某基坑桩顶水平位移监测与数值模拟比较
地下连续墙水平位移的实测分析及数值模拟
地下连续墙水平位移的实测分析及数值模拟摘要：地下连续墙—锚杆支护结构由于具备地下连续墙和锚杆的双重优点，被越来越多的应用于有严格变形要求的深、大基坑工程中。
本文结合某一工程实例，针对地下连续墙—锚杆支护结构中墙体的深层水平位移进行了实测分析，并与增量法计算结果和数值模拟结果进行了对比分析，发现：（1）实测结果中，墙体顶端位移最大。
计算与数值模拟结果中，最大位移出现在墙体顶部下一定位置处；（2）基坑开挖完成后一段时间内，墙体位移继续发生变化；（3）在数值模拟中，从基坑整体来看，墙体中部位置处位移最大，基坑角部墙体位移最小；（4）通过数值模拟发现，弹性模量对墙体位移的影响显著。
关键字：地下连续墙；位移；计算；数值模拟1 引言地下连续墙—锚杆支护形式自19世纪70年代出现以来，被大量应用于地下建筑物和构筑物，之后，随着施工技术和优化设计的不断推广，应用范围扩大到边坡工程、船坞工程等多个领域。
与地下连续墙—内支撑支护形式相比，地下连续墙—锚杆更加经济，工期更短，且可实现坑内无障碍施工。
2 工程概况该工程位于市中心，基坑总面积约为8825m2，总延长为386m，开挖最深处达23.0m。
基坑周边邻近城市交通线路和需保留建筑物，且南、北两侧浅埋众多管线。
地质条件从上到下分别为：①杂填土，厚0.5~6.6m；①-1素填土，厚0.60～7.20m；②粉质粘土，厚1.10～7.10m；③粘土（Q3al+pl），厚0.80～3.50m；④粘土（Q3+2al+pl），厚0.40～6.80m；⑤碎石，厚0.80～7.90m；⑥残积土，厚1.30～10.00m；⑦全风化闪长岩，厚1.20～11.60m；⑧强风化闪长岩，厚0.60～9.00m；⑨中风化闪长岩。
场地地下水主要为第四季孔隙潜水和基岩风化裂隙水。
（1）第四季孔隙水。
地下水类型为潜水，埋藏浅。
主要受雨水、地下管道渗漏等补给，受季节影响大，主要排泄为地下径流。
（2）基岩裂隙水。
基坑支护结构水平位移监测
基坑支护结构水平位移监测基坑是指在土方工程中为了挖掘较深的基础而开挖的坑道，为确保基坑施工安全及土体的稳定性，通常需要进行支护结构的设计和施工。
而基坑支护结构的水平位移监测则是为了监测基坑支护结构的水平位移情况，从而及时发现并处理可能存在的安全隐患。
本文将从基坑支护结构的水平位移监测原理、监测方法以及监测结果分析等方面进行论述。
一、基坑支护结构水平位移监测原理基坑支护结构的水平位移监测依赖于传感器测量数据的采集与分析。
常用的测量原理包括全站仪测量法、测距仪测量法和位移传感器测量法。
1. 全站仪测量法全站仪测量法是一种常见的测量方法，通过在固定测点设置全站仪，利用全站仪的角度和距离测量功能，对测点进行测量并记录数据。
通过多次测量与分析，可以得出基坑支护结构的水平位移情况。
2. 测距仪测量法测距仪测量法主要是利用激光或电磁波等测距原理，测量测点与仪器之间的距离，并通过多次测量得出基坑支护结构的水平位移情况。
3. 位移传感器测量法位移传感器测量法是一种非常常见的测量方法，通过在基坑支护结构上设置位移传感器，利用传感器的位移测量功能，实时监测基坑支护结构的水平位移情况。
二、基坑支护结构水平位移监测方法基坑支护结构的水平位移监测方法多种多样，根据实际情况选择合适的监测方法非常重要。
1. 先进的测量仪器与设备基坑支护结构水平位移监测应选用精确度高、数据稳定性好的先进测量仪器与设备，如全站仪、测距仪、位移传感器等。
这些测量仪器与设备能够提供准确可靠的数据支持，保证监测结果的准确性。
2. 合理设置测量点位在基坑支护结构中合理设置测量点位非常重要，通常应选择位于基坑上部、中部和下部的测点，以保证监测结果全面准确。
同时，应避免测点设置在可能受到外力影响的区域，以确保监测结果的可靠性。
3. 定期采集和分析监测数据基坑支护结构的水平位移监测需要定期采集和分析监测数据，以发现可能存在的问题并及时处理。
监测数据的采集频率取决于具体工程情况和监测要求，通常应在基坑施工过程中及时采集数据，并进行必要的分析和整理。
浅谈基坑围护桩顶水平位移监测方法
浅谈基坑围护桩顶水平位移监测方法作者：张建新来源：《科技探索》2013年第12期摘要：本文介绍了深基坑水平位移监测中常用方法，并重点介绍了全站仪极坐标法水平位移监测和计算位移量的方法。
关键词：水平位移极坐标法基准线法前方交会法中误差一、引言随着城市的快速发展，各种深基坑工程越来越多，受地质、地下水、周边环境及其它不确定因素的影响，给施工带来的难度及风险也越来越大。
为了最大限度的规避风险，避免人员伤亡和和事故发生，为工程建设提供安全保障服务，基坑监测已成为施工过程中非常重要的一个环节，受到了建设主管部门、建设单位、设计、监理、施工方高度的重视。
围护桩顶水平位移监测比较常用的监测方法有基准线法（测小角法）、前方交会法、极坐标法等。
其中应用最为广泛是极坐标法水平位移监测，极坐标法水平位移监测具有简便、高效、精度可靠等特点，本文将重点介绍极坐标法水平位移监测。
二、常用水平位移监测方法简介2.1 基准线法（测小角法）基准线法就是在基坑外建立工作基点，两个工作基点可以确定一条基准线，然后将监测点尽量设置在基准在线，通过高精度经纬仪测定监测点与基准线间的微小角度变化，从而计算位移量。
2.2 前方交会法利用施工场地内的两个工作基点分别架设全站仪或经纬仪观测监测点，通过解算三角形的方法计算监测点坐标，从而计算出水平位移量。
2.3 极坐标法在一个工作基点上加架设高精度全站仪，另一个工作基点为后视点，通过观点角度和距离测定监测点坐标，通过每次观测坐标值与初始值进行比较，从而计算出水平变化量。
三、极坐标法水平位移监测方法3.1 工作基点的布设因施工环境比较复杂，工作基点的选定应考虑点位的安全、稳定，受施工影响较小的地方。
布设2-4个带有强制对中观测墩，观测墩地上高度为1.2-1.3米，地下部分深度就大于1.2米，互相通视或组成三角形，方便检核。
3.2 监测点的布设监测点应尽量布设在基坑冠梁、围护桩或地下连续墙的顶部等较为固定、不易破坏、设置方便的地方，基坑围护桩顶每20米布设1点，有水平横撑时测点尽量设置在两水平横撑跨中位置。
深基坑变形数值模拟结果与监测数据对比分析
深基坑变形数值模拟结果与监测数据对比分析*戴清宝(浙江恒欣设计集团股份有限公司福建勘察分公司福建泉州362000)摘要笔者以泉州市某基坑支护工程为案例,基坑采用土钉墙的支护型式,设计运用迈达斯计算软件对基坑开挖后的变形情况进行数值模拟计算,结合开挖后的基坑位移监测数据,将基坑变形的数值模拟计算数据与监测数据进行了对比分析㊂关键词深基坑土钉墙迈达斯数值模拟监测中图分类号:T U753.1文献标识码:A 文章编号:1002-2872(2023)11-0173-03随着车库的需求量日渐增长,地下室几乎已成为商品住宅楼及办公楼的标配,地下室的开挖,将影响周边建(构)筑物的安全,基坑支护应运而生㊂土钉墙作为一种最常见的基坑支护型式,有着工艺成熟㊁工期短㊁造价省等优点,成为众多基坑工程的首选方案,在基坑支护工程中应用非常广泛㊂G B55003-2021建筑与市政地基基础通用规范于2022年1月1日起正式实施,该规范第7.1.3条[1]将基坑支护结构及基坑周边土体的变形计算列入强制性条文要求,土钉墙支护体系下的周边土体变形理论计算与工程实际变形量是否存在较大差异?