时间：2023-01-27 02:23:58
关键词：深基坑工程；变形监测；沉降效果；水平位移；结构体系；细节规划
根据我国社会主义现代化城市改建的具体目标，结合建筑物高空和地下两个方向的空间延伸水准，以及深基坑工程在具体细节规划环节中的高水平应用效益，进行深刻的内容编排和技术引导。于此同时，关于实际深基坑工程控制过程中的安全事故问题仍旧存在，尽管可以在临时性操作规程下，进行基坑结构的监测，但关于实际工程现代化安全效益的重要意识，还没有贯彻到每个操作技术人员内心。具体的信息技术控制范围，结构环节的实时性监测手段，已经受到社会大众和工程技术主体的强烈认同。有效的管理基坑变形问题，防止其对周围建筑物和公共设施的稳定效果造成影响，是目前本工程开展一系列工作的中心任务，在一定高效的技术监测手段作用下，就必须根据开挖工程后期的变形规律以及成因进行细致比对，确保实际贯彻的改善手段得到有效的回报。
一、某地基坑结构系统，变形监测方案的设置前提内容分析
在某地建设16层高的建筑时，需要建设两层地下停车库，并且其结构主要是钢筋混凝土框架结构模式，并且结合具体的基桩控制原理，针对局部地质复杂条件现象，进行基坑周边市政道路的安全影响效应进行规划。在基坑开挖深度范围内部，关于坑底下卧地层，主要是有中砂层、风化砂砾岩等深厚形式的透水层结构组成，因此涉及到支护结构的止水控制效果有着较为严格的要求。在基坑周边使用的市政道路，必须针对监测活动内容的科学整合效应，进行重点安排；在具体组织结构内的主干道位置产生的结构变形影响效果最为严重。为了保证施工空间的具体节约，并且保证地下设施和周边建筑物的整体安全水准，全面控制基底结构的反弹效应，就需要深究地下水控制手段在支护结构的制约标准，进行有效的支护手段创新改建。关于具体该地的基坑现状，已经高于符合锚喷墙支护方案的标准深度要求，因此在设计基坑支护手段方案时，就必须运用单搅拌桩搭接咬合方式进行止水处理，并满足具体结构支护方式在钻孔灌注桩的结构效应下有所完善。这种支护手段的特征是，整体形式结构的刚度较大，具有较好的挡土效果，材质作用下的抗弯折素质很高，并且满足空间内部的止水标准，能够积极有效的控制自身的变形现象，整体的施工时间也比较合理。这种基坑控制手段的综合作用，主要是为了满足周边建筑事物的安全稳定效果，并且深度安排地下管道的实际走向，促进基坑位置的安全效益，避免任何安全事故的发生，同时配合预应力锚索装置、钢绞线等工具材料进行建筑腰梁和冠梁的追加，为后期的安全效能监测技术的落实，其可以提供实际施工过程中，必要的监测控制范围，技术基础所需的便利条件。
二、基坑监测方案的具体制定
（一）基坑监测的主要原理内容
为保证整个基坑施工的安全效益，结合周边建筑物和道路设施的综合安全稳定标准，落实全天候、全面的系统监测控制手段，在准确掌握结构内部土体性质和受力变形规格的基础上，满足具体的机械处理实施标准，进行安全稳定追加效果的满足。关于具体基坑顶部结构的沉降标准监测，主要是在地表沉降位置进行观测点的合理设置，连同周边位置进行总数12个追加，检测仪器则是根据测微器和水准仪的综合标准进行系统划分。
在对深基坑工程展开变形监测的时候，主要包括两个内容：一是，坡顶水平位移监测。通常情况下，均是利用set510k全站仪进行监测的，在实际观测过程中，进行三角架的垂球对中操作，保证监测结果的准确。二是，沉降监测。在进行基础沉降观测的时候，一定要严格根据《工程测量规范》的相关技术要求执行，在监测的时候，一定要在固定的线路上、利用同一台设备，安排专门人员在同一位置进行监测，尽可能减小监测误差。
（二）关于基坑结构监测结果的研究
针对实际结构位置的监测结果数据，进行一定规格的整理、编排处理，并结合实际沉降效果、水平位移标准的具体关系效应进行曲线图分布的设计，内部关于深度效应和时间作用的综合水准也要有所体现。每三天需要对具体的绘制图形进行观测，并将结果进行准确记录，确保深入讨论研究活动的实效价值意义，对于变形现象的具体规模以及稳定标准进行深度衡量，使得后期的具体补救措施和手段得以全面落实。
对于支护结构的顶部沉降效果的研究，由于支护结构在顶部沉降值效应并不是十分明显。对于具体降水引起的地下水位变化的情况有着较为灵敏的沉降反应。必要的结构施工标准针对基坑内的干燥效果有着严格的要求，可以展现止水帷幕措施的优良效果，并且满足具体沉降效果降低的实际方案目标。根据不同结构位置的专属曲线形状的相似程度，以及斜率变化的具体标准位置，实现沉降速率减小现象的指定，即便是基坑开挖后的沉降量依然较大，但整体的变形趋势要素处于较为平稳的状态下，这将造成后期稳定速率的控制效率作用有着积极的拓展效能。对待开挖工序后的变形问题没有进行具体即时的收敛处理，这主要是由于开挖工程前后，内部土压力随时间变化的规律形势比较明显，尽管开挖完成，对地板位置尚未进行及时的建筑处理，暴露时间较长，这段期间内的土体流变性表现状况较为凸显。并且这种现象发展过程相对缓慢一些，关于内力的增加以及实质变形问题等存在正比关系，因此在基坑开挖完成之后，需要结合底板装置进行尽早的浇筑，保证地下室施工细节的全面贯彻和链接。
（三）基坑支护结构顶部水平位移结果的分析和研究
关于具体支护结构的水平位移现象将直接导致周边围护结构的破坏，造成整体稳定性因素的失调，并且影响地下管线布置工作内容的具体设计标准落实。
根据实际水平位移条件问题的细致监测工作对工程的影响效果，分别针对顶部水平监测位置进行提取，并且结合实际获得的数据资料进行信息整合。通过相关数据图分布标准，以及必备资料进行观察分析，由于整个土体结构下的基坑周边土体水平位移分布现象并不十分均匀，结合基坑位置不断的开挖处理工序，以及周边土体水平位移的规模联系效应，进行水平位移曲线的平缓现象以及位段提取，使得在开挖过程中的土体受扰动现象标准得到具体整理。根据开挖工作完成后的支护结构两侧受力情况进行分析，整体稳定效果相对比较稳定，位移逐渐稳定增长现象十分明显，在整体时间不断延长，变形速率逐渐上升的过程中，涉及土体流动效应的表现效果日益明显，这是深度贯彻基坑开挖工程细节位置变形状况监测工作的主要贡献。
总结：
施工过程中，在具体支护结构稳定以及土体沉降量的标准控制作用下，涉及底板位置的建筑以及变形影响问题进行细致的分析，保证基坑施工环节中安全、稳定、经济效益的获取，促进周边建筑物整体标准效果的达成，保证现代化控制施工监测科技手段的长期改革和发展。
参考文献：
[1]房闫林.基坑变形监测三维可视化模拟系统设计[J].低温建筑技术，2010，12（10）.
【关键词】基坑;变形监测;变形机理;规律分析
1 前言
在经济高速发展的大背景下，在建筑工程当中出现了越来越多的高层建筑，由此也使得建筑的基坑逐渐朝着深开挖、工作面较窄的方向发展。目前，基坑工程的设计、施工和监测被称为保证基坑工程质量安全的三大基本要素，其中基坑工程的监测包含基坑的变形监测、地下水动态检测和应力检测。由于在基坑的开挖过程中，开挖深度越深，土体原有的平衡被破坏的越严重，因此在土的应力发生变化之后，其支护结构也发生变形，这就容易导致建筑的周边地面产生不均匀沉降的现象，并且在这些现象周而复始、相互影响的作用下，严重威胁着整个工程的施工顺利进行，以及周围临近建筑和基础设施的安全。除此之外，建筑基坑的变形与周围的环境、天气情况、基坑的开挖深度以及开挖方法等诸多因素有关，因此只有对其进行变形监测，才能够实时发现基坑在开挖过程中发生的变化，及时对造成的危险进行预防，避免工程事故的发生。鉴于此，基坑的变形监测是基坑工程开挖过程中不可或缺的重要步骤，加强对于基坑的变形监测研究十分重要。
2 基坑的变形监测
2.1 基坑变形监测的重要作用
在改革开放之前，我国建筑的基坑都比较浅，因此基坑技术并没有得到发展，但是近年来，随着高层建筑的不断涌现，深基坑的数量不断增加，因此对于深基坑的变形监测也得到了施工人员的高度重视。尤其是在大型的建筑工程中，很难单纯的从理论上对基坑的数据进行分析预测，只有将理论、经验和检测相互结合，才能够保证工程的顺利实施。因此，开展基坑变形的现场检测具有非常重要的意义，具体分析如下：首先，基坑的变形监测为工程的实施提供了实时的动态信息。由于基坑在开挖过程中常常受到周边环境、天气等因素的影响，其变化无规律可循，所以容易对周围的建筑物和基础设施造成一定的伤害，一旦危险发生则可能会造成不可挽回的损失。鉴于此，这就需要对施工现场的情况进行实时的检测，从而掌握基坑的动态信息，从而为施工单位进行施工的安排提供了方便。其次，有利于施工单位掌握基坑的变形程度。依据检测过程中所得到的数据，施工单位可以根据基坑开挖对于周围建筑物和基础设施所造成的影响，通过分析变形的程度，及时采取相应的措施，从而保证施工的进度。最后，基坑变形的监测能够及时发现工程事故发生的预兆，通过及时研究监测得到的数据，在事故发生之及时前，及时改进施工方案和采取相应的补救措施。
2.2 基坑变形监测的具体实施措施
在基坑的变形监测过程中，主要是对基坑的围护结构墙体、周围环境和地下水位情况进行监测，从而找到影响基坑变形的主要影响因素。目前，在上海国际华城办公综合楼的三期工程中，其基坑呈现多边形，南北宽60米，东西长约47米（北）和87米（南），开挖深度约为7.95到8.95米，并且采用明挖法施工。因此，对基坑进行变形监测的主要措施如下：
2.2.1 布置监测点和埋设仪器
一般来说，监测点主要布置在能够基坑开挖的影响区域，稍微大于基坑的两倍深度。所以在确定监测点之前，要对基坑的地质情况和基本围护方案有一个详细的了解，然后在再根据理论和经验设置布设点的位置和密度。从原则上讲，一般监测点的埋设要在开挖工程进行之前完成，并保证具有一定的稳定性，其中应该直接将对沉降和位移进行监测的观测点放置到被监测的物体上。其次，由于在基坑开挖之前需要对基坑内的水位进行降低，这个时候就会引起周围的地下水朝着基坑的位置汇集，就可能导致基坑范围内的塌方，所以加强对于地下水位的监测十分重要。鉴于此，在埋设测斜管装置的之后，将其埋设在比较容易引起塌方的地方，并沿着平行于围护结构的20到30厘米处进行布设。其中在水平测量的过程中，主要应用全站仪，具体公式如下：
监测点坐标与观测角度和距离之间的关系函数为：
其中，D为测站点到观测点之间的距离;β为基线方向与观测方向的夹角;X、Y为观测地点的坐标。
由误差传播定律可以得出观测点坐标的误差：
由上式可以得出2个独立直接观测点的点位误差：
一般来说，测量水平位移监测的误差在3～6毫米之间，所以这时选用的基准点位置是比较恰当的。
之后，在运用钻孔的方法来埋设水位管时，具体埋设方法如下图所示：一般来说，钻孔的直径为100mm，当完成钻孔之后，便进行泥浆的清除工作，然后将直径为50mm的水位管放入孔内，在孔的四周内填入砂，距上部4米的地方用粘土填回，并用盖子封好。
2.2.2 确定和调整监测的频率
基坑工程的监测频率是反映监测项目的变化的重要依据，并且要本着不遗漏的原则。一般来说，当对基坑的水平位移进行观测的时候，需要在开挖之前测量一个初始数值，然后根据工程对其进行调整，实行不同的监测方案，通常情况下，在开挖过程中要缩短监测的间隔时间，开挖之后就要延长间隔时间，一旦水平位移和沉降出现异常情况，则需要适时的增加监测时间。与此同时，还可以在水平位移监测的过程中同步进行对垂直位移、地下水位的检测。
2.2.3 在施工期间进行巡查
