高层建筑基坑工程变形监测研究

高层建筑基坑工程变形监测研究

刘朝俊

南京南房建设工程检测有限公司 江苏南京 210000

摘要：高层建筑的建设是城市化发展的重要标志之一，基坑工程是高层建筑建设中最关键、最具挑战性的工作，关系到后续工作的稳定和进展。但由于地质条件和建筑材料的影响，高层建筑基坑工程可能会发生一定的变形，需要安排专人监测基坑变形。如果无法及时监测到基坑变形，并且使用了合适的措施遏制基坑变形，将会大大降低施工安全和高层建筑的质量。所以，本文对高层建筑基坑工程的变形监测进行详细的分析，以期能够在施工阶段及时发现基坑的变形，从而尽快采取合理的应对方法。

关键词：高层建筑；基坑工程；变形监测

一、基坑变形机理

（1）坑底土体隆起变形

当进行基坑开挖工作时，由于上层土壤被挖走，会导致垂直方向的土壤压力减小，从而使基坑底部的土壤产生回弹，并且坑底土壤的吸水能力会大大增加，在吸收完足够的水分后会发生膨胀，整体体积是原来的数倍，从而使结构外的土壤向内位移。此时，施工现场的基坑底部土体的状态会发生变化，逐渐隆起甚至发生变形，而土壤隆起的高度往往与基坑的深度存在着密切的联系。如果高层建筑工程的基坑又深又小，则底部土壤的中心部位会出现明显的隆起，而两侧则相对较低；反之，若基坑面积较大，且底部较宽，则两侧会出现明显的抬升，而中部则会出现轻微的上升，隆起的程度几不可见。

(2）挡土墙及周边地表变形

当基坑的开挖程度不深的时候，“倒三角”形状的水平位移就越明显，在没有任何支撑的情况下，挡土墙顶部的偏转就更加明显。然而，当基坑越往下挖掘，挡土墙受到围护结构的影响就越深，挡土墙和周边地表就越容易出现刚度的偏转。由于内部土体的移位，将原本施加在挡土墙上的外加压力转移至内部，从而引起了整个结构的位移。这种位移可能发生在水平位移，也可能发生在垂直位移，所以在施工过程中，必须采取措施来加固挡土墙，以确保基坑工程结构的稳定性。

基坑工程本就具备较高的危险性，还会给周边环境带来严重的影响。如果挡土墙后的地表会出现明显的沉降，这将导致周边的地形发生一定的变化，周边建筑物、交通、管道等也会受到严重的破坏，因此，必须加强对沉降监测科学性的控制，及时准确地预测沉降的程度和范围。

(3）工程降水引起的沉降

为了确保高层建筑结构的稳定，当基坑的深度超过地下水位时，必须采取有效的措施及时排出坑底的积水，使得坑底常常处在干燥状态中，从而避免基坑中的潮湿度过高，影响基坑的稳定性。然而，由于地下水位的降低，土壤压力也会相应减弱，从而使得土壤压力失去平衡，水分流失的速度会比平衡状态下更快，会引起土壤固结，进而在土壤中形成孔隙，导致基坑沉降的程度加深。

二、高层建筑基坑工程变形监测方案的编制

为了确保基坑变形的程度不会超出控制，负责监测基坑状态的工作人员需要仔细研究并编写一份完善的监测计划。该计划应当涵盖基坑的总体状态、监控的原则、参考的标志物，以及分析的结果，并建立一个可靠的反馈机制，以便随时发现并解决可能出现的问题。基坑工程变形往往会引起周边环境的变化，若是基坑工程周边有文化古迹或地铁隧道，基坑变形严重时会损坏文化古迹或地铁隧道。因此，编制变形监测方案的人员需要具备较强的专业能力，方案编制完成后还要有专家进行审核。为了更好地进行基坑的监控，除了要保证监测方案的完整性，还要确保监测方案的合理性和有效性，安排好经验丰富的监测人员、高标准的仪器设备、合适的监控点和监控频率，从而能够准确地向上级报告基坑变形的状况。此外，高层建筑基坑变形的监控方案必须经过业主、设计单位、质量管理部门的审核，以便更好地反映出基坑的实际状态。