这是一个值得我们考证的内容㊂1工程实例概况工程场地位于泉州市惠安县,场地原为旧民房,场地已整平至ʃ0.000(黄海高程32.60m)㊂场地西侧7 m范围外为民房(1-4F㊁浅基㊁石砌㊁砖混或简易民房㊁持力层为粉质黏土或残积砂质粘性土),北侧民房已拆除,仅存旧围墙㊂南东二侧均为现状水泥路㊂建筑物下设一层整体地下室,基础类型为浅基础,地下室面积约4400m2,支护周长约315m,基坑最大支护深度约6.95m,基坑侧壁安全等级为二级,重要性系数γ0=1.0[2]㊂1.1工程地质概况按地貌类型划分,本场地属冲洪积平原,地势较平缓,据本勘资料,场地内除表层人工填土(Q4m l),第四系土层为冲洪积(Q4a l-p l)及残积(Q4e l)成因,基底为花岗岩类岩石(γ53)㊂工程场地地貌属残积台地地貌单元,场地地层分布情况自上而下分别为:杂填土㊁粉质黏土㊁残积砂质粘性土㊁全风化花岗岩等,物理力学参数见表1,相关地层描述如下:1.1.1杂填土灰黄㊁灰褐等杂色,干,松散,为新近回填(年限<1年),未经专门压实处理,均匀性及密实度差,呈欠固结状态,并具湿陷性,本层以粘性土为主,混含建筑垃圾与少量砂㊁碎石,其中硬质物约占15%~25%;该层场地内均有分布,层厚为0.40~2.40m㊂1.1.2粉质黏土浅黄㊁灰黄色,湿,可塑,主要由粘㊁粉粒组成,土质较均匀,粘性较强,切面稍光滑,无摇振反应,干强度高,韧性中等,含铁锰质氧化物;该层场地内均有分布,层厚为0.90~3.80m,层顶埋深0.40~2.40m㊂1.1.3残积砂质粘性土灰黄色,湿,可塑,捻面稍有光泽,无摇震反应,干强度㊁韧性中等,为花岗岩风化残积形成,成分以粘性土为主,有少量的细粒石英颗粒,粒径>2.0mm的含量范围值为5.9%~14.3%,长石及暗色矿物已全部风化成黏土矿物,具有泡水易软化崩解的特性;该层场地内均有分布,层厚为3.90~9.50m,层顶埋深为1.60~ 4.50m㊂1.1.4全风化花岗岩黄褐色㊁饱和,中粗粒花岗结构,散体状构造,风化显著但不均,标贯击数实测值N>30击/30c m,岩芯呈砂土状,遇水易软化,原生矿物清晰,含多量次生矿物,为极软岩,岩体极破碎,岩石基本质量等级V级,质量指标极差,未发现洞穴㊁临空面㊁风化孤石及 软㊃371㊃(紫砂艺术)2023年11月陶瓷C e r a m i c s *作者简介:戴清宝(1984-),本科,工程师;研究方向为岩土工程㊂弱 夹层;该层场地内均有分布,层厚为0.40~4.30m ,层顶埋深为7.50~12.80m ㊂表1 岩土物理力学参数表地层名称饱和重度γ(k N /m 3)固结快剪С(k P a )固结快剪φ(度)极限粘结强度标准值(f r b K )杂填土18.510.012.015粉质黏土18.622.413.835残积砂质粘性土19.016.223.445全风化花岗岩20.525.025.0601.2 水文地质概况杂填土:透水性强,富水性较弱;粉质黏土㊁残积砂质粘性土㊁全风化花岗岩:含水性与透水性较弱(为弱透水性层)㊂地下水赋存特征为:根据本工程勘察资料,地下水类型为孔隙潜水,赋存于杂填土㊁粉质黏土㊁残积砂质粘性土㊁全风化花岗岩中,主要靠大气降水与地表迳流下渗补给故其富水性受季节性制约㊂工程场地勘察期间测得钻孔孔内初见水位埋深距现地表1.50~2.90m (黄海标高为28.74~30.97m ),稳定水位埋深距现地表2.10~3.60m (黄海标高为28.14~30.27m ),据当地民井调查与建设方提供当地气象部门水文资料,本场地地下水变化幅度1.00~2.00m ,工程场地3~5年最高水位黄海标高为31.00m ;历史最高水位黄海标高为32.30m ㊂图1 支护剖面图1.3 基坑支护方案基坑支护的方式较多,近年来福建沿海一带用的比较多的支护型式有土钉墙㊁拉森钢板桩+预应力锚索㊁S MW 工法桩+预应力锚索㊁S MW 工法桩+钢管内支撑㊁排桩+内支撑等㊂结合本工程周边情况㊁地质条件㊁开挖深度等条件,本基坑工程最终采用土钉墙的支护型式㊂此次对比分析选取本工程案例的其中一个支护剖面进行,选取的支护剖面图见图1㊂2 变形数值模拟分析2.1 模型构成采用M i d a sS o i l w o r k s 计算软件,利用有限元分析法,对经土钉墙加固后的基坑侧壁进行数值模拟变形分析㊂计算模型利用基坑结构的对称性,取典型剖面对基坑侧壁土体进行计算分析,计算范围:基坑坑顶外取基坑开挖深度的2.5倍,基坑坑底以下取基坑开挖深度的1.0倍㊂2.2 数值模拟结果图2 水平位移模拟结果图3 竖向位移模拟结果根据M i d a sS o i l w o r k s 软件计算结果,水平位移最大值约1.8mm ,水平位移模拟结果见图2,竖向位表2 监测点累积位移量统计表监测项目水平位移监测点竖向位移监测点深层水平位移监测点监测点P 6P 7P 8S 6S 7S 8X 3X 4累积位移量(mm )4.5513.516.345.899.547.1310.668.12㊃471㊃ 陶瓷 Ce r a m i c s (紫砂艺术)2023年11月移最大值约14.3mm ,竖向位移模拟结果见图3㊂3 基坑监测实测数据该基坑现地下室外围土方已回填完成,基坑安全隐患已排除,基坑暴露总时长约70天,监测单位共出具52份监测简报,该支护剖面段水平位移监测点编号为P 6㊁P 7㊁P 8,竖向位移监测点编号为S 6㊁S 7㊁S 8,深层水位位移监测点编号为X 3㊁X 4,各监测点最终累积位移量见表2㊂4 对比分析本基坑由建设单位委托具有相应资质的第三方对基坑变形情况进行现场布点㊁监测,监测单位根据施工图及‘建筑基坑工程监测技术规范“[3]的要求实施监测工作,本文假设监测数据为基坑变形情况的真实体现㊂根据监测数据,坡顶水平位移累积位移量最大的点为P 7,累积位移量为13.51mm ,坡顶竖向位累积位移量最大的点为S 7,累积位移量为9.54mm ,深层水平位移累积位移量最大的点为X 3,累积位移量为10.66mm ㊂数值模拟计算该剖面段水平位移最大值1.8mm ,竖向位移最大值14.3mm ,不难发现,数值模拟计算结果与基坑实际位移量存在较大差异,说明数值模拟结果参考价值并不高㊂5 结结基坑变形的数值模拟结果与监测测得的实际变形存在较大差异,即理论与实际存在较大差异,归结为以下几点:(1)数值模拟计算,是将岩土层以参数形式量化后进行的模拟分析,而计算所采用的岩土层物理力学参数,是勘察单位根据现场原位测试或室内试验后所取,其中难免存在差异㊂(2)数值模拟计算是选取剖面段范围最具代表性的地层进行模拟,然而实际上不同位置各地层的埋深㊁层厚等是存在一定差异的㊂(3)理论计算是严格按照设计设定的边界条件进行的,施工现场不大可能和设计设定的边界条件完全一致,包括坡顶荷载㊁支护结构的施工质量等㊂参考文献[1] 中国建筑科学研究院.J G J 120-2012建筑基坑支护技术规程[S ].北京:中华人民共和国住房和城乡建设部,2012.[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部.G B55003-2021建筑与市政地基基础通用规范[S ].北京:中华人民共和国住房和城乡建设部,2021.[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部.G B50497-2009建筑基坑工程监测技术规范[S ].北京:中华人民共和国住房和城乡建设部,2009.㊃571㊃(紫砂艺术)2023年11月 陶瓷 C e r a m i c s。
浅析深基坑水平位移监测方法及其比较