在基坑的施工过程中，要保证每天都有专门的检测人员进行巡查，主要包括对于支护结构、施工状况、周围环境和监测设施的巡视与检查。一旦发现基坑的周围环境发生了变化，就需要及时更改监测方案，加强对于基坑变形的检测时间，根据监测到的数据进行分析，研究是否会导致危险的发生。除此之外，一旦监测设施遭到了破坏，就可能中断信息的监测过程，从而使基坑发生不可修复的负面影响，所以，在巡查过程中要加强监测点的观察，一旦发生破坏，及时与施工单位沟通，通过采取相应的补救措施来保证监测点的正常工作，其具体流程图如下所示：
4 基坑变形的原因和机理
在基坑的开挖过程中常常会受到土体开挖、土体降水等因素的影响，从而导致基坑发生变形。当前基坑的变形主要包含围护墙体的变形、基坑周围底层的位移和坑底的隆起等现象。围护墙体的变形有水平方向变形和垂直方向变形两种，一般在基坑开挖之后，基坑的内侧失去了原有的压力，从而导致墙体的受到全部或者部分土压力，进而产生变形。关于基坑周围底层的位移，主要是由于在土体开挖之后失去了荷载，受到围护墙体两侧压力差的作用，就导致基坑内部的发生水平的位移。和基坑周围底层的位移不同，坑底隆起是土体卸荷之后发生的垂直方向变化，一般在浅层的基坑开挖中，当开挖结束后很快停止，但是随着开挖深度的增加，受到土体内外压差的作用，坑底的土壤向上隆起，当到达一定极限时，则可能导致周围底层的沉陷，致使基坑失稳。
5 基坑变形的规律分析
通过上述对基坑变形监测的实施措施和变形机理的分析，我们可以初步得到基坑的变形规律，具体如下：首先，在基坑开挖的过程中，对于周边的管线设施和建筑物的影响比较大，，容易引起地表发生沉降现象。与此同时，在减缓地下工程的实施进度的时候，其沉降的趋势也有所稳定。 其次，基坑的开挖使得起到围护作用的墙体会朝着基坑发生内向位移，并且位移的程度会随着开挖深度的增加而不断进行，一般最大的位移处于距离开挖面0.5到1米的地方。与此同时，在基坑开挖深度不断增加的基础上，支撑轴力会持续增加，但是增加的幅度会不断减少，等到开挖完成之后，支撑轴力会保持在一个数值上。这时，随着地下工程实施过程的进行，围护结构墙体的移动会趋于平缓的状态，一直到稳定的数值就不在变化，也就是最大变形位置。最后一点，通常情况下，如果在基坑的开挖过程中具有很好的止水效果，那么地下水位就不会发生很大的波动，由此基坑的开挖程度会对地下水位的影响很小，从而也可以说明地下水位并不是导致基坑变形的最主要因素。
5 结束语
综上所述，基坑的变形监测工作直接影响着整个建筑工程的施工安全，也成为保证基坑工程质量的基本要素。所以，当前加强对于建筑基坑的变形检测势在必行，通过分析基坑变形的原因与机理，掌握基坑变形的规律，从而在基坑工程出现重大事故之前及时做好变形监测工作，将这些安全事故消灭在萌芽之中，进而保障人们的生命财产安全。
【参考文献】
[1] 李海龙.明挖隧道深基坑变形监测技术与分析[J].路基工程，2010，17（5）：52-53.
[2] 诚.城市建筑区深基坑变形监测的实施与探讨[J].工程勘察，2008，10（1）：85-86.
关键词：基坑施工；变形监测；预警值；数据分析
随着经济的发展和城市建设的大力推进，深基坑是众多工程中不可回避的问题。尤其近几年，建筑物不仅向上要空间，而且注重地下空间的开发和利用。随之而来就是：基坑在开挖支护期间和地下建筑施工期间，基坑维护体的变形、周边环境的变化。如何控制变形量是工程设计和工程施工的关键，为了实现信息化施工，变形监测在整个地下工程施工中显得尤为重要。通过高效、准确的监测获得工程的动态信息，为设计和施工提供下阶段施工参数，为深基坑工程信息化施工奠定坚实基础。
1、工程概况
1.1工程地质情况：
根据勘察报告资料，结合基坑支护设计说明，本工程支护范围内岩土层简单，基坑工程范围内场地土由素填土、粘性土组成，基坑底落于粘性土中，场地地下水以素填土中上层滞水为主。
1.2基坑围护情况：
基坑支护设计采用桩锚结构，东侧采用双排桩加锚杆施工，夹角处增加角撑。基坑设计开挖深度为10米，本设计基坑侧壁安全等级为一级，结构重要性系数为1.10。
1.3说明：
本工程周边环境比较复杂，基坑开挖深度大，对周边环境安全要求较高。因此，从设计到施工再到监测每个环节要求都很高，我们依据设计单位对基坑监测的要求以及相关规范编制详细的监测方案，并提供及时、可靠的监测数据保证整个工程安全顺利完成。
2.监测项目
根据设计单位提供的以及根据现场情况业主方对基坑监测的要求，本工程监测项目如下：
2.1基坑支护桩顶部水平位移观测；
2.2基坑支护桩顶部竖向位移观测；
2.3 周边建筑物竖向位移观测：东华办公楼；食堂；住宅楼；文化宫。
2.4 周边道路、管线（望江路、铁四局内部道路）及东侧小区临近基坑地表竖向位移观测。
2.5 东侧挡土墙及围墙位移观测。
3.监测点布置
4、监测预警值
5.观测数据的分析
5.1.基坑水平位移观测数据分析
基坑水平位移观测，从2011年11月4日开始对基坑进行水平位移观测，直至2012年11月1日基坑回填，观测结束，共计观测70次；基坑土方开挖过程中，基坑东侧围护桩渗水严重，水平位移点位位移较大，水平位移速率明显加快，其中，基坑顶部水平位移观测点Z3（28.8mm）、Z4（28.2mm）、Z5（38.1mm）、Z6（56.0mm）Z7（44.6mm）、Z8（27.3mm）、Z9（30.5mm）、Z11（37.2mm）、Z12（28.6mm）、Z13（44.7mm）、Z14（44.4mm）、基坑东侧冠梁顶部小棱镜L2（30.0mm）、基坑东侧挡土墙W1（29.2mm）和W2（32.7mm）点位累积位移量超出设计部门提供的预警值25mm，且开挖期间东侧水平位移观测点（Z5-Z10）均日变化速率均超出设计部门提供的预警值2mm/天，由于我院每次观测结果通报及时，业主和施工单位积极采取加固措施、放慢开挖速度，从2011年12月20日开始，经过连续观测，基坑采取加固措施后，基坑位移量呈收敛趋势并趋向稳定；在最后几个观测周期内，整个基坑呈现收敛稳定状态，并且最后几次观测时，基坑已回填，基坑内外土体由被动和主动土压力状态向静止土压力状态转变，导致基坑坡顶及围护结构变形或失稳的主要因素已不存在，基坑在观测周期内达到安全状态。
5.2.基坑顶部竖向位移、周边建筑物及周边道路竖向位移观测数据分析
5.2.1.基坑顶部竖向位移观测，从2011年12月17日开始对大酒店深基坑竖向位移观测，直至2012年7月30日回填观测结束，基坑土方开挖前期，基坑土方开挖到底过快，东侧渗水严重，竖向位移速率明显加快，基坑自2011年12月20日后基坑变形过快，采取反压土措施加固基坑东侧围护桩，点位累计竖向位移量未超过设计部门提供的预警值10mm，由于我院每次观测结果通报及时，业主和施工单位积极采取加固措施、放慢开挖速度，从2012年4月中旬开始，经过连续观测，竖向位移量呈收敛趋势并趋向稳定；在最后几个观测周期内，基坑顶部竖向位移呈现收敛稳定状态，并且最后几次观测时，基坑已回填，基坑内外土体由被动和主动土压力状态向静止土压力状态转变，因基坑土方开挖使楼体结构变形或失稳的主要因素已不存在，基坑在观测周期内达到安全状态。
5.2.2.基坑周边道路及地表竖向位移，从2011年11月1日开始对基坑周边道路及地表进行竖向位移观测，直至2012年10月30日观测结束，基坑土方开挖期间，2011年12月中旬，基坑开挖到底，基坑东侧渗水严重，周边道路及地表出现竖向位移，周边道路D1和D2点竖向位移速率显著，D1和D2位于基坑东北拐角，东华食堂边，D1和D2累计变化竖向位移量为10.10mm和14.28mm（超过预警值10mm），由于我院每次观测结果通报及时，业主和施工单位积极采取加固措施、放慢开挖速度并采取加固措施，从2012年5月中旬开始，经过连续观测，竖向位移量呈收敛趋势并趋向稳定；其他各点位累计竖向位移量均未超过设计部门提供的预警值10mm，其中，累计竖向位移量最大为8.98mm（D18）和8.12mm（D19），其中D18和D19位于基坑北侧围墙外地面；累计竖向位移量最小为1.62mm（D10位于基坑西南拐角望江路上），在最后几个观测周期内，楼体呈现收敛稳定状态，最后几次观测时，基坑已回填，基坑内外土体由被动和主动土压力状态向静止土压力状态转变，因基坑土方开挖使楼体结构变形或失稳的主要因素已不存在，基坑周边道路及地表在观测周期内达到安全状态。
5.2.3.周边建筑物（包括东华办公大楼，东华地下车库，东华食堂及基坑东北拐角一栋住宅楼，铁四局文化宫）竖向位移观测，从20101年11月1日开始对周边建筑物进行竖向位移观测，直至2012年10月30日观测结束，2011年12月底基坑土方开挖到底，基坑东侧渗水严重，基坑变形加快，周边建筑物竖向位移速率显著，由于我院每次观测结果通报及时，业主和施工单位积极采取加固措施、放慢开挖速度，从2012年5月中旬开始，经过连续观测，竖向位移量呈收敛趋势并趋向稳定；周边建筑物竖向位移观测点中累计竖向位移量最大为16.68mm（F13）和14.57mm（F18）（超过预警值10mm），F13和F18位于基坑东侧东华食堂西墙上两个点，墙体有明显裂纹；累计竖向位移量最小为2.05mm（F20，位于东华办公大楼西墙中间位置），在最后几个观测周期内，道路竖向位移呈现收敛稳定状态，且基坑已回填，基坑内外土体由被动和主动土压力状态向静止土压力状态转变，因基坑土方开挖使道路出现变形或失稳的主要因素已不存在，周边建筑物在观测周期内达到安全状态。
6.整体评述
基坑工程是临时性工程，但在施工中是非常重要的环节，它不仅对基坑内部施工起到安全保障作用，也对周边环境的安全起了保障。此工程是合肥市深基坑施工难度较大的工程之一，在合肥市深基坑施工工程中也不常见，主要表现在周边环境复杂（临近主要市政道路，基坑东侧有东华办公大楼及食堂，地下车库，周边管线比较多，开挖到底时，基坑东侧渗水严重，变形量大，东侧地表有明显裂纹），监测要求及精度高、周期长。本工程基坑从2011年11月开始施工至2012年10月基坑土方全部回填，在近一 年的施工过程中，本工程基坑围护结构经受了大开挖、降雨等外力的考验，由于监测工作一直为基坑科学化施工提供有效、可靠的数据支撑，保证了工程的安全顺利完工。通过此项目的监测工作，我们深刻认识到把监测纳入整个施工过程中，与施工紧密结合才能发挥监测工作的巨大效应，不仅可保障施工按期顺利完成，也对周边生命财产安全起到保驾护航作用。
7.结论及建议
总结本工程监测，可以得出如下结论：
（1）基坑开挖和围护结构施工时由于土体损失效应，对周围环境的影响会比较大，通过监测可以及时反映围护结构本身和周围土体的变形规律，保证了基坑围护结构施工的顺利进行。
（2）在整个基坑施工过程中，围护结构总体变形不大，表明地下围护结构始终处于安全可控的范畴，基坑运行正常。
（3）在基坑开挖中应尽可能加快开挖速度，合理掌握开挖的次序；开挖至各层底板的标高时，应迅速浇筑垫层等相关措施，这对于有效控制围护结构变形大有益处。
（4）基坑施工过程中，因为加强和完善了对围护墙体和周边土体的监测，及时反馈信息，指导施工，以确保工程安全、顺利地完成了基坑的开挖施工工作。因此，施工监测是保障工程施工安全，减少经济损失，以及验证围护设计准确性的不可缺少的强有力手段。
（5）监测数据对基坑的信息化施工起到了重要的作用，为保持数据的连贯性，建议施工时加强对监测点位的保护，保证监测工作的顺利进行。
参考文献
[1] 黄声享，尹晖，蒋征.变形监测数据处理[M].武汉：武汉大学出版社，2003.
