浅析深基坑监测及数据分析方法

浅析深基坑监测及数据分析方法

刘大志

中国建筑第二工程局有限公司 北京市 100160

摘要：分析了基坑监测数据处理方法及沉降监测、变形监测、水平位移、误差的计算。指出了数据处理对于工程的重要作用。以某三甲级医院新楼建设初期基坑为研究对象,提出监测方案和沉降观测点的布置,进行沉降观测与位移观测,并进行数据处理。简化了外业测量环节,显著提高了测量精度。依据相对基准计算监测点相对水平位移量,简化了数据处理运算,可以很好地指导实际工程施工。 文中以工程实例为范本，研究了基坑监测在工程中的应用。

关键词：变形监测; 基坑监测; 锚索应力; 地表沉降;

1 项目概况

1.1 监测目的

基坑监测最直接的目的就是为了验证勘探结果、设计参数、支护结构施工质量、现场管理技术等，还可以保护周边环境，如已有的建筑、管线及路面。应注意在监测开始前一周前应埋设好各项监测点位并采好初始值，例如周边建筑物的沉降、地下水位、管线沉降、锚索应力等等。

1.2 监测频率

在建筑基坑开挖时，应按照设计要求及规范对基坑进行监测，开挖深度不同监测频率也不一样，应该根据开挖深度及监测结果来逐步加密。当底板浇筑完成后，如未出现异常情况、就可根据规范及设计要求适当降低频率，直至基坑回填完成。具体监测频率见下表1：

表1 基坑监测频率 

特别要注意的是，当出现以下情况时应当加密频率：暴雨、暴雪天气、大风天气、长时间下雨、基坑附近荷载突然增加、地面突然下沉、周边建筑物严重开裂、支护支撑结构开裂、出现涌砂涌水现象等等。

2 监测数据分析

在基坑监测过程当中，监测项目和监测点位数量较多，在此，选择几个为对基坑安全影响较大的项目展开分析。

2.1 周边地表沉降观测

如前所述，监测点位应在施工开始一周前布设好并采集好初始值，这样是为了尽可能的减小施工时产生的误差。当周围有机器和人员时，监测数据就可能会产生误差。周边地表沉降观测，从基坑开挖前时开始布点和初始值采集。在点位埋设时应满足以下要求：

变形监测点应布设在变形体上能反映变形特征的位置；b、点位应稳固，点位应避开障碍物，便于观测和长期保存；c、变形监测点布设的位置应能够准确、全面反映沉降特征和便于分析，同时要求布设的监测点能够突出反映地表控制部位的变形情况；d、各类标志的立尺部位应加工成半球型或有明显的突出点，并涂上防腐剂。

从图上我们可以看出，在开始施工时，周边地表有较小范围的波动，随着基坑开挖深度的变大，周边地表的沉降数据也在变大，当基坑开挖完成，底板浇筑完毕后，数据趋于稳定，监测数据曲线图程“弓形”。这是因为当土方开挖后，原本处于平衡的土压力由于基坑内测的土压力卸掉，这就使得两边的土压力不平衡，周边的土便向基坑方向施加土压力，导致地表出现不同程度的沉降，当时正处于南昌市的丰雨期，雨量比往年要大的多，这从另一方面加大了地表沉降的位移量，此时最大的位移量为-11.75mm，未达到设计报警值。从效果来看，本项目的支护结构和形式还是比较稳定，并未出现异常情况。

2.2 锚索应力监测

通过对锚索内力的监测可以掌握支护结构的受力情况及趋势，判断支护结构及支护形式是否在设计允许和安全范围内。本项目在深基坑区域使用了锚索+SM工法桩的支护形式，没有内支撑结构。锚索应力的布设方法应当满足以下条件：

①应按照现场锚索的直径埋设相应直径的锚索计；

②应当在锚索预应力张拉测试前安装好锚索计；

③当锚索计安装完毕后，应把锚索计的导线拉出地面并固定，同时抄录导线编号。

随着基坑开挖的深度增加，锚索受到的拉力也在不断变大。浇筑完底板后锚索应力趋于稳定，在较小的范围内波动。之所以锚索应力会继续增大是因为当时正值南昌市的雨季，这段时间内连降大暴雨，增大了孔隙水压力，也加大了侧向土压力，导致锚索应力增大，接近报警值。后稳定在最高的位置，是底板浇筑的时间段，随着基坑慢慢回填，应力慢慢下降，直至稳定。

暴雨天气对基坑影响十分严重，若是基坑降水不及时对支护结构是一个严峻的考验。雨水增大了空隙水压力，致使周围土体含水量增大，加大了侧向土压力。雨水还会对支护结构造成破坏，水压力增大极有可能造成基坑涌水现象，致使基坑垮塌，造成人员生命和财产的巨大损失等十分严重的社会影响。还会延误工期、追加造价和影响周围居民的正常生活等负面效应，加大了投资方的负担，同时也给城市建设和企业形象造成不良影响。

从图中可以看出，支护结构承受住了土压力，支撑体系很稳定且数据并无异常，桩(坡)顶垂直位移最大值为-16.27mm。

3 结论

本文对基坑监测方法做了详细的介绍，并对周边地表沉降观测、锚索应力、桩(坡)顶水平位移、桩(坡)顶垂直位移累积位移量的变化规律做了分析。从中得出以下结论：

(1)随着土方开挖，支护结构桩顶各个位移监测点变化量加快，当基坑开挖达到设计标高后变化量逐渐变小。随着底板浇筑完成，变化量趋于稳定。

(2)随着土方开挖，锚索受到的力也在不断变大。浇筑完底板后锚索应力趋于稳定，在较小的范围内波动。

(3)随着基坑开挖深度的变大，周边地表的沉降数据也在变大，当基坑开挖完成，底板浇筑完毕后，数据趋于稳定。

(4)当基坑开挖期间遇到暴雨是非常危险的事情，各方应做好应急准备，监测单位应加密监测，同时应现场的巡视工作并时刻注意巡视人员的安全，如发现异常情况应立即上报项目部；施工单位应立即停止施工，配合监测单位做好巡视工作，同时加固现有的支护结构，注意现场排水，避免基坑内外积水。项目部应做好应急预案，包括但不限于应急车辆、应急物资等，还应派遣人员24小时巡视基坑，同时还应对支护结构进行加固。

综上所述，基坑监测的过程中验证了勘探结果、设计参数、支护结构施工质量、现场管理技术。保护了周边环境，如已有的建筑、管线及路面。

参考文献

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[4]曾宪明，林润德，易平.基坑与边坡事故警示录[M].北京：中国建筑工业出版社，1999.

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