浅析深基坑水平位移监测方法及其比较作者：陈忠良来源：《科学与信息化》2019年第07期摘要本文主要阐述了当前几种水平位移监测的方法并结合基坑监测中的实践经验进行了探讨。
关键词水平位移监测；测小角法；前方交会法；视准线法水平位移作为变形控制的主要内容之一，受基坑形状的多样性和周边环境的复杂性，使得监测方案具有多变性，因此，基坑水平位移监测方法是一个值得探讨的问题。
1 平位移监测的几种监测方法1.1 全站仪小角法应垂直于所测位移方向布设视准线，并以工作基点作为测站点。
每期观测时，利用全站仪观测各监测点的小角值，观测不应少于1测回。
监测点偏离视准线的垂直距离d应按下式计算：精度分析：由小角法的观测原理可知，距离D和水平角β是两个相互独立的观测值，所以由上式根据误差传播定律可得水平位移的观测误差：小角法水平位移的观测误差水平位移观测中误差的公式，表明：（1）距离观测误差对水平位移观测误差影响甚微，一般情况下此部分误差可以忽略不计，采用钢尺等一般方法量取即可满足要求；（2）影响水平位移观测精度的主要因素是水平角观测精度，应尽量使用高精度仪器或适当增加测回数来提高观测度；（3）经纬仪的选用应根据建筑物的观测精度等级确定，在满足观测精度要求的前提下，可以使用精度较低的仪器，以降低观测成本。
优点：此方法简单易行，便于实地操作，精度较高。
不足：需场地较为开阔，基准点应该离开监测区域一定的距离之外，设在不受施工影响的地方。
1.2 全站仪前方交会法原理：式中ms为测角中误差，ρ"=206265，S为A、B间距离。
对该式的进一步分析表明：当γ=90°时，点位中误差不随α，β的变化而变化；当γ>90°时，对称交会时的点位中误差最小，精度最高；当γ优点：前方交会法相对于其他水平位移观测的方法如视准线法、小角度法等具有以下优点：①基点布置有较大灵活性。
②前方交会法能同时观测2个方向的位移。
基坑有限元模拟及桩水平位移的影响分析.kdh
位 移 /cm
-13 -11 -9 -7 -5 -3 -1 1 0
-3
-6
系列 1
-9
系列 2
-12
系列 3
-15 -18
-21 -24
-27
图 4 有限元模拟和常规方法计算桩的位移比较图
3.2 影响位移变化参数分析 位移分析涉及多个土层参数，本文只对第一层土
的参数进行改变，分析某个参数时，其它参数保持 不变，位移单位为 cm。取不同参数时对应的位移见 表 3。
1 试验概况 试验在 A、B、C 三个标段进行。其中 A 段位于
跑道北端，分为 A1、A2、A3、A4 四个分区；B 段大 概位于跑道中间部位，分为 B1、B2 两个分区；C 段 位于跑道南端，分为 C1、C2、C3 三个分区。见图 1 所示。本试验对 A3、A4、B2、C1 进行研究，其试验 参数见表 1。其它分区为碾压试验和原地基处理试验 区。
跑道轴 线 （H50 ）
P50.5 H53
跑道
跑道中轴
P193
中轴 线
线（H50） B1H53 （H50）C1
P257 C2 H54.5
A2 A1 A3
B4 P185.5
C3 P253
H48
H49
P37.25 A4 147°
H44.25
图 1 试验分区平面示意图
填筑施工强夯及技术要求： （1） 待原地面地基处理结束并检测合格后方能进
800
800
800
满夯
单点击数 夯点间距
3～5
3～5
3～5
3～5
d/4 搭接 d/4 搭接 d/4 搭接 d/4 搭接
夯击遍数
1
1
1
基坑开挖变形监测及数值仿真分析_王安正
土层名称
①人工填土 ②粉质粘土 ③粉质粘土
④圆砾 ⑤粉质粘土 ⑥强风化泥质粉砂岩 ⑦中风化泥质粉砂岩
天然重度 γ (kN/ m 3)
18 .20 19 .40 19 .50 20 .0 19 .50 21 .0 23 .4
表 1 土层部分物理力学性质指标
压缩模量 E(M Pa)
7 .8 8 .5 8 .0 40 8 .0 80 -
图 4 开挖至 3 .0 m 及锚杆 T 1
图 8 开挖至 13.5 m
图 5 开挖至 13 .5 m
图 9 开挖至 16.6 m 及锚杆 T 7
由图可见 , 基坑周围地表沉降近似抛物线形分 布 , 由于土体与桩体之间的摩擦限制了土体的沉降 ,
第 1 期 王安正等 :基坑开挖变形监测及数值仿真分析
桩桩径 900 m m , 单排 , 桩芯混凝土标号 C25 , 桩间距 2 .0 m , 桩长 19 .50 m 。原设计共设置 4 排锚杆 , 采 用钻孔注浆拉力型锚杆 , 其倾角均为 15°, 孔径 130
m m , 灌注 M20 水泥砂浆 , 水平间距 2 .0 m 。 典型设 计剖面图如图 1 所示 。
底地坪标高及支护结构施工完成后对该基坑工程进 行了支护结构及边坡周边地表变形监测 。 主要内容 包括 :(1)桩锚支护结构顶部水 平位移 、沉 降监测 ; (2)边坡周边地表 、建筑物和道路沉降监测 。其中水 平位移采用高精度的全站仪量测 , 沉降值用水准仪 量测 。 4 .2 监测结果与计算结果对比分析
固锚杆 T 5 ;开挖 1 .0 m , 施工加固锚杆 T 6 ;开挖 2 .1 m , 施工加固锚杆 T 7 。
基坑土体开 挖分七级进行 。 若在某级 开挖之 前 , 开挖面上结点力为{F}, 则给该级开挖面上的结 点施加与此相反的结点荷载 —{F}, 并将挖去的单 元从计算网格中删除 , 即可使开挖面成为应力自由 面再进行有限元计算 , 得到该级开挖完成后的位移 场和应力场 。开挖荷载模拟的实质是如何求挖去的 土体对其下结点所产生的结点力 。第一级开挖应该 用各结点的自重应力直接求结点力 , 而第二级及以 后的各级开挖求结点力方法如下 :
某基坑工程水平位移监测及数据分析
３ 小角 度法 ． ２
小角度法是在基坑一 定距 离以外建立基准 点，选 定一条基 线，然后每次在基准点上架设精密经纬仪精确测定基线与测站 点到观测 点的视线之间的微小角度变化 ，再通过 公式计算 出水 平位移 的变化 。 本工程由于基坑外场地较狭窄， 且基坑平面尺寸 较大 ， 边长 达到 １５ 照准 目标读 数时 由于视 线太长 ， ２ ｍ， 目标模 糊， 读数照准精度太差 ， 故不采用 。
１ 引 言
随着 中国经济建设的快速发展， 城市化进程 的不断推进 ， 城 市 中心的高层建筑和其他地下工程越来越多，这些工程大多都 需要开挖基坑， 在基坑开挖过程 中， 开挖引起的土体变形将在一
方法主要有 ： 视准 线法 、 小角度法 、 点法 、 投 前方交会法 、 自由设 站法 、 极坐标法、 Ｐ Ｇ Ｓ测量法及综合测量方法等。 目前较 常用 的方法有 ： 视准线法 、 小角度法、 前方交会法 ， 极 坐标法 。 现需要根据工程 的实际情况 ， 选择一种合适 的方法对基 坑 的水平位移监测， 分析如下：
２ 工程实例概况
本工程位 于市 区中心 ， 工程所 在地 原为低层 民居 ， 后经过拆 迁 后形成一个大的地块。 本工程拟建三组高层商住楼 ， 建筑面积 约 １． ｍ， ２ ７万 ：地下室 ３层， 首层楼面标高± ．０ 负三层地下室地 ｏ ， ｏ 面标高一２７ ｍ， ２层为商业 ， １． ５ 首、 ３层为餐饮及绿化架 空层 ， 四层 及以上为住宅 。建筑最高层数为地上 ２ 。地下室 占地面积约 ８层 １ ． ｍ ，三层地下室总建筑面积约 ４ ３万 ｍ ，地下室周长约 ５万 ． ３ ２ ４ ９ 大面积开挖基坑平面尺寸为 １５ １６ ８ ｍ， ２ｍｘ ２ ｍ。本工程± ．０ Ｏ 标 ｏ 高暂定珠标 ３ ０ 现场场地标高约为珠标 ３ ． ｍ。工程地下 ． ｍ， ８ ． ３０ ０ ８ 室底板面标高为一 ２ ５ 局部为一 ３ ０ 基坑大开挖深度暂 定 １． ｍ， ７ １． ｍ， ７
