城市建筑區(qū)深基坑變形監(jiān)測要點研究

魏東方

【摘要】隨著現(xiàn)代化城市建設(shè)的發(fā)展，城市建筑區(qū)深基坑工程的規(guī)模不斷擴大。受城市建筑區(qū)復(fù)雜環(huán)境條件及深基坑開挖施工等客觀因素影響，深基坑往往會出現(xiàn)變形現(xiàn)象，給深基坑工程的施工質(zhì)量和安全帶來了較大風(fēng)險隱患。因此在城市建筑區(qū)深基坑工程施工過程中，施工單位應(yīng)加強對深基坑結(jié)構(gòu)的變形監(jiān)測工作。本文將對深基坑工程變形監(jiān)測工作的重要意義和監(jiān)測內(nèi)容進行分析，并結(jié)合城市建筑區(qū)深基坑工程監(jiān)測實踐對深基坑變形監(jiān)測的相關(guān)要點展開探討研究。

【關(guān)鍵詞】城市建筑區(qū);深基坑工程;變形監(jiān)測;監(jiān)測要點

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.05.014

引言：

在城市建筑區(qū)開展深基坑工程的施工建設(shè)時，由于城市環(huán)境較為復(fù)雜，且工程區(qū)域周邊往往存在臨近建筑物存在，施工場地下方也多有地下管線設(shè)施及其他相關(guān)因素存在，導(dǎo)致基坑工程施工受到不同程度影響。加之深基坑開挖過程中，原地層結(jié)構(gòu)受力平衡被破壞，在各種因素的綜合作用下可能會導(dǎo)致深基坑出現(xiàn)變形現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅深基坑工程的施工安全以及工程質(zhì)量。因此，施工單位應(yīng)高度重視城市建筑區(qū)深基坑工程的變形監(jiān)測工作，充分認(rèn)識到變形監(jiān)測工作的重要性，同時應(yīng)結(jié)合城市建筑的實際情況及深基坑工程特點，合理確定深基坑工程變形監(jiān)測的項目內(nèi)容，科學(xué)選擇監(jiān)測方法，并嚴(yán)格遵守相關(guān)技術(shù)規(guī)范，準(zhǔn)確掌握監(jiān)測點布設(shè)、監(jiān)測頻率設(shè)定及其他監(jiān)測要點，對監(jiān)測數(shù)據(jù)要進行深入的分析研究，從而為采取有效的深基坑變形控制措施提供可靠的參考依據(jù)。

1、概述城市建筑區(qū)深基坑結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測工作

在城市建筑區(qū)深基坑工程施工過程中，由于土方開挖對原地層結(jié)構(gòu)的受力平衡造成了破壞，且城市環(huán)境下工程區(qū)域往往存在復(fù)雜的建筑物和地下管網(wǎng)及各種設(shè)施，這些因素都有可能導(dǎo)致深基坑出現(xiàn)坑底隆起、沉降或深基坑圍護結(jié)構(gòu)變形等問題[1]。因此施工單位應(yīng)指派專業(yè)技術(shù)人員按相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求科學(xué)有序開展變形監(jiān)測工作，動態(tài)監(jiān)測城市建筑區(qū)深基坑工程支護結(jié)構(gòu)的變形情況、基坑回彈以及基礎(chǔ)沉降變形情況、周邊建筑物和地下管網(wǎng)設(shè)施的變形情況以及地下水水位變化等，以保證深基坑工程的施工安全。

2、監(jiān)測城市建筑區(qū)深基坑結(jié)構(gòu)變形要點分析

2.1選擇城市建筑區(qū)深基坑變形監(jiān)測方法要點

目前，在城市建筑區(qū)深基坑工程的變形監(jiān)測工作中已，發(fā)展出多種監(jiān)測方法，不同的監(jiān)測內(nèi)容和項目，所采用的監(jiān)測方法也各不相同。因此選擇監(jiān)測方法時應(yīng)充分了解工程區(qū)域的地質(zhì)水文特征、深基坑的設(shè)計開挖深度以及周邊區(qū)域的環(huán)境條件等，并充分考慮不同監(jiān)測方法的適用性、操作便捷性以及經(jīng)濟性等，以確保監(jiān)測數(shù)據(jù)客觀準(zhǔn)確。同時，在深基坑變形監(jiān)測工作中要積極應(yīng)用先進的信息化監(jiān)測技術(shù)設(shè)備，以便對城市建筑區(qū)深基坑工程開挖施工過程中的結(jié)構(gòu)狀態(tài)進行實時監(jiān)測，從而實現(xiàn)對深基坑工程結(jié)構(gòu)內(nèi)外受力情況、沉降位移情況及水土壓力等動態(tài)掌握，為深基坑工程的施工安全管理及質(zhì)量控制提供可靠的參考依據(jù)。

