高层建筑基坑变形监测研究

高层建筑基坑变形监测研究

潘尔仁

云南地质工程第二勘察院 云南省昆明市 650217

摘要：随着建筑物趋于高层化，高层建筑具备基坑大、基坑深的特点，会给高层建筑带来安全隐患。因此，为确保高层建筑的结构稳定，保证施工安全，必需对基坑工程进行变形监测。通过变形监测，掌握高层建筑基坑工程变形规律，寻找引起基坑变形的原因，对项目可能遇到的灾害性问题进行有效性防治，提升建筑物的安全性和稳定性。

关键词：高层建筑基坑；变形监测；

引言

随着社会经济的不断发展和城市化进程的逐渐加快，城市人口越来越多，对城市的基础设施建设以及建筑建设提出了更高的要求。为了更好地利用城市空间，建筑工程项目规模越来越大，这也使得建筑工程项目施工的危险性和难度也大幅提升。加强对基坑变形监测的重视，做好现场深基坑变形监测工作尤为重要。

1变形监测的意义和方法

在实际工作中，变形监测由于施工工艺、地质条件以及周边环境的不同，仅采用理论分析并不能解决实际问题，因此有计划地进行实地观测是十分必要和可靠的，通过观测获取监测数据，通过数据分析及预测，及时调整施工各项参数，使施工过程处于最佳状态，进行数字化施工。通过监测工作可以及时全面地了解工程状态，发现不稳定因素；掌握基坑周边及结构内部变形及应力分布，将实验预测结果与实际测量数据比较，计算符合程度，对变形趋势进行预算，并对施工提供有参考价值指导建议^[1]；通过对周边建筑物、交通、管线的监测，分析变形数据，及时调整技术参数，有力保障社会利益。对常规基坑的监测，首先要布设满足水平位移和沉降监测的基准点，并组成高精度控制网，控制点要布设在基坑影响范围之外，并且有利于观测，通常采用静态测量的方式获取控制点坐标，二等水准测量获取高程。竖向位移及水平位移多采用电子全站仪进行测量，地下水位变幅则采用水位计进行观测，采用测斜仪对倾斜进行观测。

2基坑变形机理

2.1坑底土体隆起变形

在基坑开挖过程中，坑底的土体由于上部土体开挖，竖向的土压力进行了卸载产生回弹，并且坑底吸水土体体积膨胀，在结构外侧的土地向内部移动，这三者共同作用下，坑底的土体产生隆起变形^[2]。隆起的形式主要与开挖的深度和大小有关，根据工作经验，当基坑开挖深度较深时，若基坑面积较小，则底部中间隆起较为突出，两边较低；若基坑面积较大，基坑底部较宽，则会产生两边隆起量大，而中间隆起量较少。

2.2工程降水引起的沉降

当基坑的开挖深度低于地下水位时，为了防止基坑内存水，根据不同的施工方法和地质条件会采用不同的方法进行降水。地下水位的降低会造成土体的压力变小，造成土压的不平衡状态，失水造成土地固结，产生土地中的孔隙，引发土体下沉。

2.3挡土墙及周边地表变形

基坑挡土墙及周边地表的变形与基坑的开挖深度及支护结构有关，主要产生水平和竖向位移。基坑开挖较浅时，基坑挡土墙沉降呈现出“倒三角”的水平位移形态，无支撑的挡土墙会出现顶部向内倾斜的最大位移，若基坑开挖较深，在维护结构的左右下，挡土墙及周边土体呈现整体刚性向内位移。其产生位移的主要原因是内部土体移除，造成侧面原有土压力卸去，挡土墙承载了全部或者大部分侧向被动土压力，进而产生向内移动的变形。一般情况下，挡土墙及周围土地产生的是水平位移，因此在基坑开挖较深时必须要进行侧墙的支护。挡土墙及周围土地的竖向位移相对于水平位移变形量小，但是若不能及时监测，则对挡土墙自身的稳定，地表沉降以及基坑安全产生较大危害，产生的主要原因是基坑的开挖导致土地自重减轻，出现上移现象^[3]。当采用地下连续墙或者钻孔灌注桩工艺进行基坑围护时，可能出现围护下沉现象，危害工程安全。

