張凡鋒，羅才清

（江西有色地質(zhì)勘查四隊(duì)，江西 景德鎮(zhèn) 333001）

在深基坑工程中，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)基坑變形的情況，不僅會(huì)對(duì)正常施工形成一定阻礙，而且可能產(chǎn)生一定安全隱患，尤其是在變形程度較大時(shí)，甚至?xí)?duì)周邊環(huán)境造成負(fù)面影響，使地基遭受一定破壞。由此可見，做好深基坑變形監(jiān)測(cè)具有較高的必要性，有助于維護(hù)施工安全，降低地表下沉風(fēng)險(xiǎn)，屬于深基坑工程中不可或缺的環(huán)節(jié)。為切實(shí)做好基坑變形監(jiān)測(cè)，應(yīng)加深對(duì)于基坑變形機(jī)理及規(guī)律的研究。

1 深基坑變形監(jiān)測(cè)分析

1.1 變形監(jiān)測(cè)的目的

在當(dāng)前的深基坑工程中，基坑變形監(jiān)測(cè)已然成為其中必不可少的環(huán)節(jié)，而變形監(jiān)測(cè)的主要目的主要有三點(diǎn)：其一，深基坑變形監(jiān)測(cè)所得出的結(jié)果，有助于分析施工方所設(shè)計(jì)的工程環(huán)境保護(hù)方案的合理性，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有方案中的不足，為加強(qiáng)周邊環(huán)境保護(hù)提供更有力的支持；其二，通過基坑變形監(jiān)測(cè)，可以驗(yàn)證支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理，并予以針對(duì)性調(diào)整，確保其符合施工要求；其三，對(duì)于建設(shè)、設(shè)計(jì)及施工單位而言，基坑變形監(jiān)測(cè)結(jié)果有助于提升施工的安全性。

1.2 變形監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容

深基坑變形的監(jiān)測(cè)內(nèi)容，大致可分為兩個(gè)方面，其一是基坑挖掘和支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移情況，具體涉及到坡頂土體水平和垂直方向的位移量、基坑水位和深層土體的位移量等；其二是對(duì)基坑周邊環(huán)境的監(jiān)測(cè)，如坡體是否穩(wěn)定、坑邊土體及建筑有無開裂、基坑和基底側(cè)壁是否存在滲水或流沙、豎向維護(hù)結(jié)構(gòu)有無裂縫等。

1.3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置

基準(zhǔn)點(diǎn)需設(shè)置在便于保存且通視條件適宜處，以維持其穩(wěn)定性。結(jié)合基坑實(shí)際情況設(shè)置觀測(cè)墩，墩中間加鋼筋、墩上部加鋼蓋板，避免其遭到破壞。在基坑坡頂處，結(jié)合建設(shè)圖紙與支護(hù)技術(shù)的實(shí)際需求，分別在水平方向和豎直方向設(shè)置多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，用于觀測(cè)基坑的變形情況、水位變化情況和深層土體變化情況。

1.4 監(jiān)測(cè)頻率

深基坑開挖前，對(duì)各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目加以監(jiān)測(cè)，將測(cè)量結(jié)果計(jì)為初始值。深基坑開挖后，監(jiān)測(cè)頻率可定位1次/天，如果出現(xiàn)數(shù)據(jù)變化異常情況，可適當(dāng)調(diào)整監(jiān)測(cè)頻率。在進(jìn)行底板澆筑后，可適當(dāng)將監(jiān)測(cè)頻率降低至1～2次/周，如果監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在一個(gè)月內(nèi)未出現(xiàn)明顯變化，可將監(jiān)測(cè)周期延長至1～2次/月。如發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常情況，應(yīng)及時(shí)告知業(yè)主、監(jiān)理等相關(guān)人員。

1.5 變形監(jiān)測(cè)的常用方法

1.5.1 水平位移的監(jiān)測(cè)方法

在對(duì)基坑水平位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，可使用前方交會(huì)觀測(cè)法，即選擇避雷針等穩(wěn)固且距離較遠(yuǎn)的定向點(diǎn)，使其與測(cè)站點(diǎn)的距離大于交會(huì)邊長度，交會(huì)角大小控制在30°～150°之間；也可使用后方邊角交會(huì)法，在基點(diǎn)周邊設(shè)置3～4個(gè)測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)，以確保工作基點(diǎn)穩(wěn)定性；如果基坑周邊環(huán)境復(fù)雜，可使用導(dǎo)線測(cè)量法，選用I級(jí)全站儀和三維測(cè)量系統(tǒng)，分別測(cè)定每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的空間坐標(biāo)，計(jì)算出基坑的水平位移。