1）監(jiān)測城市建筑區(qū)深基坑水平變形方法

在對城市建筑區(qū)深基坑工程水平方向上的變形情況進行監(jiān)測時，監(jiān)測人員應(yīng)根據(jù)深基坑結(jié)構(gòu)特點確定監(jiān)測點及基準(zhǔn)點的布設(shè)位置以和布點數(shù)量，其中在布設(shè)基準(zhǔn)點時應(yīng)選擇開挖施工區(qū)域外受影響較小的點位，且應(yīng)確?；鶞?zhǔn)點能滿足聯(lián)測要求[2]。監(jiān)測人員應(yīng)對深基坑工程同一水平方向上的監(jiān)測點進行標(biāo)記，且該水平方向上的各監(jiān)測點應(yīng)在同一直線上，之后再通過經(jīng)緯儀等觀測設(shè)備對各點變形量進行測量，以獲取深基坑工程在該水平方向上的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)。如在監(jiān)測數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)明顯偏差時，則說明其存在變形情況，而當(dāng)偏差處于允許范圍內(nèi)時可以繼續(xù)進行深基坑開挖施工，但應(yīng)重點加強對該點的觀測。

2）監(jiān)測城市建筑區(qū)深基坑垂直變形方法

在對城市建筑區(qū)深基坑工程水平方向上的變形情況進行監(jiān)測時，不同的開挖深度對變形監(jiān)測的精度有不同要求，監(jiān)測人員應(yīng)結(jié)合深基坑工程實際情況選擇相應(yīng)的監(jiān)測方法。一般情況下可以采用多點聯(lián)測等方法進行變形監(jiān)測，若深基坑工程對垂直變形監(jiān)測數(shù)據(jù)精度要求較高，監(jiān)測人員則可以選擇閉合水準(zhǔn)測量方法進行監(jiān)測。

3）監(jiān)測城市建筑區(qū)深基坑斜向變形方法

對城市建筑區(qū)深基坑工程斜向方向上的變形情況進行監(jiān)測時，一般應(yīng)采取設(shè)置測斜管方式開展監(jiān)測工作。監(jiān)測人員應(yīng)準(zhǔn)確掌握深基坑工程區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點，并選擇發(fā)生塌方事故可能性較高的點位布設(shè)測斜管。通常應(yīng)在城市建筑區(qū)深基坑工程開挖施工前1周左右將測斜管埋設(shè)到位，而監(jiān)測深基坑圍護結(jié)構(gòu)變形情況的測斜管則應(yīng)在澆注施工前埋設(shè)到位。在地下土體中埋設(shè)測斜管時可通過鉆孔器及其他設(shè)備進行開孔作業(yè)，之后將測斜管放入，并用混凝土等對導(dǎo)管進行密封固定。在觀測時應(yīng)確保探頭導(dǎo)輪與被測槽口方向一致，然后將其放至管底且應(yīng)保持幾分鐘靜置，下放時應(yīng)緩慢勻速[3]。當(dāng)管內(nèi)探頭溫度與作業(yè)環(huán)境溫度達(dá)到平衡穩(wěn)定后即可讀取顯示數(shù)據(jù)，以獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)。同時，在監(jiān)測中應(yīng)對前兩個測回監(jiān)測數(shù)據(jù)取平均值，并將其作為初始值，以便對后續(xù)測回數(shù)據(jù)進行對比分析。

4）監(jiān)測城市建筑區(qū)深基坑地下水方法

地下水水位變化是導(dǎo)致城市建筑區(qū)深基坑工程出現(xiàn)變形的重要因素，因此也是深基坑變形監(jiān)測工作中的主要項目之一。在對地下水水位進行監(jiān)測時，監(jiān)測人員應(yīng)按照設(shè)計要求進行監(jiān)測點的布設(shè)，并采集相關(guān)數(shù)據(jù)信息。地下水監(jiān)測一般采用的是埋設(shè)水位管方法，監(jiān)測人員應(yīng)根據(jù)深基坑工程實際情況合理選擇鉆進成孔方法，科學(xué)確定水位管的材料類型以及尺寸規(guī)格。在觀測時應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)技術(shù)規(guī)范和操作規(guī)程，詳細(xì)記錄觀測數(shù)據(jù)，以確保監(jiān)測數(shù)據(jù)完整準(zhǔn)確。