基坑监测方案基于水平位移监测技术的基坑支护结构变形监测与评估方法研究
基坑监测方案基于水平位移监测技术的基坑支护结构变形监测与评估方法研究随着城市建设的不断发展，基坑工程已成为城市建设中不可或缺的一环。
然而，由于基坑工程的特殊性与复杂性，往往存在许多安全隐患与风险。
为了确保基坑工程的安全运行，基坑监测方案成为了一项非常重要的任务。
本文将基于水平位移监测技术，探讨基坑支护结构变形的监测与评估方法，以提高基坑工程的安全性和可持续性发展。
一、水平位移监测技术简介水平位移监测技术主要用于监测基坑支护结构的变形情况，为基坑工程提供实时监测数据和安全预警。
目前常用的水平位移监测技术包括全站仪法、细微变形监测仪和数字测深仪。
这些技术都具有高精度、实时性强、操作简便等优点，适用于各种不同类型的基坑工程。
二、基坑支护结构变形监测方法的选择在基坑工程中，不同类型的基坑支护结构变形监测方法有不同的优劣势，需要根据具体情况选择合适的监测方法。
常用的监测方法包括测量法、数值模拟法和监测系统法。
1. 测量法：通过使用全站仪法等现场测量仪器对基坑支护结构进行定期测量，得到变形数据并进行分析。
这种方法具有操作简便、精度较高的优点，适用于大型基坑工程的变形监测。
2. 数值模拟法：通过建立数学模型对基坑支护结构进行仿真模拟，模拟出不同荷载条件下的变形情况。
这种方法可以预测变形趋势和变形量，并提供评估依据。
然而，数值模拟法需要建立准确的物理模型和输入参数，对操作者的要求较高。
3. 监测系统法：通过安装传感器和监测系统对基坑支护结构进行实时监测，获取变形数据。
这种方法能够实现连续监测和实时报警功能，对于对支护结构变形要求较高的工程较为适用。
三、基坑支护结构变形监测与评估方法的研究基坑支护结构变形监测与评估方法的研究主要包括监测数据的处理与分析以及结构稳定性评估。
1. 监测数据的处理与分析：对于得到的监测数据，需要进行有效的处理和分析。
处理方法可以采用平均值法、滑动平均法等，以去除异常值和噪声干扰，得到更准确的变形数据。
深基坑开挖变形检测及数值模拟分析
深基坑开挖变形检测及数值模拟分析摘要：随着我国工程建设的快速发展，深基坑的应用越来越普遍，在地铁、高层建筑等施工的过程中都需要应用到深基坑。
深基坑开挖过程中会产生一定的变形，如何做好基坑的变形监测，确保基坑开挖的安全，成为了基坑施工中的关键。
通过借助数值模拟分析的方法，加强现场监测，能够及时了解基坑的运行状态，对于确保基坑的安全具有重要的意义。
关键词：基坑变形；监测；模拟数值模拟作为一种重要的数学方法，在工程设计和施工中发挥了重要的作用，能够了解基坑开挖过程中的变形规律等，对于基坑的变形预测具有重要的帮助。
在基坑开挖的过程中受到的干扰因素比较多，增加了其变形监测的难度，为变形预测等带来了困难。
通过采取科学的监测方法，能够及时了解基坑的变形情况，便于采取有效措施保障基坑的安全，对于基坑施工具有积极的意义。
一、基坑的变形监测1.基坑变形监测的必要性在深基坑开挖的过程中，由于土体以及支护结构受力状态比较复杂，导致基坑的设计以及施工方法还不够完善，特别是一些地质情况复杂的区域，所计算出的结果与实际施工过程存在一定的差距。
为了确保深基坑施工的安全性，需要加强对基坑开挖的变形监测。
通过变形监测能够及时地发现基坑开挖过程中的风险因素，提前做好防护措施，减少基坑变形所造成的损失。
基坑变形监测确保了基坑施工的安全，也得到了施工单位和科研单位的一致认可。
通过基坑变形监测，将得到的监测值和预测值进行比较，能够知道施工是否达到了预期的要求，从而改进施工工艺等。
基坑监测能够及时了解到周边建筑物或者管线的变形情况，减少对周边环境的影响。
基坑监测还能够及时地调整支撑系统的受力情况，使深基坑在开挖的过程中处于安全的状态。
2.基坑变形监测的方法在基坑变形监测的过程中需要借助一定的仪器和设备，测线仪能够有效地测量深层水平位移，主要用来测量地下结构、土体等的深层水平位移，能够满足深基坑的监测需要。
测线仪主要分为固定式和活动式两种形式，固定式是将侧头固定埋设的固定点上；活动式是先埋设带有导槽的测斜管，过一段时间之后测量导槽的斜度变化情况，从而计算出其水平位移。
海珠广场站基坑位移现场监测与数值模拟比较
４ １ 静 力计算模 型 ． 本计算 系统在结构静力计算 中 ， 将地下连 续墙简化 为弹 性地基竖直梁 ， 并采用 ｍ法计算 。静力模型为 ： （） Ｉ基底 以下 的墙体简化为受水平力 和弯矩作用 的弹性
地基竖 直梁 ， 同时考 虑 地层水 平 抗 力系 数 随深度 按 比例增 加 ， 比例系数为 ｍ值 ； 该 （） ２基底以上的墙体衙“ 受土压办阼 沩 用的弹陛支撑通续梁； （） ３ 支撑结构考虑 弹性 变形 。
位移均 出现于基底 以上 。墙体 的这 种 变形特点 正是 由于基
坑所处 的地质特点——基岩 以上 以冲积 层软弱土体 为主 ， 在 淤泥层 以下 出现一个厚度较大 的砂层所决定 的。
２ 工 程及水 文地 质概 况
２ １ 工 程 地 质 ．
４ 数值模拟
数值模拟工作 主要针对 本工 程所进行 的现场监 测 的南 端墙 （ 构 井端 ） Ｂ Ｚ ３及 标 准墙 段 的 Ｚ Ｉ Ｙ Ｉ 、 盾 Ｎ ３ 、Ｃ Ａ７、Ａ７ Ｚ ２ Ｙ ２ Ｂ ４ 、 Ｂ ４ 等墙段进行的 。支护结构进行 了力学计算 和理 论分析工作 。计算程 序采用 自行 编制 的能反 映广 州地铁深 基坑工程特点 的深基坑计算软件 。
连， 随潮汐涨退 而起落 ， 长年不 枯 的补给 源泉 。基 岩裂缝 有 水贮存于基岩裂隙 和构造 裂隙 中。本 区内未 发现大 的构造
断裂 ， 泥灰岩有溶蚀裂 隙。站场范 围的地下水位 的初见水 位 和稳定 水位均 为 ２ ８— ． 地下水对混凝土无侵蚀性 。 ． ４ ５ｍ，
３ 基 坑监 测
四川建筑
第２ ６卷 ４期
２ ０ ． ０６ ８
５ ５
维普资讯
【 关键词】 基坑位移； 现场监控； 数值模拟； 地铁车站 【 中图分类号】 Ｕ ３． ２１４ 【 文献标识码】 Ｂ
软土地基基坑数值模拟与实测数据比较分析
2层
砂质粉土
19.7
6.5
28.0
3 层 砂质粉土夹粉砂
19.8
5.0
31.0
3 层 砂质粉土夹粘质粉土 19.5
5.5
25.0
4层
淤泥质粘土
17.3
10.5
8.5
1.3 水文条件
根据钻探揭露院勘探深度范围内地下水类型主
要可分为松散岩类孔隙潜水尧松散岩类孔隙承压水
和基岩裂隙水.根据详勘测得潜水稳定水位埋深为
图 1 基坑模型图
表 3 有限元分析结果
第二道支 第三道支
施工 阶段
最大水平 最大沉 第一道支 位移/mm 降量/mm 撑轴力/KN
撑轴力/
撑轴力/
KN
KN
1
0
0
要
要
要
2 17.752 14.781 -962.826 要
要
3 13.883 21.138 -1935.826 -524.339 要
4 10.761 23.830 -3472.669 -671.951 -557.519
地面下 0.00 耀4.20m袁 相当 于 85 国家 高程 4.08 耀
7.86m袁自然历史条件下年水位变幅约为 1.0耀2.0m袁
潜水流速缓慢袁对工程建设影响小曰测得承压水水
位埋深 1.45m袁相当于 85 国家高程 5.45m.