1.5.2 坡頂沉降的監(jiān)測(cè)方法

對(duì)于深基坑施工中的沉降變形，監(jiān)測(cè)人員首先要明確測(cè)量要求，選用高程控制的方法，對(duì)基坑的沉降變化情況加以觀察，為此，監(jiān)測(cè)人員需要結(jié)合基坑實(shí)際情況，選擇一個(gè)適宜的高程控制點(diǎn)和至少三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，使其構(gòu)成閉環(huán)線路，以便高程觀測(cè)的完成。通常情況下，監(jiān)測(cè)人員要在施工前進(jìn)行至少兩次的高程觀測(cè)，取多個(gè)觀測(cè)結(jié)果的平均值作為初始觀測(cè)值，然后在施工過程中，監(jiān)測(cè)人員需遵循合理的時(shí)間間隔，對(duì)高程值加以定期觀測(cè)，在計(jì)算觀測(cè)平均值后，將其與初始值和前次測(cè)量值進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算深基坑的沉降量及其變化情況[1]。

1.5.3 地下水位的監(jiān)測(cè)

在深基坑工程中，地下水位時(shí)常會(huì)發(fā)生變化，并引起基坑邊坡穩(wěn)定性的改變，在地下水位變化明顯的情況下，容易引起地表塌陷的狀況，不僅如此，對(duì)于建筑物的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，做好地下水位的監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。在當(dāng)前的基坑施工中，通過選用電測(cè)水位計(jì)來測(cè)量地下水位，該儀器在進(jìn)入水中后會(huì)發(fā)生聲響，并開啟水位監(jiān)測(cè)功能，顯示水面高度的數(shù)值[2]。

1.5.4 深層土體位移的監(jiān)測(cè)方法

對(duì)于深層土體的位移，監(jiān)測(cè)人員可借助于測(cè)斜儀等工具，對(duì)其水平位移數(shù)值進(jìn)行測(cè)量，首先將測(cè)斜管預(yù)埋到圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，借助于滑輪的作用，使測(cè)斜探頭能夠達(dá)到管底，與基坑邊線保持垂直。在測(cè)量過程中，檢測(cè)人員應(yīng)遵循由下至上的觀測(cè)順序，依次記錄每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的偏角值。一次測(cè)量結(jié)束后，需要將探頭旋轉(zhuǎn)180°進(jìn)行二次測(cè)量，以便確定每個(gè)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)。為保障測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)對(duì)每個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行多次監(jiān)測(cè)并取平均值。對(duì)比深基坑水平位置的初始值及后續(xù)測(cè)量值，計(jì)算深層土體的位移變化情況。

圖1 測(cè)斜儀

2 常見的深基坑變形機(jī)理及規(guī)律分析

2.1 圍護(hù)墻體變形的機(jī)理分析

深基坑開挖啟動(dòng)后，隨著土體的卸載，其荷載平衡逐漸被打破，土壓力的作用點(diǎn)由垂直方向逐漸向外側(cè)移動(dòng)，并對(duì)圍護(hù)墻體的底部產(chǎn)生越來越大的壓力，進(jìn)而使其產(chǎn)生水平方向的位移變形，在隨著土體所承受應(yīng)力的變化，也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的移動(dòng)，進(jìn)而使基坑底部發(fā)生隆起。受此影響，圍護(hù)墻體會(huì)發(fā)生變形，其中既有豎直變形也有水平變形[3]。