三、高层建筑基坑工程变形监测的方法

（1）深层水平位移监测

通过安装测斜设备，人们可以精确地监测高层建筑基坑工程的变形。现如今常用的测斜设备有测斜仪和测斜管，能够较为精准地测量出基坑的位移数值，而数字式测读仪则是新出现的测斜设备，设备的精准度更高。在完成深层水平位移监测工作的时候，首先需要把测斜仪放入测斜管，然后把滚轮固定在导向槽的位置，并缓缓地向下移动至槽的深处。等待5分钟之后，如果探头的温度与测斜管的温度相差不大，就可以从槽的深处一直延伸0.5m，重复这一步骤。测量倾斜度的方法有两种：正向测量和反向测量。正测时需要使用专门的探头，正测完成后可以将探头水平旋转，接着进行反测工作。测量倾斜度的时候要把0.5m的标记放在拉线的相应位置，如果测斜时需要读数，请先让电压达到平衡，然后查看探头上的数字，此时务必保证仪器探头与电缆线的密闭性，避免基坑中的积水干扰到探头的正常运行。在计算高层建筑基坑工程深层水平位移数值的时候，相关的工作人员需要以管口为起点，由上至下各点位移值叠加计算挡土墙水平位移。初始值取项目前期三次观测值的平均值。

(2）支护结构倾斜监测

通常，在监测支护结构的倾斜程度时，需要使用专门的仪器，如测斜仪。由于力对支护结构的影响，并且还可能对周围环境产生影响，为了准确测量结构，需要在重点区域铺设测斜管并应用高精度倾角仪。在施工过程中，应该及时记录支护结构的深度变化曲线和水平位移的变化趋势，并且要考虑支护结构的倾斜角度，以确保测量的准确性。斜管埋深一般为基坑开挖深度的两倍，埋在挡土墙内时，应保证挡土墙深度一致。当安装测斜管时，测斜管不能随意摆放，而是必须确保它们与地面的水平方向一致。如果需要安放支护结构，则可能需要使用细砂来填补结构中的缝隙，从而避免产生孔洞。近年来，许多高层建筑项目都使用了滑移式测斜仪来检查地面的变化，监测基坑是否出现变形，此时还需要用光学经纬仪在侧面观测支护结构的倾斜状况。

（3）高层建筑基坑工程竖向位移监测网、监测点的建立及监测方法

第一步，建立基准点控制网来检查基坑的纵向位移。通常，基准点同样会作为水平位移的检查点。人们会使用二等水准测量方法来进行三次持续的检查，然后将所有基准点的平均位移值作为最终的结论。为了更好地检查基坑的位移，人们需要在水平位移和竖向位移两个位置上设置监测点。在进行高层建筑基坑竖向位移检查时，人们可以使用三角高程测量技术、静力水准测量技术或水准测量技术。在检查时，人们需要注意水平位移和竖向位移的变化，并在必要时调整监测频率。

（4）（坡）顶部水平位移监测

1.在开展水平位移监测时，需要使用专业的仪器和监测方法，应采用通过严格审查的徕卡TS09全站仪，采取极坐标法开展观察。在执行此项操作时，应特别关注仪器的精确性，并确保其能够准确地反映出实际情况，以及仪器和被测物体的位置关系。

2.监测点埋设布置。为了获得更加精确的测量结果，必须采用最佳的监测方案，并且确保基坑顶冠梁的稳定性，同时，监测点的位置也应该符合设计要求，并且按照规划的方案进行布置，安排专业的施工人员密切关注，以确保顶部水平位移监测结果的可信度。

（5）基坑水平位移监测

在对高层建筑基坑水平位移进行监测时，基坑监测水平位移控制点的位置必须安放在基坑外的稳定区域，至少布置三个可控的基准点，从而形成基坑水平位移监测控制网络。通过方向观测法，人们可以确保每个工作基点的稳定性，以便进行水平位移的监测，获取变形监测数据和信息。

(6）竖向位移监测

高层建筑基坑结构变形监测方法有不同的类型，需要根据基坑的状况选择合适的监测方法，其中纵向位移监测方法是最常用的。通过采用三个基岩水准点，并结合先进的高程体系和科学技术，人们可以对基坑结构的变形情况进行纵向位移监测。为了确保监测的准确性，人们必须在开展监测工作之前，对所有的仪器设备进行精确的校准，并且严格禁止更换操作人员和监测设备，以确保监测的精确性。

（7）平面监测方法

高层建筑工程基坑结构变形沉降监测时，可根据实际情况选择平面监测方法，相关的工作人员需要在变形位置周围选取3个合适位置作为水平基准点，然后利用先进的机械设备和专业的计算模式，按规定观测高层建筑结构的水平角和边长。

四、结论

由于高层建筑的重量加大，基坑工程承受的荷载过高，可能对其结构造成严重的损害。因此，有必要对高层建筑基坑变形进行严格的监测，以便及时发现并纠正其中的问题，更好地管理基坑工程，防止基坑施工损坏周边建筑，并在一定程度上减少对环境的破坏。

参考文献：

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[2]杨晨辉.高层建筑基坑变形监测研究[J].工程建设与设计,2021(02):37-38.

[3]杨健.高层建筑基坑工程变形监测研究[J].资源信息与工程,2019,33(4):135-136.