综述工程中深基坑变形监测
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综述工程中深基坑变形监测
1.1 概述
目前国内深基坑的数量在不断增多，基坑施工的开挖深度越来越深。深基坑工程技术复杂，深基坑工程开挖施工过程由于极其复杂的工程地质、水文地质和周边环境条件，稍有不慎，事故频繁，不仅影响整体施工进度，而且对周边的建筑物、道路以及地下设施等会造成严重影响。
在基坑开挖施工期间对基坑及周边环境周边进行监测，预警并防范过大位移和变形以及工程事故的发生。通过基坑监测掌握边坡施工和使用过程状况，了解基坑支护结构受力状况及其变形情况，为优化和修正设计提供可靠依据，达到动态设计与信息化施工的目的。对于基坑工程这种土体与围护结构相互共同作用的一个动态变化的复杂系统，仅靠理论分析和经验估计难以把握在复杂条件下基坑支护结构与土体的破坏形态，也难以完成安全、可靠、经济的基坑设计与施工。为此，基坑必须进行监测，根据监测结果对可能出现的危险进行预警。
1.2深基坑变形监测的方法
深基坑监测的主要内容有围护结构的水平位移监测、沉降监测、应力监测，及地下水位监测、护坡监测和周围环境监测等，一般通过设定监测项目的报警值来保障基坑施工和周边环境的安全。在监测过程中，不仅要提供足够精度的监测数据，还应加强对基坑水文地质的了解与分析、基坑与周边相邻建筑物关系的分析研究。
1.2.1 维护结构的水平位移监测
围护结构顶部水平位移是围护结构变形最直观的体现，是整个监测过程的重点。围护结构变形是由于水平方向上基坑内外土体的原始应力状态改变而引起的地层移动。
目前，水平位移监测主要方法是用高精度测量仪器（主要为高精度测角、测距全站仪）测量角度、边长的变化来测定变形。常用前方交会法、距离交会法、自由设站法测量监测点的二维坐标（X、Y方向），通过坐标的时间变化量来反映基坑围护结构顶部水平位移。
1.2.2维护结构的沉降监测 基坑围护结构的沉降多与地下水活动和基坑内外土体的原始应力状态改变有关。地下水位的升降使基底压力产生不同的变化，造成基底的突涌或下陷。通常使用精密水准仪按几何水准测量方法对围护结构的关键部位进行沉降监测。
1.2.3周围环境监测
1）邻近建筑物沉降变形监测
当软土地区开挖深基坑时，基坑周围土体塑性区比较大，土的塑性流动也比较大，土体从围护结构外侧向坑内和基底流动，因此地表产生沉降，这是沉降产生的主要原因。
地基发生不均匀沉降后，基础产生相对位移，建筑物出现倾斜。倾斜使结构上产生附加拉力和剪力，当应力大于材料的承载能力时即会出现裂缝。裂缝多出现在房屋下部沉降变化剧烈处附近的纵墙。一般对邻近建筑物关键敏感部位布设沉降监测点，当不均匀沉降达到规范要求的预警值时，应及时采取如注浆等措施。
2）道路、管线变形监测
基坑开挖过程中，应同时对邻近道路、管线等设施进行水平位移和沉降观测。尽可能以仪器观测为主、目测调查为辅相结合，通过目测对仪器观测进行定性补充。
1.2.4土体深水平位移监测
土体深层水平位移的监测宜釆用在土体中预埋测斜管，然后通过测斜仪来测量各深度处水平位移。
1.2.5基坑底部回弹监测
在开挖深度不大时，坑底为弹性隆起，其特征为坑底中部隆起最高，四周拐角住较低。当开挖达到一定深度基坑较宽时，出现塑性隆起，隆起量也逐渐由中部最大转变为两边大中间小的形式，但对于较窄的基坑或长条形基坑，仍是中间大，两边小分布。
1.2.6结构内力监测
基坑开挖过程中支护结构内力变化可通过在结构内部或表面安装应变计或应力计进行量测。对于钢筋混凝土支撑，宜采用钢筋应力计（钢筋计）或混凝土应变计进行量测；对于钢结构支撑，宜采用轴力计进行量测。围护墙、桩及围檩等内力宜在围护墙、桩钢筋制作时，在主筋上焊接钢筋应力计的预埋方法进行量测。
1.3基坑变形监测的意义与展望
从大量基坑事故分析中可以得知，基坑监测事故的发生与监测不力、不准确、不及时有着必然的关系。基坑工程监测是检验设计方案正确性的重要手段，又是及时指导正确施工、避免事故发生的必要措施。对于复杂的大型基坑工程和周边环境，难以从经验中得到借鉴，也难以从理论上得到具体分析和预测方法，只能通过适时、定量的的现场观测才能做到有备无患。主要表现为以下3个方面：
1.掌握基坑变形量
根据监测得到的数据，可以及时了解基坑及周边环境所收到的影响和影响程度，发生的变形和变形程度，为施工单位提供可靠的第一手变形资料，方便施工单位作出预判和为下一步工作做准备。
2.提供实时动态资料
基坑开挖过程中，由于各种因素的影响，基坑以及周边环境一直处于不稳定状态，并且变形程度无法预判，这就必须靠现场观测数据来掌握基坑的实时变化，为 提供动态监测数据，方便施工单位安排施工方案和进度[10]。
3.发现和预报险情
根据很多发生的基坑安全事故的分析和统计得知，绝大部分基坑事故都是由于施工单位对施工过程中的监测过程不重视引起的。分析和研究监测数据，可及时预报和发现险情及 的发展程度，为施工方采取有效措施和设计方改进设计方案提供依据。
雖然目前对基坑监测的技术和方法已经比较完善，但仍感觉许多地方存在欠缺和不足，有以下几个方向可以逐步改进和提高：
1.基坑工程是一个复杂的多学科融合的工程项目，仅靠水平位移和沉降位移监测仍然不能对其变形方式及变化量作出准确判断。例如，基坑土压力监测、基坑地下水位监测等都是以后需要重点学习和改进的方向。
2.随着GPS和RS的不断发展和进步，GPS-RTK技术和近景摄影测量技术也被逐渐应用到各种工程监测项目，这些新技术也是在以后的工程项目中尝试和努力的地方。 参考文献：
[1] 白迪谋.工程建筑物变形观测和变形分析[M].成都：西南交通大学出版社，2002.
[2] 葛永丰，雷金喜.高层建筑施工中沉降观测技术的应用[J].宁夏工程技术，2003，（11）：371-376.
[3] 郑文忠.建筑物沉降观测方法与实践[J]，大众科技，2006（04）：15-18