3高层建筑基坑变形监测方法应用

3.1支护结构倾斜监测

通常支护结构倾斜监测中，需要采用测斜仪，对此进行检测。因为支护结构受力影响，在一定程度上，影响周围环境所以，需要在关键地方，进行铺设测斜管，应用高精度测斜仪，才能够测量出准确结构^[4]。在开挖施工阶段，需要结合支护构的倾斜情况，及时提供支护结构沿着深度方向，水平位移也会随着时间变化的曲线，确保测量精度。斜管的埋深通常是基坑开挖深度的2倍，当埋设在支护墙内，保证支护墙深度相同，当埋入测斜管，应该保持竖直的状态，并垂直于基坑边。在测斜管放置支护结构后，通常应用细沙进行回填，解决支护结构与孔壁之间的孔隙。近几年工程中，通常使用滑移式测斜仪，观测点间距就是探头本身的长度，在基坑开挖阶段，支护结构侧面布设测点，需要采用光学经纬仪观测。

3.2提升监测精度，实施动态化管理

自动化监测系统的主要优势之一就是凭借技术手段，对基坑支护体系、基坑内外土体的受力情况以及应变等实际工程情况能够进行实时观测，不仅能够提供精确度较高的监测数据反馈，同时也扩大了基坑监测工程的实际有效范围。自动化监测体系的具体监测的内容可以涵盖围护墙体的受力状况、支护的位移、内力、围护桩的升降、受力情况的变化以及基坑底部土体的位移和升降、地下水位的动态变化等

^[5]。这些人工监测不易探寻到的工程区位，都可以通过自动化监测技术所使用的信息手段进行全天候的动态化监控，这样既有效提升了监测工作的效率，也在根本上提升了工程质量，保障了基坑开掘工程的平稳运行。

3.3数据可视化监测技术的应用

监测数据可视化技术的出现与发展，在很大程度上改善了现有监测手段仅仅只能形成单一数据表格与发展曲线的表现方式。它可以将独立的监测点进行串联，建立监测点（孔）的平面、空间、时间、工况等综合因子的五维变化立体模型。这种监测方式更加直观地显示了深基坑工程的整体运行建设情况，也有效地克服了传统人工监测所导致的监测信息碎片化、零散化的缺陷，有效提高了监测信息分析的水平和效率，为深基坑工程项目的建设提供了牢固的根基。

3.4基准网联测

（1）水平位移基准网测量基准点标石、标志埋设后，达到稳定后开始观测。稳定期15d后开始观测。平面控制网采用独立坐标系，测量采用全站仪（徕卡TS11），采用边角测量法按二等观测等级要求测量。其测量技术要求符合《建筑变形测量规范》（JGJ8-2016）中相关规定。（2）竖向位移基准网测量本次高程控制网采用独立高程系，使用电子水准仪（徕卡DNA03）配一对2m铟钢精密条码尺，按二等沉降观测技术要求测量，技术要求符合《建筑变形测量规范》（JGJ8-2016）中相关规定。

3.5水平位移监测

使用全站仪（徕卡TS11）采用坐标法测量：在基坑围护边的两端远处各选定一个稳固基准点K1、K2，用全站仪测出其坐标，以K1为测站点、K2为定向点，测得各监测点的初始坐标X0、Y0，监测点各次Xi、Yi与初始值X0、Y0的差值即为该点X、Y累计位移量。以上无论是平面监测网、竖向监测网的建立，还是平面观测点、竖向观测点的观测，自始至终都使用同样的仪器设备、相同的作业人员、相同的作业方法。

结束语

总而言之，近几年，我国的科学技术取得了很大的发展，带动了我国的基坑支护技术也取得了很大的发展。尤其是在我国不断增加工程数量的形势下，深基坑工程技术有机会面临各种复杂多变的工程环境，必然能够促进该技术的不断完善。工程实践中，主要贯穿于开挖和施筑的过程中，应该针对基坑监测问题进行合理解决，从而达到监测的目的。同时制定科学的监测系统，有效保障基坑工程施工安全，从而提高基坑工程的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]陈言红.高层建筑基坑工程变形监测[J].龙岩学院学报,2018,36(02):83-88+113.

[2]邹晨晔.城市建筑区深基坑变形监测实施探讨[J].住宅与房地产,2018(07):272.

[3]郑力铭,易领兵,周达聪.某建筑深基坑工程监测及其成果分析[J].河南科技,2018(04):125-127.

[4]陈宇清.高层建筑变形观测技术分析[J].住宅与房地产,2017(36):180.

[5]朱亮.高层建筑基坑工程变形监测方法的探讨[J].城市建设理论研究(电子版),2017(34):73

作者简介：潘尔仁（1976年-），云南禄劝，大学本科学历，从事工程测绘、工程监测、3S应用与研究。