2 Midas/GTS 有限元分析
2.1 材料参数选择
渊1冤为便于建模计算且支撑参数 渍609袁t越
16mm冤袁插入比约为 1.1.
1.2 地质条件
根据地质勘察报告袁市政隧道工程土质自上而
下分布情况见表 1.
表 1 土层分布情况
基坑变形监测与数值模拟
基坑变形监测与数值模拟摘要：随着城市建设的发展与旧城改造的推进，基坑工程正向大深度、大面积方向发展。
有些工程的基础紧临已有建筑物和构筑物的基础，开挖过程中建筑物和支护结构的变形规律，本文通过大型通用分析软件FLAC3D，将基坑、支护结构和建筑物作为一个系统来研究。
关键词：深基坑沉降数值模拟本章主要结合实际工程的现场原位测试试验，通过实测数据与数值模拟结果的对比，分析了桩―内支撑支护形式下基坑周边土体的水平位移及地表的沉降变形规律，并确定了FLAC3D在模拟软土地区基坑开挖对近邻建筑物及周围地表沉降变形影响的设计参数。
1.工程概况[1]某招商大厦位于浦东新区陆家嘴路，靠近浦东大道和浦东南路交汇处，基坑平面形状接近长方形，面积为70×90=6300m2, 周长约为340m，开挖深度自然地面以下10.3m，局部电梯井部位为13m。
大厦南面为陆家嘴路，是一条交通要道，还有一些重要管线需要重点保护，东面在基坑开挖阶段为正在建造的银都大厦，其基础为桩基础，基坑开挖深度约为6m，围护结构采用3.3m宽的水泥搅拌桩，围护桩离招商大厦基坑较近约为7m，其余两侧场地空旷。
2.工程地质条件场地地貌类型属滨海平原，根据勘察报告提供的基坑周边各个探孔的地面标高平均值为2.80m（吴淞口系统）。
（1）人工填土：多为建筑垃圾，由碎砖、木桩、混凝土基础和一部分塘泥组成，松散。
填土厚度在1.0～3.0m深度范围内。
（2）灰黄色粉质粘土：很湿～饱和，可塑，局部夹少量薄层粉土，含少量铁锰结核。
该层顶板埋深1.0～3.0m，厚度1.8m，局部因建筑基础（或地基）埋藏较深而厚度较小，锥尖阻力一般为0.66MPa。
（3）灰色淤泥质粉质粘土：饱和，流塑，含腐殖质。
此层土夹粉土、粉砂。
本层土是上海地区典型的软土层，为高灵敏度粘性土。
该层顶板埋深2.7～3.7m，厚度3.6m，锥尖压力一般为0.55Mpa。
（4）灰色淤泥质粘土：饱和，流塑，含腐殖质。
淮安高铁东站深基坑支护结构位移监测值与计算值比较
淮安高铁东站深基坑支护结构位移监测值与计算值比较发布时间：2021-05-31T13:16:25.933Z 来源：《基层建设》2021年第3期作者：张伟[导读] 摘要：本文对淮安高铁东站深基坑支护结构位移实测值进行统计，通过比较各工况下支护结构（地下连续墙）的实际变形量（水平向）与通过理正软件计算得到的理论变形量，简要分析支护结构的受力情况和变形特性以及产生差异的原因，并对淮安地区同类深基坑项目的设计和监测提出相关建议。
江苏省水文地质海洋地质勘查院江苏淮安 211600摘要：本文对淮安高铁东站深基坑支护结构位移实测值进行统计，通过比较各工况下支护结构（地下连续墙）的实际变形量（水平向）与通过理正软件计算得到的理论变形量，简要分析支护结构的受力情况和变形特性以及产生差异的原因，并对淮安地区同类深基坑项目的设计和监测提出相关建议。
关键词：深基坑；基坑监测；地下连续墙1 引言城市土地资源的紧缺和地下空间的快速发展使得深基坑工程不断增多，甚至在大城市中深基坑工程已较为普遍。
同时，深基坑工程施工又是一个不断变化的动态过程，为保证基坑侧壁自身和周边环境在整个施工过程的安全稳定，不仅需要在设计阶段对基坑的支护结构方案进行设计计算，使安全系数和变形范围均达到规范和安全要求，还需要对支护结构和周边环境进行全过程监测。
对深基坑进行全过程监测的目的既是为了掌握支护结构的变形情况，优化、调整设计方案，也是为了能更好的预测变形发展的趋势，即采用信息化方式来指导下一步施工。
深基坑支护结构形式有很多种，内支撑是在深大基坑工程中采取的较为普遍的一种形式，其中环形内支撑由于严格要求执行“分层、分部、对称”的土方开挖原则，对于土建施工的要求比较高，土方开挖过程中的基坑监测更是尤为重要。
此外，内支撑的造价一般高于其它类型的支护结构，为在保证安全的条件下节约成本、避免支护方案过于保守而导致的浪费，积累同地区、同类型支护结构监测数据反馈而来的比较信息是有必要的。
平度市某基坑开挖变形监测及数值模拟分析
朱柏衡 .BFRP 筋与混杂纤维再生混凝
学,2021.
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地区聚丙烯纤维混凝土耐久性损伤试
皇甫秉辉 . 混掺纤维对再生混凝土性能
验 研 究 [J]. 材 料 导 报 , 2022, 36(17):
108-114.
