基坑水平位移\沉降监测与深层水平位移(测斜孔)监测的关联性

【摘要】现在，大型建筑物越来越多,基坑开挖的深度和规模也越来越大。为保证深基坑开挖的安全 ,以及为基坑支护方案的选取提供基础资料,必须对基坑进行变形监测。在基坑变形监测中，位移、沉降量是直接反映基坑变形的物理量，其准确性也是直接正确反映出建筑安全稳定性。本文详细介绍了基坑水平位移、沉降的监测和深层水平位移监测方法及注意事项，同时还说明三者的相互关系。

【关键词】基坑水平位移 沉降 深层水平位移

一、前言：

随着经济建设的不断发展，全国各地兴建了大量的水工建筑物，工业与交通建筑物，高大建筑物以及开发地下资源而兴建的工程设施。在建筑施工过程中，由于很多因素影响，会导致建筑变形。因此，基坑开挖后要进行水平位移、沉降监测。

二、建筑产生变形的原因

工程建筑物产生变形的原因有很多种，最主要的原因是两个方面，一是自然条件及其变化，即建筑物地基的工程地质、水文地质、土的物理性质、大气温度和风力等因素引起。例如，同一建筑物由于基础的地质条件不同，引起的建筑物不均匀沉降，使其发生倾斜或裂缝。二是建筑物自身原因，即建筑物本身的荷载、结构、形式、及动荷载的作用。此外，勘测、设计、施工质量及运营管理工作的不合理也会引起建筑物的变形。

三、基坑水平位移、沉降监测的监测方法

（一）基坑水平位移检测方法

1、基坑水平位移主要是基坑壁水平位移，其测定时主要测定基坑围护结构桩墙顶水平位移与桩墙深层挠曲。基坑壁水平位移观测的精度应根据基坑支护结构类型、基坑形状、大小和深度、周边建筑及设施的重要程度、工程地质与水文地质条件和设计变形警报预估值等因素综合确定。基坑壁水平位移观测可根据现场条件使用视准线法、测小角法、前方交会法或极坐标法，并宜同时使用测斜仪或钢筋计、轴力计等进行观测。

2、当使用视准线法、测小角法、前方会交法或极坐标测定基坑水平位移时应该符合下列规定：

（1）基坑壁水平位移观测点应沿基坑周边桩墙顶每隔10~15m布设一点。

（2）水平位移观测点宜布置在冠梁上，可采用铆钉枪射入铝钉，亦可钻孔埋设膨胀螺栓或用环氧树脂胶粘标记。

（二）基坑沉降监测方法

1、相邻地基沉降观测点，可选在建筑物纵横轴线或边线的延长线上，也可选在通过建筑物重心的轴线延长线上。其点位间距应视基础类型、荷载大小及地质条件以能测出沉降的零点线为原则进行确定。点位可在以建筑物基础深度1.5~2.0倍距离为半径的范围内，由外墙附近向外由密到疏布设，但是距基础最远的观测点应设置在沉降量为零的沉降临界点以外。

2、相邻地基沉降观测点标志，可分为用于监测安全的浅埋标与用于科研的深埋标两种。浇埋标可采用普通水准标石或用直径25cn左右的水泥管现场浇注，深埋1~2m；深埋标可采用内管加保护管的标石形式，深埋应与建筑物基础深度相适当，标石顶部须埋入地面下20~30cm，并砌筑带盖的井加以保护。

3、基坑土分层沉降监测

（1）分层沉降监测，应测定高层和大型建筑物地基内部各分层土的沉降量、沉降速度以及有效压缩层的厚度。

（2）分层沉降观测点，应在建筑物地基中心附近约为2m 2m或各点间距不大于50cm的较小范围内，沿铅垂线方向上的各层土内布置。点位数量与深度，应根据分层土的分布情况确定，每一土层设一点，最浅的点位应在基础底面下不小于50cm处，最深的点位应在超过压缩层理论厚度处，或设在压缩层性低的砾石或岩石层上。