[2] 张正禄等.工程测量学[M].武汉：武汉大学出版社，2005.
关键词：基坑、支护、变形监测
一、工程概况
某地拟建全科医生临床培训基地大楼。拟建大楼由1栋17层主楼5层裙房组成，满布2层地下室。该工程基坑南北长约86m，东西平均宽度约40m。开挖深度13.8m，基坑一次开挖完成。坑底标高-13.8m，基坑挖深自然地面以下13.0m，场地地下水位埋深约8.0米，水位降到基地下0.5-1.0m，考虑电梯井与集水坑深度1.5m，该工程水位降深按7.0m计算。水位降深影响范围约380m。降水井设计16眼，沿基坑（础）周边布设，距基坑（础）边缘0.5-1.5m。
本基坑工程采用二级支护。支护上部5m采用放坡土钉墙支护；下部8.8m采用桩锚支护，排桩支护上部设有冠梁，锚索为1桩1索。基坑侧壁安全等级为二级。基坑设计时限为12个月。
二、监测设计分析
本项目基坑周边有道路、17层的大厦、地下管线等，对工程施工影响相当敏感，应严格控制土体的变形，确保周边大楼、管线的安全和正常使用。因此，本工程应对基坑本体、周边建筑物、道路和地下管线作重点监测。在基坑桩基施工期间，须周期性对周边环境进行观测，及时发现隐患，并根据监测成果相应地及时调整施工速率及采取相应的措施，确保道路、市政管线及建（构）筑物的正常使用。
根据本工程的要求、周围环境、基坑本身的特点及相关工程的经验，按照安全、经济、合理的原则，测点布置主要选择在基坑开挖深度2倍以内范围布点，拟设置的监测项目如下：地面沉降、基坑顶部水平位移监测；基坑侧壁的侧向位移监测；锚桩支护锚索内部应力监测；④周边道路及地面沉降；⑤周边管线变形；⑥周边建筑物监测；⑦地下水位、降水含沙量。
三、监测方案
为了保证所有监测工作的统一，提高监测数据的精度，使监测工作更为有效的指导整个工程施工，监测工作采用整体布设，分级布网的原则。首先布设统一的监测控制网，再在此基础上布设监测点（孔）。
（一）精度要求
在监测工作中，监测精度满足以下要求：
高程采用国家二级水准测量，进行闭合路线或往返观测。按照要求水准测量观测点测站高差中误差精度为±0.5mm。观测前对水准仪进行“i”角检测，其“i”角小于15"即符合规范规定要求。每次观测的高程中误差均小于±0.5mm。
测斜仪的系统精度不宜低于0.25mm/m，分辨率不宜低于0.02mm/500mm。平面位移监测精度不大于1mm。
（二）仪器选择
本项目投入仪器设备水准测量采用数字水准仪配合精密数字条码水准尺，其标称精度为±0.5mm。平面控制点测量采用全站仪，其标称精度为：测距1mm+0.5ppm，测角1"。深层土体水平位移监测采用抗冲击智能数显滑动式测斜仪及其配套的PVC测斜管，测斜观测精度（灵敏度）0.25mm/m，分辨率不宜低于0.02mm/500mm。锚索应力监测采用锚索计测定。地下水位监测采用钢尺水位计，测量重复性误差为±2.0mm。地下水含沙量测定采用含沙量测定仪。
（三）监测详细设计
1.垂直位移监测
高程控制网测量是在远离施工影响范围以外，布置3个以上稳固高程基准点，这些高程基准点与施工用高程控制点联测，沉降变形监测基准网以上述稳固高程基准点作为起算点，组成水准网进行联测。基准网按照国家Ⅱ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。
2.监测点水平位移监测
基坑顶部水平位移监测采用视准线法。在某条测线的两端远处各选定一个稳固基准点A、B， 经纬仪架设于A点，定向B点，则A、B连线为一条基准线。观测时，在该条测线上的各监测点设置活动觇板，在觇板上读取各监测点至AB基准线的垂距E，某监测点本次E值与初始E值的差值即为该点累计水平位移，各变形监测点初始E值均为取两次平均的值。
排桩支护上部冠梁上分段埋设水平位移监测点位，采用全站仪测定坐标方法测定冠梁水平位移。
3.侧向位移监测
围护结构侧向位移监测在基坑围护地下钻孔灌注桩的钢筋笼上绑扎安装带导槽PVC管，测斜管管径为Φ70mm，内壁有二组互成90°的纵向导槽，导槽控制了测试方位。埋设时，应保证让一组导槽垂直于围护体，另一组平行于基坑墙体。测试时，测斜仪探头沿导槽缓缓沉至孔底，在恒温一段时间后，自下而上逐段（间隔0.5米）测出X方向上的位移。同时用光学仪器测量管顶位移作为控制值。在基坑开挖前，分二次对每一测斜孔测量各深度点的倾斜值，取其平均值作为原始偏移值。
坑外土体侧向位移监测采用钻孔方式埋设时可用Φ110钻头成孔，钻进尽可能采用干钻进，埋设直径为Φ70的专用监测PVC管，下管后用中砂密实，孔顶附近再填充泥球，以防止地表水的渗入。
4.立柱桩垂直位移监测
由于基坑内土方的开挖，坑内土体卸载造成坑底土体回弹，带动立柱上升，回弹量的大小关系到围护结构的稳定性。采用瑞士WILD NA2自动安平精密水准仪来测试。
5.锚索应力监测
锚索应力采用锚索计测定，锚索计安装在锚索的端部。锚索计须在锚索安装后加力前安装好，测量其初读数，锚索施加预应力后再次进行量测。
6.坑外潜水水位观测
对于水位动态变化的量测，可在基坑降水前测得各水位孔孔口标高及各孔水位深度，孔口标高减水位深度即得水位标高，初始水位为连续二次测试的平均值。每次测得水位标高与初始水位标高的差即为水位累计变化量。基坑内水位变化观测一般由降水单位实施，可采用降水井定时停抽后量测井内水位的变化。
7.周边地下综合管线垂直、水平位移监测
取距施工区域最近的管线；取硬管线（如上水，煤气，下水等）；取埋设管径最大的管线；一条路上尽可能取一条最危险的管线设直接监测点；监测点尽可能设在管线出露点，如阀门、窨井上。对于监测的管线不便设置直接点的尽可能以管线敞开井、阀门井、窨井等的井口地面结构直接观测。具体布点时应针对不同管线性质以及与基坑的距离关系，确定不同监测力度，密切观测其变形状况。
8.周边建筑物垂直位移、水平位移、裂缝监测
对3倍基坑开挖深度范围内的主要建筑物进行垂直位移监测，并注意裂缝观测。在基坑开挖施工以前对建筑物外观进行观察，对能布点的主要裂缝设置裂缝监测点进行观测。
9.含沙量测定
只需利用含沙量测定仪测定周边沉降管井内含沙量。
四、监测频率与资料整理提交
（一）监测初始值测定
为取得基准数据，各观测点在施工前随施工进度及时设置，并及时测得初始值，观测次数不少于2次，直至稳定后作为动态观测的初始测值。测量基准点在施工前埋设，经观测确定其已稳定时方才投入使用。稳定标准为间隔一周的两次观测值不超过2倍观测点精度。基准点不少于3个，并设在施工影响范围外。监测期间定期联测以检验其稳定性。并采取有效措施，保证其在整个监测期间的正常使用。
（二）施工监测频率
根据工况，合理安排监测时间的间隔，做到既经济又安全。根据以往同类工程的经验，拟定监测频率。最终监测频率须与设计、总包、业主、监理及有关部门协商后确定。现场监测将采用定时观测与跟踪观察相结合的方法进行。监测频率可根据监测数据变化大小进行适当调整。监测数据有突变时，监测频率加密到每天二～三次。各监测项目的开展、监测范围的扩展，随基坑施工进度不断推进。
（三）报警指标
监测报警指标一般以总变化量和变化速率两个量控制，累计变化量的报警指标一般不宜超过设计限值。工程报警指标须得到有关单位的确认。
（四）资料整理、提交及流程
在现场设立微机数据处理系统，进行实时处理。每次观察数据经检查无误后送入微机，经过专用软件处理，自动生成报表。监测结果当天提交给业主、监理、总包及其它有关方面。
现场监测工程师分析当天监测数据，及累计数据的变化规律，并经项目负责人审核无误后当天提交正式报告。如果监测结果超过设计的警戒值即向建设方、总包方、监理方发出警报，提醒有关部门关注，以便及时决策并采取措施。同时根据相关单位要求提供监测阶段报告，并附带变化曲线汇总图；监测工程结束后一个月内提供监测总结报告。
五、结束语
1）对于大面积深基坑的支护，可以采用合理监测方案，配合合理的设计与施工，变形控制可取得预期的效果。
2）在两级基坑支护中，二级基坑对一级基坑变形的影响较大，因此在两级基坑的设计及施工中应严格监测控制二级基坑的变形。
3）应随着测量仪器、测量方法等技术条件的提高，而随时更新监测方案。
参考文献
[1] 黄声享，尹晖，蒋征.变形监测数据处理[M]. 武汉：武汉大学出版社， 2004
[2] 工程测量规范 GB 50026-2007. 中国人民共和国国家标准[S]. 北京： 中国计划出版社，2008
[3] 建筑变形测量规范 JTJ 8-2007. 中国人民共和国行业标准[S]. 北京： 中国建筑工业出版社，2008
【关键词】高层建筑 基坑变形 监测
1.基坑介绍
某4栋高层建筑，附有二屋地下室及人防工程，基坑周边有众多房屋，基坑边缘离最近三间房屋距离分别为： 1.8m，楼4.2m，4m。基坑周围还有不少城市建设设施如电缆、水管等。
2.监测基准网与监测点
建立监测控制网的同时兼顾了施工放样的需要。
2.1平面监测网
由于建筑区内周边房屋密集，通视困难，因此采用了导线布网。受场地限制，在不受基坑变形影响的安全范围内布设的控制点（基准点）看不见基坑，看得见基坑的控制点（工作点）不在安全范围。考虑到工作点容易变形或受到破坏，常需恢复或重新测定工作点，因此，在初次布设控制点时基准点与工作点全部按四等一次布网共15个点，边长23～249m，导线网总长2.0391m。以1点坐标与1个方位角起算，平差计算后，最弱点点位中误差±2.5m，测角中误差±1.7’，边长相对中误差1/44000～1/200000。
2.2高程监测网
按一等水准布设基准网点7个（其中2个结点，1个起始点），闭合水准线路总长1.3 lm，精度评定为每公里水准测量偶然中误差±0.5m， 每公里水准测量全中误差±0.3m。
2.3监测点
在基坑周边土体、基坑周边建筑物、支护桩上，布设的监测点类型分别有沉降监测点、位移监测点、土体监测点、支护桩监测点。
3.变形测量
3.1平面变形测量
由于场地狭小，通视困难，其他观测方法不好采用，基坑支护桩监测点、土体监测点、房屋的监测点均按照极坐标法测量，观测时水平角按照四等导线观测要求，边长单向正倒镜共6次读数后取用平均值，加入红外仪的相关改正计算。
3.2高程变形测量
沉降监测点按照二等水准要求测量，几次测量结果的每公里水准测量高差中误差均小于±
1.3m，平差计算后的各点高差中误差均在±O.2m内。
4.测量结果的检校
4.1平面基准网