2.2布設(shè)城市建筑區(qū)深基坑變形監(jiān)測點要點

布設(shè)監(jiān)測點是城市建筑區(qū)深基坑變形監(jiān)測工作中的重要環(huán)節(jié)，監(jiān)測點布設(shè)的科學(xué)性和合理性將直接關(guān)系到監(jiān)測數(shù)據(jù)是否客觀全面，能否準(zhǔn)確反映深基坑結(jié)構(gòu)的實際狀態(tài)，因此在布設(shè)深基坑變形監(jiān)測點時，工作人員應(yīng)充分了解工程區(qū)域的地質(zhì)水文條件，并結(jié)合工程設(shè)計圖紙合理選擇監(jiān)測點布設(shè)位置，確保深基坑變形監(jiān)測點位于深基坑結(jié)構(gòu)的重要受力點，且應(yīng)在深基坑結(jié)構(gòu)上均勻分布。同時，在布設(shè)變形監(jiān)測點時應(yīng)合理控制監(jiān)測點間距，一般監(jiān)測點之間的距離應(yīng)在15m左右，監(jiān)測人員也可以根據(jù)深基坑工程現(xiàn)場實際情況對監(jiān)測點位置以及間距進行適當(dāng)調(diào)整。深基坑變形監(jiān)測點通常應(yīng)直接布設(shè)在監(jiān)測目標(biāo)上，以便準(zhǔn)確掌握其沉降以及位移數(shù)據(jù)[4]。對于地下管道無法直接布點的則可以采取將水泥樁埋設(shè)于人行道上的模擬監(jiān)測方式。在布設(shè)地下水水位監(jiān)測點時，工作人員應(yīng)全面收集相關(guān)水文數(shù)據(jù)，并在深基坑坑邊平行線上選擇滲水強以及水量較大的點位布設(shè)監(jiān)測點，且監(jiān)測點之間的距離一般應(yīng)控制在20m-30m之間。在布設(shè)城市建筑物深基坑變形監(jiān)測基準(zhǔn)點時，則應(yīng)選擇深基坑周圍較為穩(wěn)定的位置，且應(yīng)便于觀測。深基坑變形監(jiān)測點以及基準(zhǔn)點的布設(shè)應(yīng)在城市建筑區(qū)深基坑工程開挖施工前完成，以便對深基坑的變形情況進行全過程全方位的觀測控制，保證深基坑工程的施工質(zhì)量和安全。而在完成深基坑變形監(jiān)測點及基準(zhǔn)點的布設(shè)后應(yīng)注意對其進行保護，避免深基坑開挖施工對監(jiān)測點和基準(zhǔn)點造成破壞。4B997900-4459-4218-980D-CB71660E5BA4

2.3確定城市建筑區(qū)深基坑變形監(jiān)測頻率要點

在城市建筑區(qū)深基坑工程的變形監(jiān)測工作中，監(jiān)測人員還應(yīng)根據(jù)深基坑工程周邊環(huán)境條件、施工進度及其他實際情況合理確定變形監(jiān)測頻率，既要考慮變形監(jiān)測數(shù)據(jù)的及時性，也要充分考慮變形監(jiān)測的經(jīng)濟性，從而在確保深基坑工程施工質(zhì)量安全的基礎(chǔ)上合理控制變形監(jiān)測成本。通常在深基坑工程施工過程中，若變形監(jiān)測數(shù)據(jù)存在明顯波動變化或接近臨界值時，監(jiān)測人員應(yīng)將監(jiān)測頻率適當(dāng)提高，加大監(jiān)測密度，以及時掌握變形幅度，為采取相應(yīng)變形控制措施提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。而當(dāng)深基坑變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處于相對穩(wěn)定階段，無明顯波動時，則可以將監(jiān)測頻率適當(dāng)降低。要注意的是，一般在城市建筑區(qū)進行深基坑工程開挖施工時，在施工開始階段的變形監(jiān)測兩測回之間的間隔應(yīng)控制在2d以內(nèi)，之后應(yīng)根據(jù)施工進度進行相應(yīng)調(diào)整。而當(dāng)深基坑工程完成開挖施工后的30d內(nèi)，仍需持續(xù)進行變形監(jiān)測，但監(jiān)測頻率可以相應(yīng)降低，兩測回之間的間隔可以控制在10d左右，以確保城市建筑區(qū)深基坑工程的質(zhì)量安全。