（3）分层沉降监测标志的埋设应采用钻孔法。

（4）分层沉降观测精度可按分层沉降测点相对于邻近工作基点或基准点的高差中误差不大于 1.0mm的要求进行设定。

（5）分层沉降监测精度应按周期用精密水准仪或自动分层沉降仪测出各标顶的高差，计算出沉降量。

（6）分层沉降监测，应从基坑开挖后基础施工前开始，直至建筑竣工后沉降稳定时为止。观测周期可参照建筑物沉降观测的规定确定。首次监测应至少在标志埋好5天后进行。

四、深层水平位移（测斜孔）监测方法

（一）深层水平位移是用来监测软土地基处理，堤坝，芯墙稳定性，钻孔偏差，打桩引起的土移，以及回填筑堤和地下工程的土体沉陷。

（二）深层水平位移的检测方法采用测斜仪。其工作原理：测斜仪主要由测头、测读仪、电缆和测斜管4部分组成。应用时，先要在土体中预埋测斜管，当土体发生变形后，整个测斜管就会随着土体变形发生相应的变形，通过测斜仪逐段进行测量角度，于是可得到测斜管每段的水平位移增量。

（三）当采用测斜仪测定水平位移时，应符合下列规定：

1、测斜仪宜采用能连续进行多点测量的滑动式仪器。

2、测斜管应布设在基坑每边中部及关键部位，并埋设在围护结构桩墙内或其外侧的土体内，基埋设深度应与围护结构的入土深度一致。

3、将测斜管吊入空或槽内时，应使十字形槽口对准监测的水平位移方向。连接测斜管时应对准导槽，使之保持在一直线上。管底端应装底盖，每个接头及底盖处应密封。

4、埋设于基坑围护结构中的测斜管，应将测斜管绑扎在钢筋笼上，同步放入成孔或槽内，通过浇筑混凝土后固定在桩墙上或外侧。

5、埋设于土体中的测斜管，应先用地质钻机成孔，将分段测斜管连接放入孔内，测斜管连接部分应密封处理，测斜管与钻孔壁之间空隙宜回填细砂或水泥与膨润土拌合的灰浆，其配合比应根据土层的物理力学性能和水文地质情况确定。测斜管的埋设深度应与围护结构入土深度一致。

6、测斜管埋好后，应停留一段时间，使测斜管与土体或结构连为一整体。

7、观测时，可由管底开始向上提升测头至待测位置，或沿导槽全长每隔500mm测读一次，将测头旋转180°再测一次。两次观测位置或深度应一致，依次作为一测回。每周期监测可测两测回，每个测斜导管的初测值，应测四测回，监测成果取中数。

五、基坑水平位移、沉降监测与深层水平位移监测的关联性

有很多实践表明：深层土体水平位移随着基坑开挖而发展，随着土体开挖停止而基本停止，呈台阶式发展，如果开挖停止，位移发展，则基坑有失稳危险。而且，深层土移时测定地基土质内部是否稳定，进一步能确定基坑表面的水平位移及沉降方面是否满足规定，确保建筑物的稳定性。然而，当基坑有变形时，水平位移监测、沉降监测数值肯定会增大，随之深层水平位移数值也会产生变化，但不一定会增大，有是会呈S形变化，即下部位移为负，中间不变，上部数值增大。同时，很多工程实例表明基坑在边角处的空间效应较强,而在中部空间效应较弱;基底中间区域的回弹量较大,基坑坑底的最大隆起量不在基坑中心点处,而在基坑中心点一环形区域内,表现出明显的空间效应;随着土体的不断开挖,基坑边坡水平位移逐渐增大,并迅速超过上一工况的位移值;随着开挖深度的变大,水平位移变化也逐渐增大,且从开挖开始至整个支护过程结束为止,边坡水平位移最大值的位置逐渐下移,其最终位移的最大值落在基坑中上部附近位置;基坑周围地表沉降分布呈凹槽形,基坑坑边处的沉降并非最大,距坑边3～5m处沉降最大;且距坑边越远,沉降越小,到距坑边30m后仍有沉降,但沉降量相对较小。深层水平位移监测可准确测量不同工程概况下的土移的变化，反映施工对周围土体的影响，对深层水平位移监测的数据分析可以评价基坑的安全，指导防止基坑水平位移及沉降的施工方法选择。

六、结束语：

基坑的开挖，不仅改变了土体原本的结构，还会引发地面不均匀沉降，靠近基坑的沉降量相对较大，离基坑越远沉降越小，而且基坑周边建筑物、地下管线也会受到影响，过大的变形，将造成支护结构的破坏，基坑的坍塌及邻近建筑物、地下管线等设施的破坏。但是在基坑工程发生重大事故前都会有相应的前兆，所以我们检测人员可以通过监测，预测判断基坑围护结构支撑是否满足支撑要求，及时发现问题所在，及时提出相应的加固措施，避免发生重大事故。同时监测在取得大量测试数据同时对提高设计水平、完善基坑的支撑、工程总结经验有着重要意义。