由于场地狭小，作为工作点使用的基准网点先后受到施工影响产生位移或被破坏。监测过程中，先后几次重新补点恢复。恢复时仍然以四等平面要求测量，起始数据采用基准网的点。几次恢复工作点后平差计算结果的最弱点点位中误差均小于±1.5mm，最大测角中误差±2.3”，最大坐标闭合差均小于2mm，边长相对中误差l/48000～1/136000。
4.2平面变形监测点
对以极坐标法测量的基坑支护桩监测点，仍按四等平面要求，将全站仪架在以极坐标法测定过的支护桩监测点上，后视测定过的支护桩监测点，测量基坑对面的支护桩监测点，检查基坑支护桩两监测点之间的直接距离。检查结果为检测点间平均距离为70m，直接量取的边长与在四等基准网点上测得的坐标反算边长比较，较差最大为1.6mm；直接测量监测点之间水平角与坐标反算水平角的最大夹角较差为7’’。
4.3高程基准网
以二等水准测量各高程监测点时，联测了3个一等高程基准网点，以2个点作起算，平差计算后，剩余的一个一等高程基准网点的平差数据，与已知的一等水准数据比较差O.1 mm。
5.监测结果与作用
5.1支护桩
当支护桩水平位移达到报警值时，减少了报警地段的监测间隔时间，设计施工上采取了硬化地面、减少地面渗水、加强地下水的排放、清除该地段上堆放的材料以减轻载荷、加设预应力锚杆等措施。加设预应力锚杆后，将水平位移的极限值控制在60mm内。采取了上述措施后，当基坑开挖到坑底时，支护桩水平位移累计值最大达到59mm后，不再继续位移而趋于稳定，基坑施工继续进行。
5.2周边土体
随着基坑的逐步挖深，采取放坡土钉挂网喷砼支护方法的土体向基坑内发生缓慢位移。在基坑挖深到设计深度的2/5时，位移5mm。因该地段需建施工用房与堆放施工材料会增加该地段载荷，建施工用房前挖走了该地段高约2.5m的土方，减少了该地段的载荷。载荷减少后，该地段土体的位移趋于平稳，直到基坑施工结束，新发生的土移累计不到3mm。
5.3周边地下设施
由于基坑周边地下设施覆盖在混凝土下，开挖工作量与开挖难度大，特别是地下电缆的开挖难度大，因而不容易对地下设施进行直接监测，而采取了对其地段的土体进行监测，通过该地方土体变化间接判定地下设施的沉降与位移状况，当其地段的土体沉降或位移达到报警值时，再进行有目标的开挖出地下设施后，对地下设施进行直接的沉降与位移监测。
实际监测结果为大多地段的土移未达报警值，少数地段的土移快达到报警临界值时趋于平稳，未进行地下设施的开挖工作，因而未在施工过程中因地下设施位移和沉降而增加其他的设计施工措施。到基坑施工结束，土体内埋设的地下水管、地下煤气管、地下电缆等地下设施均处于安全状态，所有地下设施运行正常。
5.4建筑物的位移与沉降的关联
离基坑近的周边房屋是重点监测对象，监测结果表明，所有房屋沉降均在允许范围内，房屋外观正常。
1工程概况
本项目位于城市中心地段，基坑南侧及东侧为城市道路，北侧为距离基坑边缘29m的12层建设银行办公楼，西侧为距离基坑边缘17m的8层高的商业大厦，基坑平面位置布置见图1所示。
本工程为地下两层，地上十七层（局部九层、六层）的钢筋砼剪力墙结构，集融商业、停车场、公寓于一体的综合楼，总建筑面积16809m2，建筑总高68.8m。
高层基础采用大直径钻孔灌注桩（端承桩），桩端支承于风化白云岩中，岩石极限端阻力为15000KPa。地下室底板标高为7.90m，实际挖土深度7.5～8.2m。
2工程地质及水文地质条件
根据本次勘察结构图，整个场地地基土除上部为厚度不一杂填土外，其下为坡残积地层，下卧为侏罗―白垩纪泥质粉砂岩。根据土的物理力学性质差异及其工程特性分述如下：
①层―填土（耕土）：褐黄色，主要以粘性土为主，偶夹风化碎石，局部地段为耕土层，该层成分杂乱，固结差，结构松散，厚度为0.9～5.1m；②层―粉质粘土：褐红、褐黄色，可塑状态、干强度低、韧性中等，局部为粉砂，厚度为2.3～6.2m；③层―风化泥质粉砂岩：褐红色及褐黄色，已基本风化成粉砂状，局部夹薄层强风化岩层呈碎块状，整块场地均布，厚大于21m。
场地地下水有基岩孔隙、裂隙承压水类型，地下水埋深为-5.1m，由大气降水及上覆盖土层孔隙水补给。
3基坑降水及围护方案
3.1基坑围护方案
因基坑周边为房屋建筑及市政道路，无放坡开挖条件，根据基坑深度、地质水文条件及周边建筑分布情况，拟采用以间隔式钻孔灌注护坡桩与土针墙联合支护方式，具体初步设计如下：
护坡桩拟采用φ1200m的C30混凝土钻孔灌注桩，桩中间距为2m，桩配筋为22Φ25，箍筋为φ8@200mm。桩顶标高为+0.20m，桩插入土基坑深度未定，需通过受力计算来决定。桩顶封闭圈梁采用宽1.2m，高0.6m。配筋16φ16，砼强度C30。
桩间设土钉墙，其主要技术参数如下：
1）土钉孔径：土钉钻孔直径为110mm，采用机械或洛阳铲成孔；
2）钻孔深度，在圈梁底往下3m高度内为1.5m，其余部分为2.0m；
3）钻孔间距：水平间距为2.0m，竖向间距为1.2m；
4）锚杆及布置：锚杆采用HRB335级热轧带肋Φ22钢筋；梅花形布置；
5）网片钢筋及喷射砼：采用φ6.5钢筋，间距250mm钢筋网片，喷射C20混凝土厚100mm。
3.2降水方案
基坑降水采用管井降水法，沿基坑设82眼管井，管井间距为8m，井深15m，管径为60cm。共设两个抽水泵站不间断进行抽水，使地下水位降到基坑底以下2m，以获得干燥的施工环境。
基坑围护布置如图1所示。
图1 基坑平面位置布置及支护图
4基坑支护受力检算
由支护的结构形式可知，主要由混凝土灌注孔桩承受基坑壁的荷载，因此关键是孔桩的受力检算。以下以承受最不利荷载处的孔桩进行承载力验算及确定孔桩入土深度，以确保结构安全，计算简图如图2所示。
孔桩最不利荷载处各土层的加权平均参数经计算为：φ=26°，c=16kPa，=19.3 kN/m3。其结构算简图如图2所示，考虑到基坑下的摩擦力，计算被动土压力系数时采用土与桩的摩擦角δ=2/3×φ=17.3°进行计算。
图2孔桩计算简图
4.1插入深度计算
桩后主动土压力系数，。
桩前被动土压力系数
主动土压力强度41.88kN/m2
u=(20×0.39+41.88)/77.39=0.64m
=8.2+0.64=8.84
=20×0.39×8.2+1/2×41.88×8.2=235.7kN/m
主动土压力合力作用点距桩顶距离a=(20×0.39×8.2×8.2/2+1/2×41.88×8.2×2/3×8.2)/235.7=5.1m
按下式进行计算：
将数据代入上式，整理得
解上式得：
所以埋深（计算出的值增加20%）：
t=1.2×5.54+0.64=7.29m
从计算可得，孔桩最少埋深为7.29m，综合考虑其它因素，施工时实际采用的埋深为13m。即桩总长为13+8.2=21.2m，经按13m入土深度进行稳定性复核，得稳定安全系数为2.1。
4.2进行孔桩最大弯矩计算
孔桩的最大弯矩处为剪力Q=0处，设从0点往下处Q=0，按下式进行计算：
因桩的中间距为2m，所以
4.2桩体抗弯强度校核计算、
混凝土抗弯强度为14.3N/mm2，钢筋抗拉强度为310N/mm2，桩半径为600mm，桩身均匀配筋为22根Φ25mm，主筋距桩中心距离为rs=570mm。则有效混凝土面积A=113×106mm2，主筋的截面积AS=10793.8mm2
受拉钢筋混凝土的相对面积为：
at=1.25-2a=0.39
桩的极限抗弯弯矩按下式计算：
＞
从以上的计算分析可知，孔桩的稳定性及抗弯强度满足安全施工要求。
5 变形监测
鉴于岩土工程的复杂性及本基坑工程的重要性，本工程采用信息化施工方法，边施工边监测，及时反馈监测结果，以掌握基坑边坡、周边建筑物沉降及变形情况，分析边坡稳定状况；观测围护结构在受土体分步开挖压力所引起的水平位移和竖向位移，以掌握围护结构分步受压的稳定情况，对位移数据及时分析，如位移过大时，及时分析原因，有问题及时解决。确保基坑及周边建筑物的安全。
1）观测项目的设定及观测办法
本工程根据设计和施工的实际要求，选择进行支护结构水平位移、竖向位移观测，周围建筑物和地下管线变形。在基坑每侧选择有代表性的6根护坡孔桩作为监测对象，设置水平位移及竖向位移观测点，观测点间距20～30m。在待观测的建设银行办公楼、商业大厦及其它构筑物上设置足够的观测点。
在基坑开挖深度3倍距离外设置监测基准点，采用自动安平精密水准仪及全站仪等仪器进行位移及沉降量的观测。
基坑开挖前测得初始读数。在开挖过程中，每天观测两次。如发现位移量较大或有突变时，则应加强观测，每间隔6小时观测一次；观测阶段由土方开挖开始至土方回填完毕。
将每次测定的位移及沉降量数据，填入表格，绘制各测点的位移量与时间关系曲线图。基坑回填完成后，再持续观测一周，每天两次，观测结果表明位移稳定后，停止观测，提交位移观测报告。
2）监测控制基准、警戒值
变形监测前根据本项目的客观实际情况和设计计算书，事先确定了位移及变形警戒值，据以判断变形、沉降是否会超过允许的范围，判断围护结构及建筑物是否安全可靠。否则需要改变施工顺序或调整支护设计参数。因此，确定监测项目的警戒值是至关重要的。
根据设计及规范要求，并结合我方多年实践经验，确定警戒点及警戒值：
a）警戒点：S-T曲线的突变点为警戒点，出现警戒点时应及时反馈信息。
b）警戒值：经综合考虑本工程允许最大水平及竖向位移量为30mm，当天最大水平及竖向位移量不超过3mm。
3）监测数据处理及信息反馈
随施工进度严格按要求进行上述各施工监测内容，监测人员根据开挖部位、步骤及时监测，及时绘制测值随时间变化图、速度变化趋势图、加速度变化趋势图，并依据变化曲线及速率判断相应测点的变化趋势，及时反馈于施工，必要时采用回归分析推测测试终值。
数据整理：把原始数据通过一定的方法，如按大小的排序，用频率分布的形式把一组数据分布情况显示出来，进行数据的数字特征值计算，离群数据的取舍。
数据的曲线拟合：在取得一定监测数据后，绘制位移时态变化曲线图，然后寻找一种能够较好反映数据变化规律和趋势的函数关系式，对下一阶段的监测数据进行预测，防患于未然。当检测数据出现警戒点或变形量超过警戒值时，分析原因，及时采取补救措施，必要时修改支护设计参数。
4）测试结果及分析
通过监测数据记录可看出，基坑开挖到底部后，围护孔桩达到最大桩顶位移，本项目最大值为靠近建设银行办公楼侧的一个观测点，其值为8.6mm，其余观测点的数值在3.5～7.9mm之间，均未超出安全区域。在进行基坑开挖初期，位移变化显著，后期逐渐减少直到停止，施工中没有产生位移突变现象。