2.4分析城市建筑區(qū)深基坑變形監(jiān)測數(shù)據(jù)要點

在獲取了城市建筑區(qū)深基坑工程的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)后，監(jiān)測人員還應(yīng)在每測回完成后對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比分析，以掌握深基坑結(jié)構(gòu)實時監(jiān)測值與初始值以及上一測回監(jiān)測值之間的差值情況，并要對差值變化趨勢以及波動幅度加以研究判斷。監(jiān)測人員可以根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)特點采用組合差值對比以及統(tǒng)計檢驗等方法處理分析深基坑工程變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，以確保變形監(jiān)測數(shù)據(jù)分析判斷科學(xué)合理，從而及時發(fā)現(xiàn)深基坑工程施工風(fēng)險隱患，保證城市建筑區(qū)深基坑工程的施工質(zhì)量安全。

3、城市建筑區(qū)深基坑變形監(jiān)測實踐分析

3.1某城市建筑區(qū)深基坑工程概況

某城市建筑區(qū)的大型深基坑工程設(shè)計開挖深度為18.5m，圍護結(jié)構(gòu)為地下連續(xù)墻，并結(jié)合應(yīng)用了內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)以及格構(gòu)柱及其他支護結(jié)構(gòu)。在工程區(qū)域內(nèi)呈潮坪地貌特征，且地層結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，有填土、灰色砂質(zhì)粉土、淤泥質(zhì)黏土、灰色黏土等分布。同時在施工場地淺部粘性土層內(nèi)有潛水分布，部分區(qū)域分布有承壓水和微承壓水，因此在該城市建筑區(qū)深基坑工程開挖施工中，承壓水、上層潛水以及微承壓水會對深基坑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定影響，是可能導(dǎo)致深基坑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形問題的重要因素之一。

3.2該城市建筑區(qū)深基坑變形監(jiān)測要點分析

在該城市建筑區(qū)深基坑變形監(jiān)測工作中，監(jiān)測人員應(yīng)針對深基坑地表沉降、地下連續(xù)墻頂部及墻體變形情況、支撐軸力、立柱樁在垂直方向上的變形情況以及地下水水位變化等進行動態(tài)監(jiān)測，以保證深基坑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

1）科學(xué)布設(shè)變形監(jiān)測點以及基準(zhǔn)網(wǎng)

該城市建筑區(qū)深基坑變形監(jiān)測工作中應(yīng)首先進行高程以及水平監(jiān)測網(wǎng)的布設(shè)，并合理確定監(jiān)測網(wǎng)控制點的數(shù)量以及間距。同時應(yīng)根據(jù)該深基坑工程的變形監(jiān)測要求，在不同的監(jiān)測項目布設(shè)相應(yīng)的監(jiān)測點，為后續(xù)變形監(jiān)測的順利實施奠定良好基礎(chǔ)。

2）深基坑工程變形監(jiān)測要點分析

為監(jiān)測該城市建筑區(qū)深基坑工程坑外地表沉降變形情況，監(jiān)測人員應(yīng)根據(jù)其設(shè)計開挖深度在其深度的2倍范圍內(nèi)設(shè)置監(jiān)測點。監(jiān)測點應(yīng)與深基坑工程圍護結(jié)構(gòu)的外側(cè)保持適當(dāng)間距，且監(jiān)測點數(shù)量以及間距應(yīng)合理。在本次深基坑變形監(jiān)測工作中，共設(shè)置了地表沉降監(jiān)測點68個。同時，監(jiān)測人員還應(yīng)對該深基坑工程地下連續(xù)墻的頂部以及墻體側(cè)向變形情況進行監(jiān)測。其中在地下連續(xù)墻頂部布設(shè)變形監(jiān)測點時應(yīng)選擇頂圈梁位置，且應(yīng)用帶帽鋼釘進行固定。而在監(jiān)測墻體側(cè)向變形時，則應(yīng)設(shè)置測斜孔，將PVC管埋設(shè)于導(dǎo)槽內(nèi)，且埋設(shè)深度應(yīng)與鋼筋籠沉放深度保持一致。在本次變形監(jiān)測工作中，監(jiān)測人員在深基坑主體周邊設(shè)置了40個測斜孔，且將孔距控制在18m左右。在該深基坑工程變形監(jiān)測工作中，應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)測其內(nèi)撐結(jié)構(gòu)軸力變化情況，以判斷基坑結(jié)構(gòu)是否存在變形可能。監(jiān)測人員可利用鋼筋應(yīng)力計等監(jiān)測設(shè)備對內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)的軸線受力進行監(jiān)測。在安裝應(yīng)力計時，應(yīng)選擇支撐結(jié)構(gòu)的固定端，且應(yīng)在其左右兩側(cè)分別設(shè)置應(yīng)力計，以準(zhǔn)確掌握支撐軸力變化。在深基坑工程的變形監(jiān)測工作中還應(yīng)在格構(gòu)柱頂端設(shè)置監(jiān)測點，以監(jiān)測深基坑開挖施工中格構(gòu)柱在垂直方向上的變形情況。此外，在該城市建筑區(qū)深基坑變形監(jiān)測工作中還應(yīng)加強對坑外潛水以及承壓水水位變化的監(jiān)測。監(jiān)測人員應(yīng)在深基坑外約2m內(nèi)設(shè)置觀測孔，以監(jiān)測潛水水位變化情況。根據(jù)該深基坑工程現(xiàn)場實際情況，共設(shè)置了16個潛水水位測孔，且孔距設(shè)定為50m，孔深則控制在8m。而在監(jiān)測承壓水水位時，則應(yīng)將測孔布設(shè)于深基坑主體外圍，且與深基坑相距約5m處，觀測孔深度應(yīng)控制在48m左右。

