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摘要:深基坑工程施工中，变形监测是一项重要的工作内容，关系到深基坑施工的安全以及对周围环境的影响。本文结合工程实例，对深基坑工程的变形监测进行了详细的介绍，并分析了监测结果，为类似深基坑工程施工提供参考。
关键词:深基坑；变形监测；监测结果
0 引言
随着我国社会经济的快速发展以及城市建设的不断进步，深基坑工程施工日益增加，其规模也越来越大。在深基坑工程施工中，必须要做好变形监测工作，对深基坑施工的变形进行实时监测，从而确保深基坑工程的安全施工，并保障周边建筑物及地下管线的安全。基于此，笔者结合工程实例进行了介绍。
1 工程概况
本工程项目的主要建筑为3幢高层建筑(主楼1#、2#、3#楼)及2幢3～4层裙房(裙房1#、裙房2#，主要分布在高层建筑之间)；高层建筑(主楼1#、2#、3#楼)，均为框剪结构，一般柱网间距8m×9m，其中高层建筑主楼1#和2#楼为22F，框架柱最大柱荷载约25000kN，主楼3#楼为14F，最大柱荷载约18000kN；裙房1#和2#为3～4F，框架结构，一般柱网间距9m×9m，最大柱荷载约8000kN；高层建筑及裙楼均设二层地下室，外扩(包括3幢高层建筑、裙楼及其间的广场，并与一期2层地下室建筑联为整体)地下室埋深约10m左右，±0.00绝对标高为8.05m(吴淞高程)，拟采用桩基础。工程重要性等级为二级，抗震设防类别为标准设防类(丙类)，抗震设防烈度7度，地基基础设计等级甲级。基坑示意图如图1所示。
2 基坑支护设计
本基坑工程的安全等级为二级，开挖深度为12.5m，基坑支护体系采用钻孔灌注桩+两道钢筋混凝土内支撑梁+止水帷幕作为挡土结构。其中，钻孔灌注桩即支护桩共707根，设计孔径1100～1300mm，有效桩长25.3m。在钻孔灌注桩外围一周设置Φ850的三轴搅拌桩作为止水帷幕。
3 基坑变形监测
3.1 监测内容和监测点的布设
由于本基坑周边建筑物林立，道路和地下管线等比较复杂，按照相关规范和设计要求确定了本基坑监测内容为:周围道路沉降、周围建筑物沉降、桩顶沉降、桩顶水平位移、立柱沉降、深层土体水平位移、支撑梁轴力监测等。其中，桩顶沉降(ZC)、桩顶水平位移(SP)共布设21个监测点，周围道路沉降(DC)共布设27个监测点，深层水平位移(SC)共布设12个点，支撑梁轴力(ZJ)共布设20个监测点，监测点布置如图1所示。
3.2水平位移监测
基坑工程的监测工作采用仪器监测与巡视检查相结合的方法。本文选取了两个具有代表性的深层水平位移监测点SC9和SC10(其中“－”表示向坑外位移，“+”表示向坑内位移)。
在完成平面控制测量后，使用1″级全站仪测量各水平位移观测点的坐标，连续观测3 次，取稳定坐标值的平均值作为初始值。采用坐标测量法进行监测，将每次监测的坐标数值和初始值进行对比，计算差值、累计值、变化速率、坐标中误差
3.4 垂直位移监测
基准网按照国家1 等水准测量规范和建筑变形测量规范二级水准测量要求执行。监测点垂直位移测量按国家二等水准测量规范要求历次垂直位移监测是通过工作基点间联测一条二等水准闭合或附合线路,由线路的工作点来测量各监测点的高程,各监测点高程初始值在监测工程前期两次测定( 两次取平均) 某监测点本次高程减前次高程的差值为本次垂直位移本次高程减初始高程的差值为累计垂直位移。
3.5 监测的频率与报警值
对于基坑平移，从基坑开挖之前进行，直至完成地下室结构施工与地下室外墙之间的空隙回填，周边建筑物沉降测量延续至稳定阶段。监测期为期大约3 个月左右。