周边建筑和管线监测记录表明，沉降量最大值为3.1mm，说明基坑土体处于稳定的安全状态。
6结束语
在本项目的支护设计中，针对周边建筑情况及地质构成，选择了使用钻孔灌注桩结合土针墙的综合支护方案，并对钻孔灌注桩的插入深度进行了计算。同时也对钻孔灌注桩的抗弯强度进行了验算，确保施工安全。
在后续基坑土方开挖及地下楼层施工过程中，基坑边坡未发生土方坍塌及支护变形超警戒值位移及其它危及施工安全的现象，证明采取的基坑围护方案是安全有效的。
参考文献
关键词：基坑；变形监测；沉降；预警值
我国经济的迅速发展，城市建设更是突飞猛进，城市用地越来越紧张，城市建筑向空中发展，地下室应用更加广泛，深基坑愈来愈多，基坑支护方式各种各样。基坑周边环境复杂，地下管线多且无具体管线图纸，为保证周围建构筑物、道路、地下管线及支护结构本身的安全，在基坑土方开挖过程中，对支护桩桩顶水平位移、坡顶土体沉降、基坑周边地下水位、基坑周边建筑物及地面沉降等项目进行了严密监测。对基坑及周围建筑物进行变形监测，随时掌握基坑维护结构的位移情况，对可能出现的工程隐患及时预报以采取有效措施，避免基坑开挖及日后基础施工时重大事故发生，减少事故带来的各种损失。在规范中，变形根据不同基坑的等级有不同的临界值，一旦超过临界值就要向施工单位汇报，以便及时采取措施防止基坑出现塌方或滑坡等险情。
1、工程概况
邯郸新世纪扩建三期工程位于邯郸市中华大街与展南路交叉口东南角。总建筑面积约为126584平方米，由一栋主楼和裙楼组成，主楼地上40层，地下3层，框架核心筒结构，筏板基础，裙楼地上8层，地下3层。
基坑长约164.6m，宽约61.2m，开挖深度20.0m，基坑南侧采用钢筋混凝土地下连续墙+锚索支护形式，其它三侧采用上部4.3m土钉墙支护，下部钢筋混凝土连排方桩+锚索支护形式；采用管井进行降水。
2、本项目监测的内容及目的
基坑支护监测的目的：
（1）为基坑开挖、支护信息化施工提供有利的科学依据；
（2）通过监测，保护周边建筑物、道路及市政设施的安全。
本次变形观测主要内容包括：
（1）基坑坡顶水平、竖向位移监测；
（2）土方开挖施工中的监测；
（3）基坑工程施工中对周边管线的监测；
（4）对周边建筑物、道路及市政设施的监测；
（5）深层水平位移监测；
（6）锚索内力监测。
通过对监测取得的数据及时分析，可以及时了解基坑边坡变形及邻近建筑物的沉降变形状况，以便及时采取恰当的补救和控制措施。
3、本项目监测的方案及实施过程
3.1监测点的布置
（1）深层水平位移监测点布设：
紧贴基坑外侧 0.5M 预埋有定向刻槽的 PVC 塑料的测斜管，监测点水平间距40m，共计埋设 11 个测斜孔，为准确地测出土体的水平位移，测斜管的埋置深度必须稳定层位管长约为 20-22M，逐个进行编号。通过测斜仪观测各深度处水平位移。
（2）基坑周边布设沉降及位移观测点43个。
（3）水位孔布置：共布置 12个观测井，深22米，逐个进行编号凳记。
（4）建筑沉降观测点设置
施工前，在基坑四面的居民楼下共设约 41个沉降观测点，施工期间对基坑北侧与南侧的建筑物进行严密观测，确保建筑物在基坑施工过程中的安全。
（5）管道沉降点布设
施工前，在人民路距离基坑附近的地面布设34个地面沉降观测点，施工期间严密观测，确保管道安全。
（6）锚索内力监测点布设
每层锚索的内力监测点数量应为该层锚索总数的2%，并不应少于3根。采用锚索测力计，测力计的量程宜为对应设计值的2倍，量测精度不宜低于0.5%F・S，分辨率不宜低于0.2%F・S。锚索施工完成后应对专用测力计进行检查测试，并取下一层土方开挖前2天获得的稳定测试数据的平均值作为其初始值。
3.2监测时间及频率
基坑工程监测工作贯穿于基坑工程和地下工程施工全过程，当基坑开挖深度≤5m时监测频率为1次/2d；当基坑开挖深度为5～10m时监测频率为1次/1d；当基坑开挖深度>10m时监测频率为2次/1d；底板浇筑后≤7d时2次/1d，7-14d时1次/1d，14-28d时1次/2d，>28d时1次/3d。
当基坑发生以下情况时应加密监测：
监测数据达到报警值；监测数据变化较大或者速度加快；存在勘察未发现的不良地质情况；基坑及周边大量积水、长时间连续降雨、市政管道出现泄露；基坑附近的荷载突然增大或超过设计允许值；支护结构内力突然增大或出现开裂；周边地面突发较大沉降或出现严重开裂；临近建筑突发较大沉降、不均匀沉降或出现开裂；基坑底部、侧壁出现管涌、渗漏或流沙等现象。
3.3基坑边坡变形监控的预警值及水位监控
（1）基坑变形的预警值
1-1剖面墙顶水平位移20mm，变化速率1mm/d，连续3天；坡顶水平位移30mm，变化速率2mm/d，连续3天。2-2剖面桩顶水平位移25mm，变化速率2mm/d，连续3天；坡顶沉降30mm，变化速率2mm/d，连续3天。
（2）观测井水位发现超过1.0m的异常波动时应及时报告，并分析原因及采取相应措施。
3.4邻近建筑物沉降控制及邻近管道变形控制
（1）根据《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011 中第 5.3.4 条规定，建筑物允许变形值应符合下表：
（2）沉降速率控制连续 3日沉降速率达到 1mm/d 或肉眼发现建筑物裂缝急剧扩张，应预报警。
（3）邻近管道累计沉降达 30mm（管道支架间距 L 的 5%）连续 3 日沉降速率达到 1mm/d 或实际发现管道漏水、漏气，应预报警。
4、最终成果和技术总结
全部观测工作完成之后，认真检查全部观测成果，并结合开挖、地质、气象等外界相关因素分析成果，绘制各种图表，按要求编写正式监测技术总结报告书，提交全部技术资料和报告。通过对施工现场基坑的变形监测，及时发现存在的安全隐患，加以预防和处理，确保下一步工程顺利地实施。
参考文献：
[1]陈宏东等，深挖填土基坑监测及安全性分析[J]，广西大学学报：自然科学版，2010.4（2）：204-209
本文针对沈阳地区地铁车站深基坑施工过程中围护结构及周围地表变形特性研究相对薄弱的现状，借鉴前人研究软土基坑变形特性的途径，以沈阳下深沟站地铁车站深基坑工程为依托，通过现场监测手段对基坑的变形特性进行研究。监测数据显示在钻孔灌注桩与钢支撑联合支护条件下基坑的围护结构变形和周围地表沉降能够得到很好的控制，围护结构和周围地表变形具有较强的时间效应，变形量随时间逐渐增大，土方开挖阶段桩体变形不大且成随机性，在开挖完成45天后桩顶至埋深13m侧移大体相等，向下至桩端侧移量逐渐接近为零。
关键词：深基坑工程；基坑变形；支护结构变形 ；桩体变形
中图分类号：TV551文献标识码： A
0引言
21世纪以来，我国现代化进程持续快速发展，城镇化程度不断加强，城市地下空间的开发与利用逐渐成为缓解城市空间资源急缺困境的重要途径。为了减轻城市的巨大交通压力，从20世纪后期我国开始发展地铁建设，但大部分地铁建设多集中在东部沿海地区，由于这些地区为软土，导致我国目前关于地铁建设的相关资料多以软土为主要研究对象[1-3]。近年来，东北地区地铁建设的迅猛发展，哈尔滨、沈阳、大连、旅顺、长春已经或即将进行大规模的地铁建设，已有的资料只具有借鉴意义，没有实际应用可行性，因此迫切需要对东北地区深基坑变形特性进行研究，为地铁建设提供有利的保障[4-6]。这对沈阳地区乃至东北地区地铁车站深基坑及其他类似基坑工程的设计和施工具有重要的指导意义。
1.工程概况
沈阳下深沟站从里程桩号K20+323.600起至里程桩号K20+493.100止，中心里程为K20+390.000，车站总长169.5m，标准段净宽17.3m。本车站为明挖岛式站台车站，车站设置四个出入口（预留两个）、两个风道及一个消防专用通道等附属结构。有效站台宽度10m，双层双跨局部三跨的箱形框架结构，顶板覆土约3.5m，底板埋深约17m，基坑宽度19.5~23.5m。
1.1场地地层及岩性特征
依据区域地质资料以及详细勘察结果，拟建场地地貌单元属浑河新冲积扇。地面基本平坦，钻孔孔口标高45.07m~46.08m。具体的地基组成见表1。
1.2水文地质条件及围护结构设计
拟建场地地下水类型属第四系松散岩类孔隙潜水，下深沟站基坑地下水的补给为侧向迳流。地下水总体流向为由东北向南西。勘察期间水位埋深12.4~14.8m。
基坑采用800@1200mm钻孔灌注桩加内支撑作为支护结构，内支撑为609，t=12钢管支撑，桩顶设800×800mm冠梁，桩间采用挂网喷射混凝土保持桩间土稳定。
表1 场地地基土的组成
Tab.1 site foundation soil composition
地质年代 地层代号 层底标高（m） 岩体名称 岩性
Q4m1 ① 43.39~45.26 粉质粘土 黄褐色~灰褐色，偏松散，稍湿。
Q41al+pl ④1 19.68~23.81 粉质粘土 棕黄色~褐黄色，硬塑局部软塑。
Q41al+pl ④1-1 粉质粘土 深灰色~灰黑色，硬塑局部软塑。
Q41al+pl ④2 粉细砂 浅黄色~灰褐色，中密，稍湿，粘性土含量约为20%
Q41al+pl ④4 砾砂圆砾 浅黄色~黄褐色，中密~密实，含粘性土约15~30%
Q32al+pl ⑤4 10.03~14.49 砾砂圆砾 黄褐色，中密~密实，饱和，含粘性土约为10-20%
Q2gl ⑦1 泥砾 褐黄色，密实,饱和，粘性土含量较大，约为20~25%
2车站变形监测资料
2.1桩体变形监测
测斜是基坑工程中主要量测项目，也是最能够直接反映围护结构安全状况的量测项目[7]。观测点布置时，在车站主体两侧的围护桩中，对称布置观测点，深度与桩长等深，竖向两米一个，长短边中点。其布设示意如下图1所示：
Fig.1 Piles deformation monitoring arrangement
2.2支撑内力监测
采用轴力计来监测其支撑轴力的变化，轴力计安装在钢管支撑两端，有专用的支持器以保证加装了轴力计的钢管支撑的正常工作。
3监测结果分析
3.1 开挖过程中桩体变形
分别取桩体cx4，cx6，cx12在开挖过程至三个不同深度时的桩体横向变形监测资料，及开挖完成后第15、30、45、60、90天的桩体侧向变形实测资料，绘成下图所示变形曲线。
（a）开挖阶段（b）开挖后
图2 桩体cx4在不同阶段的变形
Fig.2 Pile cx4 deformation at various stages
