一旦出现异常及时报警，快速采取有效措施，确保工程安全。