第一阶段为基坑开挖期间。须对坑周进行监测，监测内容主要为支护结构水平位移、周围环境监测和深层水平位移监测等。监测频率为基坑开挖深度小于5m时，每隔2d监测一次；开挖深度大于5m时，每天监测一次；基坑开挖接近开挖面底标高或已至开挖面底标高7d后，每天监测一次；这个时期的监测是整个工程过程中最重要的时期。
第二阶段为地下主体工程施工期间。该期间挖土已全部结束，基坑围护已全面受力，周边土体处于恢复期间，底板施工期间每天监测一次；底板浇筑后7d内，1次/2d；7～14d内，1次/3d；14～28d内，1次/5d；大于28d之后，1次/10d。
第三阶段为施工回填到±0.00后一周。该期间地下主体工程施工虽已完成，但地下室回填还需一段时间，周边土体处于恢复期间，需对坑周进行监测，监测内容主要为坡顶水平垂直位移监测和周围环境监测，监测频率适当拉长为每10d观测一次。各检测项目报警值见表2。
深基坑的变形监测借助可以获取大量数据的专用仪器和测试元件的监测为主，辅以现场目测。各项监测项目的监测点布设需满足监测要求，随着基坑开挖深度的增大，其影响范围也在增大，一般从基坑边缘算起以开挖深度2～4倍的范围内的建筑物为监测对象。
4 监测结果分析
4.1 深层水平位移分析
由图2和图3分析可知，随着开挖深度的增大，其水平位移值在开挖面的上部逐渐增大，基坑底部变形相对来说有延缓。支护结构体的深层水平位移大小及分布与基坑开挖深度、支护结构体刚度、支撑系统的刚度、地质状况、地面超载等因素有关。由图4可以看出SC9水平位移量最大，达到了26.500mm，深度位于埋深7m处。从特性曲线图可以得到，基坑深层水平位移的最大值均位于开挖深度的1/2处左右，基本呈圆弧型向坑内发展。
图2 SC9深层水平位移
图3 SC10深层水平位移
图4 土体最终位移曲线
4.2 周边建筑物沉降分析
根据图5分析可知，JC6的沉降量最大，达到了10.4mm。从7月20日到8月15日建筑物沉降有明显的上升，而此段时间正好是第一层钢筋混凝土支撑下土体开挖时间。从9月12日以后第二层土体开挖，建筑物又有明显的下沉。由此表明，基坑工程中，对建筑物沉降影响最大的因素是基坑开挖期间。在11月25日以后，基坑底板浇筑完成开始地下室施工和第二道支撑拆除工作，这一阶段明显发现，建筑物沉降放缓，沉降曲线接近水平，说明建筑物沉降基本趋于稳定状态。
图5 周围建筑物沉降
4.3 支撑梁轴力分析
由图6可以看出，支撑梁轴力一直处于上下波动状态，这是由于一层支撑梁浇筑完成达到可以开挖的条件以后，土方单位开挖进度缓慢，挖挖停停，导致土体与支撑相互作用产生的。其中ZJ13的轴力达到了3816.6kN。而由图7可以看出，轴力曲线并没有出现类似于图6的情况，这是由于在第二层开挖过程中进度很快，没有出现停工的状态，在开挖到基坑底部以后，二层轴力趋于稳定。综上可知，土方开挖速度是支撑梁轴大小的重要影响因素。而且，随着土方的移除，基坑内土压力出现重分布的情况，从而使各支撑轴力发生变动，这些与支撑梁刚度、支护结构刚度等有很大的关系。
图6 一层轴力
图7 二层轴力
5 结语
综上所述，深基坑工程施工中的变形监测对保障基坑结构以及周边环境的安全具有十分重要的意义。因此，在深基坑工程施工中，相关监测人员要采取先进的变形监测技术，实现对基坑变形的实时监测，掌握基坑变形规律以及对周边环境的影响状况，并采取有效的措施确保基坑施工的安全，降低对周边环境的影响。
参考文献：
[1] 顾传胜.深基坑变形监测体系分析及其在工程中的应用[J].江西建材.2015(04)
[2] 原涛.北京某深基坑变形监测方法实例分析[J].城市地质.2016(01)
论文作者:王家勋
论文发表刊物:《防护工程》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/16
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