（a）开挖阶段（b）开挖后
图3 桩体cx6在土方开挖不同阶段的变形
Fig.3 Pile cx6 deformation at various stages
（a）开挖阶段 （b）开挖后
图4 桩体cx12在土方开挖不同阶段的变形
Fig.4 Pile cx12 deformation at various stages
桩体变形实测表明：在基坑开挖阶段，桩体侧向变形基本能够控制在1mm以内，绝大部分在0.5mm以内，并且桩体变形呈现出向基坑内外交替变换的特征[8-9]。
当开挖完成约45天左右后，受土体流变性及应力重分配的影响，桩体变形得到充分发展，具体表现出：桩顶至桩埋深13m左右，变形大体相等；桩埋深在13m以下至桩端侧向变形逐渐接近为零。
当开挖完成后2个月后桩体变形速度明显降低，变形量趋于稳定。
(a) 测点2075 (b) 测点2077
(c) 20584测点(d) 2078测点
图5轴力监测
Fig.5 axial force monitoring
3.2 钢支撑轴力变化
本基坑预应力施加为设计轴力的50%，根据深基坑工程施工过程中轴力计监测轴力数据，绘出不同支撑轴力变化曲线，试图分析钢支撑轴力变化规律。图5分别选取典型轴力监测数据描述了钢支撑预应力施加后轴力计的轴力变化曲线：
轴力监测数据显示，钢支撑轴力设计值与实际监测值有较大的偏差，钢支撑实际所受轴力约为设计轴力的1/3~1/5左右。
4 结论
（1）通过对桩体变形曲线的表明，在开挖最初阶段桩体变形呈现出随机性，而后随着一段时间的变形累加在大约45天左右桩体变形表现出：桩顶至桩埋深13m左右，桩体变形大体相等；桩埋深在13m以下至桩端侧向变形逐渐接近为零。当开挖完成后2个月后桩体变形速度出现明显降低，其变形量逐渐趋于稳定，此段时间桩体最大侧移量控制在5mm范围内。
（2）轴力监测数据显示，钢支撑轴力设计值与实际监测值有较大的偏差，钢支撑实际所受轴力约为设计轴力的1/3~1/5左右。对今后同类问题具有一定借鉴意义。
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关键词：裂缝；临界状态；监测；异常；被动区加固
1前言
沿海城市，其地质情况复杂，普遍为高灵敏度淤泥质软土，地下室基坑支护、土方开挖阶段隐藏着很大风险。设计方、开发商、施工方对地下室基坑支护的经济合理与土方开挖施工的安全保障常有分歧，难以准确把握。我司根据多年该类基坑施工经验结合土方开挖监测手段，在成本控制与安全保障之间取得较好的平衡，以下是刚完成的一项令各方满意的成功施工案例。
2工程概况
2.1沿海城市某工程，场地现为农田，工地西南侧临近城市供水管道，东侧与同类型建筑新完基础相邻（中间隔一条临时马路）。设计开挖深度为3.90m(至地下室底板垫层底)，4.80m(至地下室承台垫层底)，见表1。
2.2地质概况
2.2.1 根据岩土工程勘察报告，基坑开挖深度影响范围内的土层由上而下依次为：粘土（地表下约1.5m厚）；淤泥
2.2.2水文地质情况：场区地下水属孔隐潜水型，其赋水介质为粘土、淤泥具微弱透水性，地下水径流条件差，水量小，直接受大气降水补给，勘察期间测得钻孔的地下水位埋深0.30～1.80m。不需要做孔隙水压力测试。
2.3 基坑支护情况概括：东侧，3道Ф48×2.5锚管L=12000@1000；西、北部六排Ф600
@500（L=13.5 m）水泥搅拌桩重力式挡土墙，上设冠梁；西南角（距离城市供水干管仅5.2m）做钢筋砼内支撑加主动区七排Ф600@500（L=15 m）水泥搅拌桩。
3监测方案
3.1监测布局(图1)
3.1.1土体深层水平位移监测：沿基坑四周设7个土体深层水平位移监测点孔深为16m/孔，观测土体深层水平位移。
3.1.2水平位移及沉降监测：沿基坑周边预设每15m设一水平位移、沉降观测点，监测施工期间水平位移及沉降。
3.1.3支撑轴力测试：根据设计方案在第一道支撑布置2组轴力监测点。
3.2监测内容及控制值详见表2。
3.3现场监测
3.3.1土体深层水平位移
设备：航天部CX-03E型测斜仪、测斜管、探头等。误差4mm／15m。
PVC测斜管埋设：根据选定位置，钻机成孔，埋放测斜管；校准方位，中细砂封孔，砌砖槽保护。两管连接时槽口须对淮，外用胶带封住。校准方位时须将槽口对准所测水平位移方向(与支护墙墙面垂直)；因测斜管用钻机成孔的方式埋设，测斜管与土体间还未密实，此时所测的数据没有意义，待两天磨合后再进行初次读数；在挖土期间以1次／天，其它时间以1次／3天的频率进行监测，异常情况跟踪监测；当土体深层水平位移值大于或等于设计报警值时，密切关注、及时分析并向有关部门汇报，必要时采取紧急应对措施。
测量方法：测量时，将测斜仪探头轻轻滑入预埋的测斜管底部，自下而上每隔0.5m
测量一次，直至管口。然后将探头旋转180°，重复上述步骤再测一次，两次测量的各测点应在同一位置上。
3. 3.2地表水平位移及沉降监测
用以监测支护结构及周围环境地表水平位移及沉降。
1）水平位移
① 地表水平位移观测采用极坐标法进行观测，即每次观测时将仪器置于工作点上后定
向，再逐一对每个测点测出角度、边长计算其坐标，采用坐标判定位移量。
② 仪器：J2经纬仪
③ 基准点及测标埋设：
地表水平位移基准点设置在坑外不受基坑开挖影响的稳定区域处，且视野开阔，用直径20rnm，长l.5，用大锤打入地下四周用水泥砂浆填实。并设置两个水平位移观测基准点，另一点作为校准。水平位移测标的埋设，沿基坑边间距每15 m设置一个水平位移观测点，先用电锤在基坑边的压顶上钻孔，然后放入长200 mm~300mm、直径20 mm~30 mm的圆头钢筋，四周用水泥砂浆填实即可。
2）沉降
① 沉降观测采用二等水准测量施测，逐一对每个测点进行观测，最后计算其高程，相邻二次观测成果进行比较，判定其沉降量。
② 仪器：高精度自动安平水准仪，2m长铟钢尺。
③ 基准点及测标埋设：
沉降基准点设置在4倍基坑开挖深度以外，不受基坑开挖影响的稳定区域处，且视野开阔，用直径20 mm，长1.50m，用大锤打入地下四周用水泥砂浆填实。沉降基准点应设置两个基准点，另一点作为校准。并在近处均匀布设若干工作基点，以方便观测和保证精度。沉降测标的埋设，沿基坑边间距每15m设置一个沉降观测点，先用电锤在基坑边的压顶上钻孔，然后放入长200mm~300mm、直径20 mm~30mm的圆头钢筋，四周用水泥砂浆填实即可。
3. 3.3支撑轴力监测
1)钢筋计埋设：在水平支撑梁钢筋笼扎好后，按照埋设位置，把支撑粱钢筋笼的主筋对称的二根各割去一段长约20cm。用电焊把各只钢筋计搭焊在所割钢筋上，要求悍接长度大于10d(d为钢筋的直径)。每个测点截面上下对称埋设二个钢筋计，钢筋计电缆线集中保护；在钢筋计安装完毕后，进行安检测试一次，待水平支撑梁砼的强度达标后，对钢筋计进行初测。
2)测量仪器：采用振弦式读数仪。
3. 3.4土钉抗拔试验
1）加载设备
采用ZY-30型穿心千斤顶和手动压力泵加载，用Y S- l型数字液显压力表直接测读实际加载值，压力表灵敏度为lkN。为了试验的需要，将土钉接长600mm，并要求将土钉周边喷射混凝土层凿开，加强筋割断，以使土钉符合工程实际受力条件。
2）位移量测
在土钉顶端安装一只百分表，用以量测各级抗拔荷载作用下土钉的上拔量。固定百分表用的基准杆(Φ48钢管)直接焊接在邻近的士钉上，以保证位移量测的精度。
3）试验方法
试验参照《基坑土钉支护技术规程》(CECS96:97)中有关规定进行。
4操作流程
4.1在土方开挖前按设计布局埋设PVC测斜管。
4.2在基坑外土体上设置地表水平位移及沉降监测点，沉降基准点设置在4倍基坑开挖深度以外，不受基坑开挖影响的稳定区域处。
4.3支撑施工时埋设钢筋应力计2组。
4.4土钉抗拔试验。
4.5土方开挖，同时进行观测。在挖土期间以1次／天，其它时间以1次／3天的频率进行监测，异常情况跟踪监测。
4.6观测数据一般应当天填入规定的表格，并及时提供给施工、建设、监理、设计等单位。
4.7监测工期由基坑开挖开始，一般当主体结构施工至±0.000高程时止，变形正常情况下可以提前结束。基坑监测结束后15d提交监测报告。（见图2）
5异常及应对措施
5.1地表开裂
5.1.1在土方开挖到一定深度（约2m）时，基坑附近的地表观察到许多平行于基坑的裂缝，此时土体深层水平位移值并未报警，这阶段土体变形还在容许范围内，但要随时观测引起重视，并采取相应措施。
5.1.2相应措施
1）及时用水泥浆将裂纹灌密实，以免地表水渗入。
2）基坑周边严格控制施工荷载，严禁超载，并不得扰动土体。
3）若场地条件容许，对主动区顶部进行适当卸土。
5.2局部崩塌
5.2.1当土方开挖到接近设计深度（约3.5 m）时，南面仅做锚杆支护或搅拌桩复合土钉墙支护的开挖段（长约12 m）发生局部崩塌，这时深层水平位移值已经超过警戒值，这说明基坑支护处于塌方的临界状态。此时赶紧停挖，并采取紧急措施。
5.2.2紧急措施
1）对局部崩塌段立即回填，并静置一段时间；
2）对被动区加固：打入垂直花锚（深度至深层水平位移值为零处，本工程L=10 m）并灌浆；
3）若场地条件容许，对主动区顶部进行适当卸土（本工程卸土深2 m左右，宽5 m）；
4）对于过于经济的设计方案，报请监理、业主与设计等各方主体共同重新补强，根据不同情况有：
① 增加一道水平锚杆；
② 在被动区打槽钢桩，顶部用槽钢焊接形成整体并加斜撑；
③ 重新设计1~2道内支撑。
对于群楼，在采取上述措施的同时，可依托已施工并达到设计强度的基础逐步向前推进。
6结束语
该工程在土方开挖工程中，因与监测紧密结合，虽然在东北一小段发生局部（该段土体已受相邻工地扰动，基坑支护设计又是仅做锚杆支护）崩塌的险情，经与设计、监理、业主等方沟通，结合以往施工经验，及时采取了4.2.2.1）、2）、3）等措施，用较少的投入在最短的时间内安全的完成了基坑施工。因为将支撑轴力监测与土体深层水平位移监测有机的结合指导施工，工地西南侧的城市供水管道安然无恙。类似工程基坑支护施工一般在11000~13000元/m，该工程仅合7800元/m，基础施工总体进展顺利，在安全、质量、进度等方面均取得了良好的效果，受到业主、设计和监理等各方的好评。
参考文献
[1] 浙江省建筑基坑支护规程.DB33/1008-2000.