18 层，地下 2 层，主楼为剪力墙结构；筏
条件都满足放坡支护形式，且放坡既操
形基础，地基采用天然地基；地下车库为
作简单，工程造价又相对较低，在综合考
地 下 1 层 ，框 架 结 构 ，内 部 采 用 独 立 基
虑 多 种 因 素 后[2-5]，本 基 坑 采 用 天 然 放
4
础+防水板，外墙采用条形基础，地基采
坑开挖深度范围内的环境。每 3~5 天监
数 据 进 行 对 比 ，验 证 所 选 方 案 的 合 理
墙支护。不同的支护形式各有优缺点，
性[1]。
测一次坡顶水平位移和坡顶竖向位移，
在工程设计中应根据实际工程概况采用
监测点布置如图 1 所示。
1
岩土工程与地基基础
安徽建筑
刘
相对最优的支护形式，既要避免采用不
[9]
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学 性 能 试 验 研 究 [D]. 辽 宁 工 业 大 学 ,
2021
[5]
SAHIN FURKAN, UYSAL MUCTEBA,
Rafiei Pouya,Shokravi Hoofar,Moham⁃
aggregate concrete after exposure
坡+挂网喷浆支护方案，侧ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ安全等级
某地铁基坑变形监测与数值模拟
图3基坑支护剖面图
4、监测方案
4.1监测内容
根据相关技术规范以及本工程的特点和现场施工的具体情况，本工程对施工过程中的连续墙顶的水平位移、连续墙体变形、支撑轴力、地下水位、立柱沉降和周边地表沉降等11项进行监测。
4.2位移控制值
本基坑变形控制保护等级为一级。其位移要求为：
1.地面最大沉降量≤0.15％H，且≤30mm；
6.2计算参数的选取
围护桩采用C35混凝土，根据经验将弹性模量E取为20 GPa，重度为25 k N/m3；钢支撑采用梁单元模拟，弹性模量E取200 GPa，基坑开挖前已经进行了基坑降水处理，因此不考虑地下水对基坑围护结构变形的影响。
6.3计算与监测结果对比
根据现场施工过程将基坑开挖的关键过程分为五个阶段，各阶段数值模拟计算值与实际监测值对比见图7。
某地铁基坑变形监测与数值模拟
摘要：随着我国经济的发展，城市地下空间的开发如火如荼，由此引发了一系列岩土工程问题。本文以广州地铁某区间明挖段基坑为依托，应用三维有限元软件对基坑进行动态模拟分析，并结合现场实际监测数据，分析本基坑开挖时墙体水平位移的变形情况。
关键词：基坑；有限元；分析；监测
0引言
随着我国经济的发展，地铁建设成为我国城市地下空间发展的重点。目前，我国已有包括北京、上海、广州、深圳在内的许多座城市已经开通了地铁线路，而随着地铁的大规模建设，产生了大量的地铁基坑，其规模越来越大、深度越来越深[1]。这就给基坑的施工带来了一定的影响。
本文以广州地铁某区间基坑工程为例，在基坑开挖过程中对支护结构的墙体水平位移、周边地表沉降、内支撑、地下水位等进行监测，并根据监测结果对地下连续墙变化规律进行分析与数值模拟。
1工程概况
兰州某基坑变形监测与数值模拟
兰州某基坑变形监测与数值模拟何海鹏;杨有海【摘要】结合兰州某什字立交改造工程基坑的特点,对基坑围护桩项水平位移、周围地表沉降、周边建(构)筑物沉降等监测结果进行了分析,采用FLAC3D软件模拟基坑开挖过程,对排桩加钢支撑支护下的基坑变形规律及变形影响因素进行了研究.结果表明:1)基坑围护桩顶位移、基坑周边地表沉降等随着基坑开挖深度增加而同步变化.围护桩顶水平位移最大为15.8 mm,桩顶竖向位移最大为11.5 mm.2)敞开段地表沉降呈三角形分布.离基坑越近沉降越大,最大为11.4 mm;暗埋段地表沉降呈抛物线形分布.离坑边5～8 m处沉降较大,最大为15.7 mm,坑边和较远处沉降较小.3)将数值模拟结果与监测结果进行对比,两者变化趋势基本一致且较接近,说明数值分析结果可靠、支护结构支护效果理想.【期刊名称】《兰州交通大学学报》【年(卷),期】2015(034)006【总页数】8页(P38-44,54)【关键词】基坑;监测;桩顶位移;地表沉降;数值模拟【作者】何海鹏;杨有海【作者单位】兰州交通大学土木工程学院,甘肃兰州730070;兰州交通大学土木工程学院,甘肃兰州730070;河西学院土木工程学院,甘肃张掖734000【正文语种】中文【中图分类】TU473近几十年来我国各大城市大型地下空间开发进展迅速，涌现了大量技术复杂的基坑工程建设项目，基坑工程已向超深超宽和信息化监控技术发展[1-2].基坑开挖改变了地层中的应力场和渗流场，不可避免的引起坑外地基土体的位移与变形，对周边建筑物或构筑物、地下管线及道路等产生较大影响.对基坑支护结构、基坑周围土体和相邻建筑物的系统、实时监测，以判断基坑工程的安全性和对周围环境的影响程度，进而确保工程施工的顺利[3-5] .本文以兰州某什字立交改造工程基坑为例，对围护桩顶位移、基坑周边地表沉降等监测结果进行了分析，并借助FLAC3D软件对桩撑支护基坑变形规律进行了研究，以期为同类工程提供参考.兰州市某什字立交改造工程的主体为车行地道改造工程.基坑开挖范围：K0+165~K0+705为暗埋段，两端K0+020~K0+165、K0+705~K0+860为敞开段，线路走向如图1所示.基坑支护结构采用Ф1 000@1 600 mm钻孔灌注桩及钢支撑，桩深16 m.(顶部)网喷混凝土护坡支护.桩顶设800 mm×1 200 mm(高×宽)冠梁，桩间采用挂网喷射混凝土保护.基坑竖向布置一道钢支撑，钢管型号为Ф609，t=16 mm，钢支撑架设在冠梁上，剖面位置如图2所示.为减小围护结构的侧向位移，按设计轴力的30%~50%对钢支撑施加一定的预压力，根据现场施工桩体的变形、受力监测情况动态调整.因基坑两侧均建筑物密集，交通导行道车流量大，周边地下重要管线分布众多且距基坑较近，故工程基坑安全等级为一级.场地位于黄河南岸Ⅱ级阶地，场地土类型为中硬场地土.拟建车行通道地质勘察钻探深度内地层为：①层填土(Q4ml)、②层粉土(Q4al+pl)、②-1层细砂(Q4al+pl)、②-2层淤泥质粉质粘土(Q4l+pl)、③层卵石(Q4al+pl)、④层砂岩(N).场地地层自上而下划分为6层，各土层物理力学指标见表1.项目区内气候类型属温带半干旱气候，根据兰州气象站多年资料统计，年平均降雨量316.7 mm，降水多集中在7~9月份，占全年降水量的61%以上.场地地下水属第四系松散岩类孔隙潜水，富存于卵石层中，主要由大气补给.勘察期间水位埋深4.90~5.40 m，水位高程1 509.53~1 510.08 m，设防水层高程1 511.5 m.基坑开挖深度5~12 m，结合兰州地区基坑降水经验，基坑采用管井降水，经降水处理后水位位于基坑底面下1 m处.根据基坑工程周边环境特点与支护方案及相关规范[6-7]，工程监测由工程安全监测和周围环境监测两部分组成，实时掌握基坑及周围环境在施工期间的变形，及时反馈给设计和施工，确保本工程及邻近构筑物的安全.监测项目包括：①围护桩桩顶水平位移；②围护桩桩顶竖向位移；③基坑周边地表沉降；④周围建筑物沉降；⑤地下水水位.平面变形监测：桩顶水平位移测量按照小角度法进行观测.