深基坑变形监测分析与研究

深基坑变形监测分析与研究

王少哲

上海新地海洋工程技术有限公司 上海市 201323

摘要：建筑深基坑的变形监测及预测是十分重要的工作内容，只要达到标准且处理好各个细节才能够顺利展开施工。建筑安全稳定性被越来越多的人重视，深基坑的变形监测及预测研究能够在一定程度上保证建筑的安全稳定性，质量良好的深基坑能够带给建设工程安全保障，同时还是建筑安全的基本条件。基坑需要达到变形与强度两点要求，要有充分的强度支撑建筑，另外因向下施工条件，其变形问题也是需要注意的重点问题，将变形控制在合适的区间中需要有关人员深入探讨。

关键词：深基坑工程；监测方法；基坑形变

随着我国经济水平的快速发展，对建筑工程的需求越来越多。由于地下轨道交通建设和地下建筑的大量实施，基坑项目建设的规模和工程难度不断加大。在基坑的建设开挖过程中，确保基坑的安全稳定是工程建设的首要问题。在基坑的建造过程中，影响基坑支护稳定的因素很多，不同的地质环境对基坑的安全性都会产生不同的影响。在我国软土地质的分布非常广泛，尤其在东南沿海发达地区地质主要以软土形式存在。软土的含水量大、压缩比高，承重能力和地质稳定性都比较差。在基坑开挖完成后，由于坑底和周围的土体会吸水膨胀，使得土骨架上的有效应力和抗剪强度减弱，引发坑体结构不稳定。因此，在基坑的生产过程中要对基坑的形变变化及时的监测，确保基坑的安全性。

1.深基坑工程的发展现状

基坑工程是一门实践性很强的工程学科，经过长期的时间摸索，工程科技人员对基坑工程的工程建设积累了宝贵的工作经验，并摸索总结出了一些工程规律。通过实践和理论研究相结合的方式基坑工程的研究取得了很大的进展，有效地提高了基坑工程的施工水平。最早在上世纪初就有人对基坑工程的经验规律展开了研究，并提出了将总应力法应用到预估挖方稳定程度和计算支撑载荷的工程实践中去。

我国对基坑工程的研究相对较晚，在上世纪七十年代北京地铁的修筑过程中修筑了深度为21m的基坑，开创了我国深度基坑修建的先河。随着改革开放后大规模工程建筑的井喷式爆发，对基坑修筑的研究也开始不断丰富，通过工程科研人员的努力，我国的基坑工程理论水平和工程修建能力都获得了显著的提高。通过对大量工程经验的总结和对国外相关资料的借鉴，我国编制完成了基坑和围护结构的设计和施工的规范手册，出台了相关的行业标准和技术规范。

随着基坑建设的不断推进，在基坑的施工建造中也暴露出来许多的困难和挑战。首先是各地区间的地质条件差别较大，不同的施工项目间的可比性较低，造成施工工作出现困难。例如就地质土壤的类型雷说就有软粘土地、砂土场地和黄土场地的区别，它们之间的地质状况和水文条件差别巨大，基坑的结构稳定性能也各不相同。在施工中需要针对不同的情况采取相应的应对措施。即使是在同一地区，不同地段之间的地质状况也会有很大差别，因此在工程施工前要做好调研工作，针对不同的地质状况制定不同的应对措施。

其次是基坑工程的理论研究还不完善，在实际的基坑设计中经验估算仍然占到很大部分，缺少相应的理论支撑。目前的计算公式和方法主要是建立在以往的工作经验上的，在公式的设计开发上缺少理论支撑，公式的适用性也不够。此外，在地下水和渗流作用对土层压力的影响上还存在着很大的争议，需要进行更多的研究。不同地区和不同单位间使用的基坑建设工程手册有所不同，造成施工工作不规范。基坑的施工建设要求施工人员具有丰富的工程建设经验，在工程设计中往往需要对施工的计算结果进行修正。

2.深基坑变形的规律及机理

基坑在施工过程中基坑的稳定性、土层结构和支护体系都会发生相应的变化，如果不能对这些变化及时的掌握和应对，很容易造成基坑的变形，对周边的建筑和结构稳定带来安全隐患。围护结构是保证基坑稳定的重要结构，在施工中要根据不同的地质状况和基坑类型采取相应的围护施工。影响基坑稳定性的因素众多，基坑的土压力、土体强度、地下水状况、支护条件都会对基坑的稳定性产生影响。