[2] 建筑基坑支护技术规程.JCJl20-99.
关键词：深基坑 沉降 数值模拟
本章主要结合实际工程的现场原位测试试验，通过实测数据与数值模拟结果的对比，分析了桩内支撑支护形式下基坑周边土体的水平位移及地表的沉降变形规律，并确定了FLAC3D在模拟软土地区基坑开挖对近邻建筑物及周围地表沉降变形影响的设计参数。
1.工程概况[1]
某招商大厦位于浦东新区陆家嘴路，靠近浦东大道和浦东南路交汇处，基坑平面形状接近长方形，面积为70×90=6300m2, 周长约为340m，开挖深度自然地面以下10.3m，局部电梯井部位为13m。大厦南面为陆家嘴路，是一条交通要道，还有一些重要管线需要重点保护，东面在基坑开挖阶段为正在建造的银都大厦，其基础为桩基础，基坑开挖深度约为6m，围护结构采用3.3m宽的水泥搅拌桩，围护桩离招商大厦基坑较近约为7m，其余两侧场地空旷。
2.工程地质条件
场地地貌类型属滨海平原，根据勘察报告提供的基坑周边各个探孔的地面标高平均值为2.80m（吴淞口系统）。
（1）人工填土：多为建筑垃圾，由碎砖、木桩、混凝土基础和一部分塘泥组成，松散。填土厚度在1.0～3.0m深度范围内。
（2）灰黄色粉质粘土：很湿～饱和，可塑，局部夹少量薄层粉土，含少量铁锰结核。该层顶板埋深1.0～3.0m，厚度1.8m，局部因建筑基础（或地基）埋藏较深而厚度较小，锥尖阻力 一般为0.66MPa。
（3）灰色淤泥质粉质粘土：饱和，流塑，含腐殖质。此层土夹粉土、粉砂。本层土是上海地区典型的软土层，为高灵敏度粘性土。该层顶板埋深2.7～3.7m，厚度3.6m，锥尖压力 一般为0.55Mpa。
（4）灰色淤泥质粘土：饱和，流塑，含腐殖质。此层土顶部夹少量粉土。本层土是上海地区典型的软土层，为高灵敏度粘性土。厚度为11.1m，锥尖压力 一般为0.53MPa。
3.支护形式
本工程施工时，浦东地区对环境的要求还不是很高，除陆家嘴路一侧对变形要求较高外，其他三侧都没有特别要求，经过技术和经济比较后，在场地一侧采用直径Φ1000的刚度较大的钻孔灌注桩，其他三侧采用Φ800的钻孔灌注桩，在灌注桩背后采用水泥土搅拌桩止水。
4．数值模拟过程
基坑开挖时，为更接近真实工况，并减小瞬间卸荷对土体变形的附加影响[2]， 为了数值模拟完全按照真实情况安排模拟顺序，基坑开挖过程的数值模拟具体实施流程如下：
（1）对开挖前的土体进行重力作用下平衡计算，获得土体初始应力状态；
（2）进行基坑开挖的模拟，基坑开挖共分三步进行：
①开挖至-2.15m处，施工第一排钢支撑；
② 开挖至-5.65m处，架设第二道支撑；
③ 开挖至-10.0m处。
5. 数值模拟结果与试验结果的对比
5.1 基坑周边地表的的变形比较
从整个模拟过程看，可将基坑开挖过程分为三步，以下是各步开挖结束后基坑周边的竖向位移的实测数据和数值模拟数据进行对比分析，结果如下：
（1）第一步开挖
第一步开挖实测与模拟值对比，数值模拟沉降比实测地表沉降大，随地表与基坑边缘距离的增加，沉降量随之增大，达到最大沉降值后，随地表与基坑边缘距离的增大，沉降位移越来越小；这说明基坑开挖只对在一定范围内的土体产生沉降影响，超出一定范围影响就不明显了。第一步开挖时，1/4基坑土体竖向位移等值线，基坑影响范围内的地表沉降情况，最大沉降都发生在基坑边缘的中部，向坑角影响逐渐减小。基坑实测最大竖向沉降位移值为26.7mm，而最大沉降模拟值为33.1m，增大了18.7%。
（2）第二步开挖
第二步开挖实测和模拟沉降对比和竖向位移等值线所示，其排桩后沉降整体分布形式类似“勺”状，这是由于排桩和第一层钢支撑施加的预应力有效地减小了支护面上部土体的水平位移和沉降变形。在距基坑0～8m范围内，地表随距基坑边缘距离加大，竖向位移增大；在8m以外范围随与基坑边缘距离增大，竖向位移减小。基坑最大变形位置还是在基坑的坑壁，基坑中间位移最大，而在坑角处位移减弱，影响不明显，隆起最高处在基坑中心位置。基坑实测最大竖向沉降位移值为38.5mm，而最大沉降模拟值为43.9m，增大了12.3%。
（3）第三步开挖
第三步开挖实测和模拟沉降对比和竖向位移等值线，实测和模拟的沉降规律与前两步相同，最大位移区间外移到距基坑边缘9～11m处了，可以观察到地表与基坑距离大于基坑开挖深度3倍远处，影响几乎殆尽。与基坑不同距离的地表沉降情况，最大沉降都发生在基坑边缘的中部，基坑底部最大变形去有基坑中心移到排桩桩底，其附近的土突起最为严重。基坑实测最大竖向沉降位移值为49.6mm，而最大沉降模拟值为56.7m，增大了12.2%。
通过三步开挖后沉降的实测结果和模拟结果进行分析，最大竖向位移区域随开挖步数增加向远离基坑边缘移动，不过最大沉降增加比减小，说明基坑随开挖土体变形速度减小，数值分析的结果比实测值稍大。模型预测曲线整体上反映了实测沉降，可以确定合理设计参数。
6.结论
通过上述计算分析，在本工程地质条件下可得出以下结论:
该基坑紧邻铁路临时运营线,基坑开挖尺寸为72.8m8m,开挖净深度为7m。地质情况自上而下主要土层为:黏土、淤泥、黏土。水文情况:地下水动态变化主要受大气降水影响,地下水埋深为0.3～1.0m,水质对混凝土无侵蚀性。由于该基坑紧邻铁路,且施工地点为典型的软土地质条件,基坑支护采用劲性水泥土嵌合钻孔桩联合支护系统。考虑到该基坑所处的特殊软土地质结构及采用的基坑支护方式比较特殊,周边还有铁路沿线需要保护,需要对基坑的变形进行控制,因此很有必要在施工期间进行监测和控制。
2监测项目
由于该基坑紧邻铁路临时运营线,考虑到对铁路既有线路的保护和该地软土的地质环境,基坑工程安全等级属二级基坑监测项目,重要性系数为1.0。
该基坑影响范围内的监测项目包括:
(1)周围环境监测
人工巡视和观察周围房屋等建筑物和土体表面裂缝等。
(2)地下水位监测
布置水位观测井,观测水位变化。监测的水位能同时反映上层不透水层和下层透水层的水位变化。
(3)边坡土体地表变形监测
用测量仪器量测边坡土体及顶部的水平位移和沉降。
其具体的测点布置和精度要求见表1。
3监测仪器的布置
基坑监测仪器布置如图1,量测数量如表2。仪器的布置情况如下。
(1)在远离基坑(大于5倍的基坑深度)的地方设两个位移观测基准点。基准点应在基坑开挖前设定。
(2)铁路路基边缘位移、竖向位移监测点:沿铁路路基每10m设一个。
(3)基坑边缘位移、竖向位移监测点:沿基坑周边每5m设一个。
(4)地下水位监测:沿基坑周边每10m设一处观测孔,水位观测孔的深度同基坑开挖底面监测孔。
(5)基坑坡面不同深度处的水平位移,沿基坑周边每5m设一处土体深层水平位移观测点。
(6)基坑内外侧关键部位每根桩内布设2支钢筋计,钢筋计与钢筋笼主筋对接。
4监测仪器设备
选用的监测仪器简况如下:
(1)沉降监测采用日本TOPCOM公司的精密水准仪AT-G2,配以铟钢水准尺。
(2)水平位移监测采用TOPCOM全站仪GTS-600,其主要技术指标为测角精度″,测距精度2mm + 2ppm),最大测程九棱镜5000m;
(3)支护桩及土体深层水平位移观测采用中国航天工业三十三研究所出产的CX-03型测斜仪,测量系统总精度为mm/15m。
(4)水位观测采用国产TS1001水位计,测量精度高。
5监测项目报警值
在基坑开挖施工监测中,对每一监测项目必须确定报警值,当其实测值及变化量接近或达到该报警值时,就可能对施工和周边环境的安全构成威胁,此时需要及时向设计、监理和施工部门通报,以使各方面严密关注和制定应对措施。根据设计要求和有关规范的规定,并参照以往的工程实践经验,确定上述各监测项目的报警值如下:
(1)沉降
铁路路基垂直沉降量不大于20mm,沉降变形速率达到3.0mm/d;基坑边坡坡顶垂直沉降量不大于40mm,沉降变形速率达到3.0mm/d。
(2)水位
基坑开挖引起坑外水位下降不得超过2000mm,每天发展不得超过500mm,基坑开挖引起坑内水位下降要保证地下水位低于基槽1000mm;监测数据绘制成曲线形式,综合分析地下水位的变化,在必要的位置增设监测点。
(3)水平位移
基坑坡顶水平位移量不大于0.006H(H为基坑开挖深度),水平位移变形速率达到5.0mm/d。
(4)土体深部位移量
土体深部位移变化曲线出现明显的拐点变化。
6监测结果分析
(1) 水位监测
沿基坑周边布置了23个地下水位监测点,基坑开挖期间每周监测两次,并及时绘制地下水位―时间变化曲线和地下水位速度变化曲线。本文选取基坑北侧AB段两端的SN01、SN15,以及中段的SN08;基坑西侧中段的SW03;基坑东侧中段的SE03这五个具有代表性的点做出说明,如图2、3。监测结果表明,基坑开挖后水位有所下降,但变化幅度较小,并能达到稳定状态。地下水位的变化幅度及速率均在控制范围之类。
(2) 地面沉降监测