平面控制点测量采用徕卡TS06全站仪.高程变形监测：用精密水准仪测出各观测点的高程，经计算后可得到基坑周边土体的沉降或隆起变化情况.水准测量采用拓普康101C电子水准仪配合精密铟钢水准尺.相邻建筑物倾斜监测：本项目主要对基坑周边相邻建筑物进行倾斜监测.主要是监测建筑物两墙面相交的一组棱线顶端相对于底端的位移量.跟踪巡查：对周围30 m左右范围内的地面水平开裂、差异沉降缝等变形迹象，进行跟踪巡查和量测记录.根据规范[8]和现场情况在地质条件稳定、远离施工影响的地方，布设3个观测基准点，每1个月复测1次基准点，保证其稳定性.冠梁上共布设水平位移监测点42个.其中，K0+020-K0+165敞开段6个(EGW1~EGW3，WGW1~WGW3)，K0+165-K0+705暗埋段28个(EGW1~EGW15，WGW1~WGW13)，K0+705-K0+860敞开段8个(EGW1~EGW4，WGW1~WGW4).EGW、WGW分别表示监测点位于基坑西侧、北侧，水平位移观测点也同时进行沉降观测.ZWT1~ZWT15是基坑周边地表沉降观测点，S1-S10是邻近已有建筑物沉降观测点.基坑监测点平面布置如图3所示.监测工作从基坑工程施工前开始直至地下工程完成为止，贯穿于基坑工程和地下工程施工全过程.监测周期与检测报警值分别见表2和表3.基坑围护桩顶水平位移监测点根据现场情况分为三部分，图4、5、6分别是位于K0+020~K0+165敞开段、K0+165~K0+705暗埋段、K0+705~K0+860敞开段的典型监测点的桩顶水平位移随时间的变化曲线.基坑水平位移是考察支护结构安全状况的重要指标[9-10].由桩顶水平位移随时间变化曲线可知，桩顶水平位移随开挖时间的推移而逐渐增大.K0+020~K0+165敞开段为放坡开挖段，开挖深度随里程增大而逐渐增加，由地面增加至设计深度.由图4可知，K0+020~K0+165敞开段围护桩顶累计水平位移最大为15.8 mm，小于报警值30 mm.EGW3点和WGW3点位移累计变化增长较快，原因是此段基坑东侧开挖深度远大于西侧，开挖后周围土体产生侧向压力所致，同时还有施工初期材料堆放和运输车辆的影响.K0+165~K0+705暗埋段监测点顺序由大里程向小里程方向布设，施工过程中土方开挖沿线路大里程向小里程方向开挖.由图5可看出，围护桩顶的水平位移变化范围为8.75~14.45 mm.由于基坑不同断面的土方开挖及开挖的先后顺序不同，各监测点水平位移的增长幅度不同.施工过程中采用先挖后撑的施工顺序以及降雨影响导致基坑局部变形较大，桩顶最大单次水平位移为3.2 mm，超过警戒值(3 mm)，但累计变形量安全可控，桩顶水平位移最大为14.45 mm.在基坑开挖的整个监测期内，水平位移累计最大值发生在基坑中部及基坑两侧端部.K0+705~K0+860敞开段在K0+020~K0+165敞开段与K0+165~K0+705暗埋段主体结构基本完成后开挖，桩顶水平位移随基坑开挖深度增加而逐渐增大，但累计位移相对较小，最大为8.8 mm.其原因是开挖深度相对较小，同时开挖期间当地降雨逐渐减少，对围护结构造成影响也减小.图7是围护桩竖向位移随时间变化曲线.EGW1、EGW5 、WGW1、WGW3位于K0+165-K0+705暗埋段，EGW3、WGW2位于K0+020~K0+165敞开段.由图7可知，围护桩顶部沉降测点累计沉降量在3.20～11.50 mm之间，比较围护桩顶部水平位移与围护桩顶部沉降，桩顶水平位移大的桩，其沉降也相应较大.暗埋段桩顶累计沉降量大于敞开段，原因是暗埋段基坑开挖深度远大于敞开段.同时由于前期管线迁改的问题，在2014-07-07发生强降雨致使雨水大量流入基坑导致基坑局部变形较大，经过监理及施工方的及时处理，基坑未发生安全问题. 我国曾经发生过多起由于地表变形控制不当造成地表建筑破坏及安全事故[11]，施工中对周边土体及建筑物沉降的控制也是一直以来的难题[12].因此，地表沉降监测是一项极为重要的内容.图8和图9给出了基坑周边地表沉降随距离变化曲线.其中，图8是K0+020~K0+165敞开段南侧地表沉降随距离变化曲线，图9是K0+165~K0+705暗埋段南侧地表随距离变化曲线.基坑的开挖使围护墙后的土体从侧面和底部向坑内挤压，从而导致周边地表发生沉降.通过变化曲线可知：随基坑开挖深度的增加，地表沉降量逐渐增大.K0+020~K0+165敞开段基坑悬臂开挖，基坑东侧的地表沉降呈三角形分布，即离基坑越近沉降越大.K0+165~K0+705暗埋段基坑开挖后在冠梁处施加一道钢支撑，基坑东侧的地表沉降呈抛物线形分布，离坑边5~8 m处沉降较大，坑边和较远处沉降较小.这与Heish[13]对于墙后地表沉降提出的三角形和槽形沉降规律相符.监测结果表明，基坑开挖过程中周边地表最大单次沉降值为2 mm，未达到报警值.基坑周边地表沉降敞开段最大沉降量为11.4 mm，暗埋段为15.7 mm，均小于报警值25 mm.基坑开挖过程中的强降雨引起围护结构桩间土的流失是造成基坑周围局部土体短期内沉降的重要因素.由于实际的基坑长度较长(840 m)，模拟中只对部分暗埋段基坑进行建模.选取基坑尺寸为宽度 22 m，开挖深度 10 m，长度 36 m.根据经验和初步计算结果并参考已有的研究成果，影响范围取4～5倍开挖深度，整个模型的尺寸为96 m×144 m×46 m(长×宽×高).网格划分原则为基坑附近密集，远处稀疏，模型共有节点22 500个，单元19 152个.根据地勘报告，合并相似土层，模型中共划分了 4个土层.所建模型土体采用8节点六面体(brick)单元模拟，支撑采用梁(beam)单元，灌注桩桩折算为一定厚度的地下连续墙.土体与围护结构之间建立接触面(interface)单元模拟以土体与围护结构的滑移与分离.采用Mohr-Coulomb本构模型，基坑内土体的分层开挖通过空模型(null)来实现[14].模型4个垂直面仅约束边界面法向位移，平面内无约束；模型底部水平边界采用固定约束；模型顶面水平地表面为自由面.几何模型与初始地应力场如图10和图11所示，图12和图13分别是基坑开挖到底竖向位移和水平位移云图.图14是K0+165~K0+705暗埋段基坑开挖完成后，围护墙后地表沉降实测值与模拟值随离围护墙距离变化的对比曲线.由图14可知，周围地表沉降的模拟值小于实测值，但二者曲线形状大致相同，模拟曲线较为平滑.模拟曲线和实测曲线地表沉降最大值都位于围护墙后约5 m处，说明模型的建立、参数的选取以及计算方法是合理的，计算结果可以反映桩撑支护结构基坑变形的一般规律.取EGW1测点的桩顶水平位移与实测值进行对比分析，如图15所示.基坑开挖后由于土体卸荷作用，围护桩受到坑外土压力作用向坑内发生移动，并且随时间的增加桩顶水平位移也在增加.从图15中可以看出，模拟值与实测值曲线变化趋势一致，但实测值有明显的变化点.结合监测时的情况，推测2014-07-07前连续降雨及污水管线未及时改迁致使基坑内严重积水可能是造成实测值变化较模拟值明显的原因.图16给出了不同钢支撑间距对基坑周围地表沉降的影响.由图16可知，随钢支撑间距的增加，地表沉降值逐渐增大，不同支撑间距下地表沉降变化曲线形状大体相同.支撑间距从6 m增加到24 m时地表沉降值增加了3.5 m，因此合理设计钢支撑间距是控制基坑周边地表沉降的关键因素之一.