3）科學(xué)分析深基坑工程變形監(jiān)測數(shù)據(jù)

對該城市建筑區(qū)深基坑變形監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)深基坑工程進行垂直開挖時，其沉降變形較為明顯，但在完成基礎(chǔ)底板部分的澆注作業(yè)后，深基坑的變形速度逐步下降，變化幅度呈收斂特點。同時，在開挖施工開始階段，隨著深基坑土方卸載，其圍護結(jié)構(gòu)頂部出現(xiàn)了上抬變形現(xiàn)象，但在完成了地下結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)底板的施工后，其圍護結(jié)構(gòu)頂部則略有下沉，變形趨勢逐步減緩。而通過對測斜孔所測的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)表面隨著基坑開挖深度的增加，其側(cè)向位移變形量同步加大，但整體側(cè)向變形量相對較小，且變形量在完成底板澆注后逐步趨穩(wěn)。深基坑內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)軸力在土層分層開挖階段呈逐步加大特點，隨著開挖深度的增加以及后續(xù)支撐結(jié)構(gòu)的施工完成，深基坑上層支撐結(jié)構(gòu)的軸向受力逐步下降并趨穩(wěn)，其變形趨勢與軸力變化一致。此外，通過對深基坑區(qū)域地下水水位監(jiān)測數(shù)據(jù)的突發(fā)性進行分析，當(dāng)降雨量較大時，潛水水位以及承壓水水位上升，會造成地下連續(xù)墻出現(xiàn)滲漏問題，進而導(dǎo)致深基坑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定變形，而在采取降水以及防滲堵漏措施后，深基坑變形情況得到了有效控制。

總結(jié)：

在城市建筑區(qū)深基坑工程施工建設(shè)過程中，為保證深基坑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，施工單位必須加強對深基坑變形情況的監(jiān)測，及時準(zhǔn)確的掌握深基坑結(jié)構(gòu)、工程區(qū)域地層以及地下水水位變化等數(shù)據(jù)信息，才能采取有效的變形控制措施。因此，施工單位必須充分認(rèn)識到深基坑變形監(jiān)測工作的重要性，在施工實踐中應(yīng)積極應(yīng)用先進的監(jiān)測技術(shù)設(shè)備，嚴(yán)格遵守各項技術(shù)規(guī)范，準(zhǔn)確掌握深基坑變形監(jiān)測要點，確保變形監(jiān)測數(shù)據(jù)客觀全面，并要對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行科學(xué)的處理分析，從而為城市建筑區(qū)深基坑工程的施工管理以及質(zhì)量控制提供可靠的參考依據(jù)，推動我國現(xiàn)代化城市建設(shè)的健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡玗晗.上海某建筑深基坑變形監(jiān)測方法與成果分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2018，15（19）：53-54.

[2]鄒晨曄.城市建筑區(qū)深基坑變形監(jiān)測實施探討[J].住宅與房地產(chǎn)，2018（7）：272.

[3]王豐科.高層建筑深基坑支護工程變形監(jiān)測探析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2017（32）：190.

[4]程道珉.城市建筑區(qū)深基坑變形監(jiān)測的實施與探究[J].城市地理，2017（12）：83.4B997900-4459-4218-980D-CB71660E5BA4