为了保证对铁路沿线的保护,在铁路沿线基坑开挖影响范围内(约150米),每隔10米布设一个沉降观测点。选取铁路两侧及中间距基坑最近沉降观测点的数据进行分析。基坑开挖造成铁路路基一定的沉降变形,在中间段距基坑距离最近点(CT08测点)的沉降值最大,但沉降的累积量和变化速率都在预设的监测报警值范围以内。说明该支护结构很好地起到了对基坑开挖影响范围内铁路沿线的保护。
同时,在基坑边坡的围护结构上每隔5米设置沉降观测点,通过对其沉降观测表明,基坑北面AB段中部的沉降变化累计值及速率最大。这是由于基坑东西向跨度较大,且南面采用放坡开挖导致基坑北面无法采用内支撑,但此处的沉降累计值及变化速率均在设置的警戒范围以内,对边坡的稳定性没有明显的影响。说明该支护模式有效地维持了该边坡的稳定,保证了施工过程的顺利进行。
(3)基坑表面水平位移监测
在铁路沿线受基坑开挖影响的约150米范围内,每隔10米布置一个水平位移监测点,共布置了15个。由于铁路是该项目中重点保护的构筑物,在基坑施工期对其进行了全面的水平位移监测。监测结果表明,其中距离基坑最近的一个测点的水平位移量最大,该处处于基坑北面AB段的中间位置,与沉降监测最大值部位相同。所有监测点的累积水平位移量和变形速率都没有达到设置的预警值,故基坑采用的支护方法能够有效地围护基坑稳定,保护临近构筑物。
为了维护基坑结构的稳定,必须对基坑顶部结构进行水平位移监测。选取具有代表性的坡顶水平位移监测点,分析其水平位移随时间的变化规律可以发现,在基坑支护体系北面AB段的中间部分位移累积变化量最大,达到30毫米左右,尤其是基坑刚开挖阶段的位移最大。之后,随着位移累计量不再增加,支护结构达到稳定,说明该支护方式能够有效地保证基坑的稳定性。
(4)基坑土体深层水平位移监测
监测表明,基坑北面中部区域深部水平位移最大,如图8中MN-16曲线所示,且在基坑开挖的最初阶段变形迅速增大,之后趋于稳定状态,在检测过程中没有发现较大的拐点,说明该支护结构维护基坑稳定作用明显。
7结论
监测数据的分析结果表明,基坑开挖阶段整体稳定性良好,该支护方法能够保证基坑的稳定性。
参考文献:
[1]刘建行, 侯学渊. 基坑工程手册[M].北京: 中国建筑工业出版社, 1998.
关键词:深基坑 沉降监测 变形 水平位移 控制
中图分类号： [TU196.2] 文献标识码： A 文章编号：
一、 工程概况
某工程剪力墙结构，抗震设防烈度为 8 度。其中 18＃、19#楼建筑面积均为 9648.44m，10#楼建筑面积为 25137.47m，11#楼建筑面积为：10992.72m，20#楼建筑面积为 24962.71m。
二基坑变形机理及变形监测
1. 基坑变形机理
深基坑无论是哪种形式的变形,究其原因,主要是由于基坑开挖而导致的基坑周围地层移动。基坑的开挖过程是基坑开挖面上卸载的过程,卸载会引起土体在水平或者垂直方向上原始应力的改变。随着基坑的开挖,水平方向上由于坑内外土压力的作用而使围护结构产生位移,周边地表产生沉降;垂直方向上由于基坑内外高差所形成的加载和地面各种超载的作用而使坑底产生向上的隆起。
2. 基坑变形监测
（1）基坑变形监测的目的:1）为施工开展提供及时的反馈信息；2）作为设计和施工的重要补充手段；3）作为施工开挖方案修改的依据；4）积累经验以提高基坑工程设计和施工水平。
（2）基坑工程监测仪器
1）水准仪应用于基坑围护结构的沉降。基坑周围地表、地下管线、四周建筑物的沉降。基坑支撑结构的差异沉降。确定分层沉降管、地下水位观测孔、测斜管的管顶标高;
2）经纬仪可以用作周围建筑物、地下管线的水平位移。围护结构的顶面及各层支撑的水平位移。测斜管顶的绝对水平位移。水准仪与经纬仪是工程上使用得最频繁、最多的测量仪器。要强调一点是,测量控制点要安全,其位置要不在变形、位移区内;
3）测斜仪按其工作原理有伺服加速度式、电阻应变片式、差动电容式、钢弦式等多种。比较常用的是伺服加速度式、电阻应变片式两种,伺服加速度式测斜仪精度较高,目前用得较多;
4）钢筋计可用于测量基坑围护结构沿深度方向的应力换算为弯矩。基坑支撑结构的轴力、平面弯矩。结构底板所受弯矩。另外还有土压力计和孔隙水压计。
三、 基坑监测项目与监测频率
（1）基坑周边地表沉降沿基坑边布设 34 个测点，仪器为精密水准仪、铟钢尺等，测量精度 0.5mm。
（2）周围建筑物、地下管线沉降根据现场实际情况布设 43 个测点，仪器为精密水准仪、铟钢尺等，测量精度 0.5 mm。
（3）桩顶水平位移沿围护桩设 40 个测点，仪器为全站仪、反射贴片等，测量精度 0.5 mm。
（4）桩体垂向位移沿基坑边每边设 1～2 处共布设 7 个测点，仪器为测斜仪、测斜管等，测量精度 0.5 mm。
（5）锚杆拉力监测沿基坑边每边设 1～2 处共布设 7 处 21 个测点，仪器为轴力计、频率接收仪，测量精度＜1/100 (F·s)。监测频率为基坑开挖时 1 次/3 d，主体结构施
工时 1 次/7d，基坑回填时 1 次/周，并根据监测数据变化适时调整监测频率。
四、 基坑监测布置与实施方法
1．周边地表、建筑物、地下管线沉降监测监测实施方法
（1）水准基点为基坑监测提供高程稳定的高程基准，布设时应考虑其稳定性，拟在基坑北侧和南侧约50～100m处稳定的建筑物上布设墙上水准点3个，形成闭合水准路线，定期进行监测，确定其稳定性。
（2）地表沉降测点布设原则沿基坑边每 25m 左右布设一个地表沉降点，并考虑周边道路沉降情况，共布设 34 个沉降点。
（3）地下管线沉降监测布点原则一般利用管线检查井、管线阀门井的位置布设观测点，如煤气管的凝水阀直接与地下管线成一体，可作为观测点直接使用。
（4）建筑物沉降测点布设原则在基坑开挖深度1.5 倍距离范围内的建筑物布监测点，在建筑物大拐角处布点，根据地形图和现场勘察，对于超出监测范围的部分建筑物也进行了布点，监测频率可根据监测数据适当调查。共布设 43 个监测点。测点埋设先用冲击钻钻孔，然后放入沉降测点，测点一般采用长 200～300mm 半圆头钢筋(或用螺栓代替)制成。待测点完全稳定后，即可开始测量。建
筑物监测点布置如图所示。
图 1 监测点布置地表及房屋、管线沉降量测主要采用精密水准仪，量测各测点与基准点之间的相对高程差，本次所测高差与上次所测高差相比较，差值即为本次沉降值，本次所测高差与初始高差相比较，差值即为累计沉降值。根据量测数据绘制时间位移曲线散点或距离位移曲线散点图。并结合施工情况对所测数据进行分析。沿基坑边每边布设 1～2 处，共布设 7 处，每处在第 1～5 道锚索布设一个测点，共布设 21 个锚索测力计，锚索测力计安装在锚固端，安装时钢绞线或锚索从锚索计中心穿过，测力计处于钢垫座和工作锚之间，当被测载荷作用在锚索测力计上时，将引起弹性圆筒的变形并传递给振弦，转变成振弦应力的变化，从而改变振弦频率。电磁线圈激振钢弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输振弦式读数仪上，从振弦式读数仪读出频率值，从而计算出作用在锚索测力计的载荷值。测量完成后，记录传感器的频率值、温度值、仪器编号、设计编号和测量时间，计算被测锚索荷载值。
2. 围护桩桩体监测实施
沿基坑边每边布设 1～2 处，共布设 7 处，每处在桩体的 5，10，15 m 深度左右布设一对测点，分别沿桩体的外边缘和内边缘成对布设。共布设 42 个钢筋计，测点布设时在钢结构侧部位截去一部分钢筋，把钢弦式钢筋计焊接在原部位，代替截去的钢筋。每次所测得的频率可根据频率-轴(压)力标定曲线或相应计算公式直接换算出相应的轴(压)力值。
3. 基坑围护桩桩顶水平位移监测实施
在冠梁侧面间隔20～30m距离布置2cm×2cm激光反射贴片，采用高精度测距全站仪直接测量观测几点至冠梁上的反射贴片的距离，通过两次距离变化得出位移值，对于视线不垂直于冠梁的点要进行方向改正。对于该项目共布设监测点 40 个。
4. 桩移监测实施
沿基坑边每边布设 1～2 个测孔。基坑采用钻孔灌注桩墙支护体系，桩体钢筋笼吊装前，将测斜管连接好，底部和端部密封，调整测斜管导槽至合适方位，固定在钢筋笼上。在后续施工过程中(桩端处理、冠梁浇筑、护栏施工等)注意对测斜管进行保护，严防破坏。
结语
在大型深基坑开挖过程中，基坑内外的土体由静止土压力转为主动土压力或被动土压力，应力状态的改变将导致基坑围护结构产生位移和变形。当这些位移量达到一定界限，必然对基坑的围护结构产生破坏，直接威胁施工及结构安全。同时，这些位移情况也是判断基坑围护结构稳定状况的重要依据。因此，为保证基坑施工及结构安全，需要建立一套严密、科学的监控量测体系，对基坑围护结构、基坑周围土体，全过程追踪基坑周边的变形情况。分析、判断、预测施工中可能出现的情况，消除各种隐患，并将施工对周围环境的影响降到最小程度。
参考文献
[1]刘刚.深基坑开挖工程监测技术[J].陕西煤炭.2011(01).
[2]李晓进.深基坑变形监测的分析和研究[J].中小企业管理与科技(上旬刊).2010(12).（作者单位：南通四建集团有限公司，江苏 南通310000）