柳小燕

摘 要：在大型工程建設(shè)中，往往需要進(jìn)行基坑開(kāi)挖。由于基坑內(nèi)外壓力的變化，引起土體的變形，對(duì)鄰近建筑物造成影響。因此，需要對(duì)基坑及鄰近建筑物進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，本文基于筆者多年從事基坑變形監(jiān)測(cè)的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，以寧夏某基坑開(kāi)挖對(duì)建筑物影響的監(jiān)測(cè)為例，介紹了監(jiān)測(cè)方案，并對(duì)不同的數(shù)據(jù)處理模型進(jìn)行對(duì)比研究，得出對(duì)于本項(xiàng)目變形監(jiān)測(cè)中精度較高的數(shù)學(xué)模型。

關(guān)鍵詞：基坑 變形監(jiān)測(cè) 數(shù)據(jù)處理 精度

中圖分類(lèi)號(hào)：TV551 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）06（a）-0000-00

1概述

在城市中進(jìn)行建筑物的基坑開(kāi)挖時(shí)，不僅要求保證基坑本身的安全，還必須保證鄰近建筑的安全使用。在基坑開(kāi)挖及以后的施工過(guò)程中，由于地下水位下降、荷載增加、土體變形以及其它一些不確定因素，必然引起周邊環(huán)境變化，影響周邊建筑的安全使用。變形監(jiān)測(cè)是掌握基坑形變規(guī)律以及對(duì)周邊環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)價(jià)的有效手段，在建筑物興建、施工、運(yùn)營(yíng)階段都起著重要作用。通過(guò)變形監(jiān)測(cè)，分析基坑形變規(guī)律，以及對(duì)周邊建筑物影響的變化趨勢(shì)進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)，對(duì)基坑和建筑物的安全監(jiān)控，確保建筑物安全運(yùn)營(yíng)具有重要意義。本文以寧夏某基坑的監(jiān)測(cè)為例，對(duì)變形監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，對(duì)觀測(cè)量進(jìn)行預(yù)報(bào)并與實(shí)際沉降量進(jìn)行比較，以確定模型的有效性。

2工程概況

此基坑位于寧夏某體育場(chǎng)。在基坑開(kāi)挖的施工過(guò)程中，基坑內(nèi)外的土體將由原來(lái)的靜止土壓力狀態(tài)向被動(dòng)和主動(dòng)土壓力狀態(tài)轉(zhuǎn)變，應(yīng)力狀態(tài)的改變將引起土體的變形，因此會(huì)對(duì)鄰近建筑物造成影響。此次觀測(cè)的目的就在監(jiān)測(cè)基坑的開(kāi)挖對(duì)鄰近建筑物造成的影響，以及了解鄰近建筑物的變形情況，從而控制開(kāi)挖基坑的進(jìn)度來(lái)保證工程的安全，最終保證周?chē)鷰鬃ㄖ锏陌踩?/p>

2.1 基準(zhǔn)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)方案

基坑監(jiān)測(cè)工作于2009年6月17日開(kāi)始布點(diǎn)，總計(jì)觀測(cè)20次。在基坑上布設(shè)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)，平面位置上力求對(duì)稱(chēng)，做到全面監(jiān)測(cè)，突出重點(diǎn)。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要是對(duì)基坑旁3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)樓進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)。本次共布設(shè)監(jiān)測(cè)基點(diǎn)5個(gè)（ZB1、ZB2、ZB3、ZB4、BM1），水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)9個(gè)（全為基坑邊監(jiān)測(cè)點(diǎn)，編號(hào)為JC1～JC9，間距約20 m，距基坑邊線約0.2m），沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)16個(gè)（11個(gè)水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)同時(shí)作為沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，建筑物沉降觀測(cè)點(diǎn)為5個(gè)，編號(hào)為3D-1、3D-2、4D-1、4D-2、5D-1），點(diǎn)位詳見(jiàn)基坑監(jiān)測(cè)布點(diǎn)圖1。6月19日對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了初始數(shù)據(jù)的觀測(cè)，初次觀測(cè)獨(dú)立觀測(cè)兩次，取其平均值作為初始數(shù)據(jù)，并對(duì)基點(diǎn)進(jìn)行了聯(lián)測(cè)。在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，每3天～4天進(jìn)行一次觀測(cè)，若沉降觀測(cè)點(diǎn)的沉降量出現(xiàn)異常，則對(duì)各觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行加密觀測(cè)[5]。

沉降監(jiān)測(cè)測(cè)量?jī)x器選用Leica DNA03數(shù)字水準(zhǔn)儀，水準(zhǔn)尺為與DNA03配套的Leica編碼標(biāo)尺。在觀測(cè)之前水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺經(jīng)過(guò)嚴(yán)格檢驗(yàn)。我們的控制點(diǎn)（BM1）選取在距離基坑200m以外比較牢固的建筑物（6號(hào)樓）上，控制點(diǎn)（BM2）選取在距離基坑200m以外比較牢固的建筑物（4號(hào)樓）上。