圖2 深基坑圍護(hù)墻體變形

2.2 基底隆起變形的機(jī)理分析

在深基坑開挖過程中，隨著上層土體質(zhì)量的減少，對(duì)于坑底的土體而言，其所承受的應(yīng)力平衡會(huì)發(fā)生較為明顯的變化，進(jìn)而形成豎直方向的隆起變形。隨著基坑深度的提高，底部土體會(huì)由產(chǎn)生塑性隆起變形，受此影響，基坑周圍的地表會(huì)有所沉降[4]。不僅如此，基坑還需要受地面荷載的影響，再加之圍護(hù)結(jié)構(gòu)的重力，墻外土體會(huì)出現(xiàn)向內(nèi)移動(dòng)的趨勢(shì)，基坑的深度和寬度越大，基坑的隆起變形越嚴(yán)重。

2.3 沉降變形的機(jī)理分析

在部分工程中，施工方會(huì)在土質(zhì)腳軟的區(qū)域內(nèi)挖掘深基坑，在該環(huán)境下，受土體的塑性流動(dòng)性影響，深基坑附近區(qū)域時(shí)常會(huì)發(fā)生沉降變形，地表水平高度會(huì)有所下降[5]。除此之外，在對(duì)地下連續(xù)墻進(jìn)行施工時(shí)，也容易引發(fā)地表沉降的問題，使深基坑發(fā)生變形。

3 深基坑變形規(guī)律分析

3.1 深基坑開挖環(huán)節(jié)的變形規(guī)律

深基坑開挖是基坑施工的首要環(huán)節(jié)，在此環(huán)節(jié)中，經(jīng)常會(huì)有各種地下管線或設(shè)施發(fā)生沉降變形，而且變形幅度相對(duì)較大，隨著這些管線與設(shè)施與深基坑間距離的變化，對(duì)深基坑沉降量也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，尤其是在二者間距較大的情況下，沉降量也會(huì)大幅增加[6]。除此之外，如果管線設(shè)施所處位置的土質(zhì)腳軟或含水量較高，也會(huì)使深基坑出現(xiàn)較大的沉降量。

深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形，則主要受基坑開挖深度影響。隨著挖掘深度的增加，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移幅度增加，通常情況下，在挖坑深度達(dá)到0.5m～1m時(shí)，開挖深度的加大會(huì)帶動(dòng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)支撐力的升高，位移變形量相對(duì)較高；而當(dāng)挖坑深入達(dá)到1米以上時(shí)，坑深度的增加反而會(huì)使圍護(hù)結(jié)構(gòu)的支撐力變下，因此之后的圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移數(shù)值變化較小。

3.2 深基坑地下施工環(huán)節(jié)的變形規(guī)律

在深基坑開挖結(jié)束后，便進(jìn)入地下結(jié)構(gòu)施工環(huán)節(jié)，此時(shí)，雖然各種地下管線或設(shè)施仍在發(fā)生沉降變形，但此時(shí)的變形幅度相對(duì)較小，對(duì)于深基坑的變形產(chǎn)生的影響程度偏低。在地下結(jié)構(gòu)封頂后，深基坑的沉降量將趨于穩(wěn)定，不會(huì)再出現(xiàn)大幅度的增長情況[7]。此外，深基坑圍護(hù)墻頂也形成較強(qiáng)的穩(wěn)定性，雖然仍會(huì)出現(xiàn)一定幅度的水平位移，并造成圍護(hù)墻體的變形，但此時(shí)的變形幅度相對(duì)較小，對(duì)于深基坑工程的干擾也比較小。此時(shí)，如果施工方能夠?qū)ι罨舆M(jìn)行有效的止水防護(hù)，就能夠在很大程度上避免地下水位的變化，使其趨于穩(wěn)定狀態(tài)，防止深基坑出現(xiàn)明顯變形。

4 結(jié)語

深基坑變形現(xiàn)象的出現(xiàn)，不僅會(huì)降低建筑工程的穩(wěn)定性，還有可能引發(fā)各種安全事故。因此，加強(qiáng)對(duì)深基坑變形機(jī)理及規(guī)律的分析，具有較高的必要性。結(jié)合工程實(shí)踐來看，深基坑變形通常表現(xiàn)為圍護(hù)墻體變形、基底隆起變形、沉降變形三種，而且多發(fā)生于基坑開發(fā)環(huán)節(jié)中。如果能夠做好對(duì)深基坑沉降、地下水位、深基坑裂縫和基坑位移的監(jiān)測(cè)，將有助于實(shí)現(xiàn)對(duì)深基坑變形的防范與控制。