2.1深基坑形变的规律

根据大量工程实践研究表明，基坑围护结构入土深度较深的时候，发生地表沉降时沉降曲线呈现凹槽型分布。若围护结构自身也发生了较大的形变变化，地表沉降就会呈现倒三角分布。围护结构的刚度是影响基坑形变的重要因素，同时基坑的施工方法、地质条件和支撑体系的结构都会对围护结构的形变产生很大影响。围护结构发生水平位移时的主要包括悬臂式位移、组合式位移和抛物线型位移三种类型。

基坑在开挖深度不大时，在没有进行支撑保护时的最大水平位移主要发生在地下墙的顶部位置；随着基坑开挖深度的不断加大，对围护墙体需要进行适当的支撑保护。此时在支撑力的作用下墙体可能会出现水平位移，墙体中间部位会向基坑内侧鼓出，出现呈现抛物线形状的水平位移；对于刚性围护结构则容易与基坑边缘出现三角形的水平位移；多支撑体系的基坑则往往会出现组合式的位移形式。

2.2深基坑形变的机理

在深基坑的施工建造过程中，随着坑内土体的减少，基坑底部的土体受到的上方压应力减小，造成基坑底部的土体向上回弹。基坑的逐渐挖深使得围护结构两侧土体的土压力得到释放，会产生水平压力差使得围护结构发生一定程度的水平位移。根据深基坑形变变化原因的不同，可以将深基坑形变分为基坑底部土体隆起、围护结构形变和基坑周围土层变形几种类型。下面将就基坑底部隆起形变的机理着重分析一下。

基坑底部隆起是因为基坑在挖建过程中大量土体被挖开，使得土体向下的压应力得到释放造成的。根据力学性质的不同可以将基坑底部隆起分为弹性隆起和塑性隆起两种不同形式。深度较小的基坑主要发生的是弹性隆起，由于土体的压应力减小是基坑底部呈现中间高、四周低的弹性形变。塑性隆起主要发生在基坑深度和宽度都很大的基坑中，由于坑内外的压力差不断增大，外侧主动土压力压迫围护结构，引发坑外土体向坑内发生水平位移，进而引发塑性形变。

2.3深基坑变形监测技术

由于基坑施工工程技术的复杂性，目前很难用理论计算的方法为基坑形变现象进行有效的预测，因此在施工过程中对基坑形变进行有效的监测就显得很有必要。在工程项目的实施建造过程中，要根据施工监测得到额数据信息对施工方案进行及时的调整，对形变较大的工程项目要及时采取必要的补救措施，确保施工工作的安全进行。

目前对深基坑形变变化的检测主要包括水平位移检测、深层位移检测、地表沉降检测和支撑轴力检测。另外，对水平位移的检测主要用全站仪和配套棱镜组进行检测，在实际的操作过程中主要用极坐标法和小角度法进行监测。对深层位移的检测主要种活动式测斜仪来进行，将测斜仪放入到导管当中，每隔一段距离测量一下位置偏差，通过计算得到基坑的位移变化数据。地表沉降反映了基坑内降水、挖建和施工过程中土体和结构形变的过程，工程上可以用高程测量的方法对基坑地表沉降进行估算。深基坑的支撑体系可以分为钢筋混凝土支护和钢结构支撑两种类型，根据不同的类型的受力特点要选用恰当的轴力测量变量。

结语

随着地铁和地下车库等建筑工程项目的大量实施，深基坑工程得到了大量应用。深基坑工程是一项经验性很强的工程学科，不同的地质环境和建设要求都会对基坑的状况产生很大的影响。本文就深基坑形变的规律和机理展开了研究，指出在深基坑的建造过程中要注意对基坑的形变进行严密的监测，并根据监测数据结果进行有效的调控。目前，对基坑的检测主要包括水平位移检测、深层位移检测、地表沉降检测和支撑轴力检测几种类型，针对不同的基坑和检测要求要采取相应的检测手段。

参考文献：

[1]聂建伟.深基坑变形监测与规律分析[J].智能城市,2021,7(05):145-146.

[2]卫洁.深基坑变形监测分析[J].建筑与预算,2020(12):80-82.

[3]陈伟.地铁车站深基坑变形监测与有限元模拟对比分析[J].建设监理,2020(12):75-77+82.

[4]汲鹏,张军舰.深基坑地连墙变形规律监测分析[J].建筑技术开发,2020,47(22):91-92.

王少哲,1993年10月13日,男,汉,大专,初级职称,上海新地海洋工程技术有限公司,201323，研究方向：工程监测，基坑监测工作。