圖1 基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖

2.2 建筑物沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算及分析

對(duì)建筑物一共布設(shè)了5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以基準(zhǔn)點(diǎn)BM1為起點(diǎn)，BM1高程為10.00m。觀測(cè)流程為由BM1→5D-1→3D-1→3D-2→4D-1→4D-2→BM1形成一個(gè)觀測(cè)閉合環(huán)，每次觀測(cè)結(jié)束利用△h=∑a-∑b≤1.0（路線距離）檢查記錄的數(shù)據(jù)和計(jì)算是否正確，精度是否合格，然后，調(diào)整高差閉合差，推算出各沉降觀測(cè)點(diǎn)的高如有超限應(yīng)當(dāng)返工。經(jīng)計(jì)算得出閉合水準(zhǔn)路線全長(zhǎng)閉合差為0.21mm，路線長(zhǎng)為0.8703km，閉合差限差為±4=±3.8mm，故初次觀測(cè)完全符合二等水準(zhǔn)測(cè)量要求[1][2]。由于觀測(cè)數(shù)據(jù)很多，這里取前10期建筑物沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究：（1）計(jì)算各觀測(cè)點(diǎn)本次沉降量：Δh=本次觀測(cè)所得的高程Hi-上次觀測(cè)所得的高程Hi-1 ；（2）計(jì)算累計(jì)沉降量：ΔH = ΣΔh（3）計(jì)算沉降速率：ν=沉降量/觀測(cè)天數(shù)，有觀測(cè)數(shù)據(jù)繪制建筑物監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降觀測(cè)曲線圖，各點(diǎn)沉降量如圖2所示：

圖2 建筑物各監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降量變化曲線

根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)成果計(jì)算各觀測(cè)點(diǎn)的累積沉降量即：

沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)表明：大部分房角沉降觀測(cè)點(diǎn)變化很少，其中最大的變化是4D-1（-0.97mm）和3D-1（-0.95mm），但監(jiān)測(cè)點(diǎn)的累積變化量小于警戒值，已有支護(hù)結(jié)構(gòu)能維持基坑邊坡的穩(wěn)定，目前基坑處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3對(duì)建筑物的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的線性回歸模型分析預(yù)測(cè)

根據(jù)3號(hào)、4號(hào)和5號(hào)樓沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)為例，對(duì)沉降量和觀測(cè)天數(shù)進(jìn)行線性回歸分析[6]，

依次可求得各觀測(cè)點(diǎn)沉降量y與監(jiān)測(cè)天數(shù)x的線性回歸方程及相關(guān)系數(shù)。

圖3 各點(diǎn)累積沉降值的回歸分析圖

通過(guò)回歸分析的結(jié)果可以看出，其回歸分析值和實(shí)際觀測(cè)值一般都有一定差異，但總的分析曲線的走勢(shì)大致一致，通過(guò)此線形回歸即可做沉降觀測(cè)的變形預(yù)測(cè)，做好對(duì)將來(lái)建筑物的安全預(yù)報(bào)。由圖3可知累積沉降的回歸分析值并不能準(zhǔn)確的反映其沉降量，和實(shí)際的累積沉降有一定的差異，但在反映點(diǎn)與點(diǎn)之間的沉降差異方面卻有很好的反映：（1）通過(guò)回歸分析可發(fā)現(xiàn)點(diǎn)3D-11和點(diǎn)4D-1沉降最快，而離基坑較遠(yuǎn)的點(diǎn)5D-1則沉降的比較少。（2）從表3中可知，點(diǎn)3D-1和點(diǎn)4D-1沉降比較均勻，其余三點(diǎn)沉降發(fā)生不均勻變化。根據(jù)它們累積沉降的不同也可以分析后期建筑物的傾斜情況，從而更好的控制，作好防御措施。

4結(jié)束語(yǔ)

本文立足于深基坑沉降變形監(jiān)測(cè)的方案設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)分析處理，以寧夏某體育場(chǎng)深基坑沉降變形監(jiān)測(cè)為實(shí)例，闡述了變形監(jiān)測(cè)的方案設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理，并根據(jù)不同的數(shù)據(jù)處理模型對(duì)變形趨勢(shì)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的有效性進(jìn)行了對(duì)比分析。采用線性回歸預(yù)測(cè)模型對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析能夠簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確地得到深基坑沉降變形狀況以及對(duì)周邊建筑物的影響，并對(duì)下一次沉降量進(jìn)行預(yù)報(bào)，能為驗(yàn)證基坑開(kāi)挖及保證周邊建筑物的安全，提供必要的數(shù)據(jù)和評(píng)價(jià)資料。

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