图17为不同施工工序下周围地表沉降与地表距围护墙距离的关系曲线.从图17中可以看出，开挖工序的不同也会影响地表沉降值.先挖后撑引起的地表沉降值大于先撑后挖引起的地表沉降值.及时的架设钢支撑可以有效约束围护墙后土体位移，减缓地表沉降发展趋势.施工单位应采取合理的施工工序以控制基坑变形，减小对周围环境的不良影响.本文以兰州天水路-读者大道什字立交改造工程基坑为例，对监测数据进行了分析，借助FLAC3D软件模拟了基坑开挖过程，并将计算值与实测值进行了对比，分析了不同支撑间距和工况对地表沉降的影响，得出了以下结论：1)基坑内土体开挖后围护结构受坑外土压力作用发生变形，基坑围护桩顶位移、基坑周边地表沉降等随着开挖深度的增加而同步变化.围护桩顶水平位移均向基坑内侧偏移.桩顶水平、竖向位移变化范围分别是3.7～15.8 mm和4.9～11.5 mm，基坑不同开挖深度段变形也不相同.2)各监测点的变形量都在警戒值范围内，在基坑底板及侧墙施工完成后，变形量明显减小，且变形趋于稳定.局部监测点变形由于降雨及施工工序的原因发生超限，桩顶单次最大水平位移达到3.2 mm，大于警戒值3 mm，但基坑变形累计值均在变形控制值范围内，基坑总体安全稳定.3)由于受基坑开挖深度、是否架设钢支撑的影响，不同开挖段地表沉降形态也不相同.基坑敞开段的地表沉降相对较小，沉降曲线呈三角形分布，离基坑越近沉降越大，为11.4 mm.暗埋段施加一道钢支撑，但由于开挖深度大，地表沉降也相对较大，地表沉降呈抛物线形分布，离坑边5～8 m处沉降较大，最大为15.7 mm，坑边和较远处沉降较小.4)将数值模拟结果与实测结果进行了对比，二者较接近且变化趋势基本一致，说明支护效果理想，计算模型与方法正确.支撑间距、施工工序对地表沉降均有不同程度影响，模拟结果可为设计和施工提供参考.【相关文献】[1] 刘国彬，王卫东.基坑工程手册[M].2版.北京:中国建筑工业出版社，2009.[2] 龚晓南.基坑工程实例[M].北京:中国建筑工业出版社，2014.[3] 李耀良，徐安军，王建华.上海M8线西藏南路站6区基坑的监测与分析[J].地下空间与工程学报，2005，1(4)：603-606.[4] 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从 桩顶水 平位移实测 值 曲线可 以看 出 ： 从 ３ ５ １ ３开挖 开始 到
２ 数 值 模拟
２ ． １ 基本 假 定与 本构模 型
９日， 支护结构桩顶水平位移变化明显 ， 最 大值近 １ ０ ｍｍ， 此 时根 建模 时将 实际条件做如下简化 ： １ ） 将基 坑所在 土层简化 为均 ３ ３ ９日一 ５ １日 质土体 ， 各参数取加权 平均值 ； ２ ） 土体 为理想 弹塑性 ， 破坏时遵循 据施工工 况可以看 出基坑 开挖初 始未架 设 钢支 撑 ； 可 Ｍｏ ｈ ｒ ． Ｃ ｏ ｕ ｌ ｏ ｍ ｂ准则 ； ３ ） 桩体 和支 撑为 弹性 体 ； ４ ） 不考 虑 支护结 构 期 间支护结构 实测 桩顶水平 位移变化很小 开始逐 渐趋 于稳 定 ， 甚至在 ４ ４日和 ４ ９日使 水平位 施工对土 体的扰动影 响 ； ５ ） 应 力场 按平 面应 变 问题 分 析 ； ６ ） 不 以看 出桩 顶受 到支 撑轴力 的作用 ， 考虑土体 的排 水固结 。计算考虑地 表超载 为 ２ ０ ｋ Ｐ ａ ， 建 筑物为砖 移产生 回弹 ， 说明桩顶变形控制很稳定 。 混结构 ， 荷载每层为 １ ５ ｋ Ｎ ／ ｍ 。
． ２ 模 型 的建 立 量越来越 大。基 坑工程对于这些建筑 的安全 建设尤 为重要 ， 随着 ２ 本模型施工 步序 ０ ． ５ ｍ开挖基 坑 ， 并 以开挖 阶段 的现场监测 建筑规模 的增 多与高度不断增大 ， 基坑开 挖的纵 深和难度 也相应
调整 参数 到合 理的数值 ， 以实 际监 增大 了。而基坑支 护结 构 的位移是 影 响基坑 施工 与项 目安 全 的 数据为标准来反馈 到模 型 中， 测 的桩顶水平位移为标准来判 断模 型的合理 性 ， 这 样使计算 符合 个重要指标 。为 了更 好 的研 究 支护 桩最 大水平 位移 的变 化规
１ ９ ． ４ ｌ ９ ． ６
１ ． ６ １
杂填 土
Ｉ ｃ Ｙ ＿
粘聚力／ ｋ Ｐ ａ ５ ． Ｏ ２ ２ ． ４ ２ ７ ． １ ｌ ６ ． １
０ ３ ０ ． ３
内摩擦角／ （ 。 ） ｌ ０ ． ０ ３ ． ５ ７ ． ０ １ ． ３
及桩身水平 方向位 移随着基坑开挖 的变形规律 ， 以及基坑变形特性 、 支护桩 刚度 、 插入 深度等对基坑的影响 ， 以期对今 后的类似工 程 的设计 与施 工提供参考。 关键词 ： 基坑支护 ， 水平位移 ， 监测， 插入 比
中图分类号 ： Ｔ Ｕ ４ ６ ３ 文献标识码 ： Ａ
Ｏ 引 言
响程度来 确定 ， 但 在很多 情况 下 ， 确定基坑 周 围坏境对 附 加变 形
在我 国经济快速发 展 的今 天 ， 城 市化 步伐 加快 ， 在 日益 密集 的承受 能力非 常 困难 。本 文仅 分析基 坑 两侧 ２层及 ６层建 筑 物 对 支护结构侧 向位移 的影响 。 的城市里 ， 高层建筑 、 地下商场 、 通 道等 多种 民用 和工业设 施需求 时 ，
第３ ９卷 第 ２ ２期 ２ ０ １ ３年 ８月
文章编 号 ： １ ０ ０ ９ － ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ２ ２ － ０ ｏ ６ ５ ． ｏ ３
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣ ＨＩ Ｉ １ Ｅ Ｃ １ ］ Ｕ ＲＥ
山 西 建 筑
Ｖｏ １ ． ３９ Ｎｏ． ２ ２
粉质 粘土
本工程 主体结 构采用明挖顺 作法施 工 ， 采用 由支护桩 和支撑 （ 一道 ） 系统联合支护形式 ， 模拟时 ， 第三 步工 况设置支撑 ， 其余 步
骤依施 工步序每 ０ ． ５ ｍ开挖一次进行计算 。
图 １ 基坑 剖面示意图（ 单位 ｉ ｍ｝
３ 监测数 据 与计算 结 果对 比分析
２ ８ ห้องสมุดไป่ตู้ ０ ８ ． ０
一
０ ． ２ １
粉质粘 土夹粉 土 粉质粘土 、 粉土互层夹粉砂 ＜
杂填土 粉 质粘土夹粉 土 粉质粘土、 粉土互层夹粉砂 淤泥质粉质粘土
粉细砂夹粉质粘土 粉质粘土
一
５ ． ２ ９
７ ． ３ ９
— —
淤泥质 粉质粘土 钻孔灌注桩 ＋ ６ ０ ０ ＠９ ０ ０ ８ ． ６ ９ 粉 细砂夹粉质粘土
１ 工 程概 况
考虑到基坑两侧为公路和住宅小 区 ， 基坑边 缘随机 发生 的施 工堆
２ ． ３ 计算 参数 及 工况
根据地勘报告 ， 选取 的土层相关 物理参 数如表 １ 所示 。
表 １ 土层参数
岩 土体 名称 重度／ ｋ Ｎ・ ｍ～ ｌ ９ ． Ｏ １ ８ ． ７ １ ８ ． ８ １ ７ ． ６
一
９ ｍ。由于实 际工程 周边 律， 本文对 比分析 了盘锦市某基坑 工程支 护结构 实测位移 数据 与 实际结果 。该基坑工程 宽度取平 均值 １ 环境复杂 ， 模 型取距 离基坑边 ２ ０ ｍ、 桩底 以下 ２ Ｏ ｍ 的土层厚 度。 数值模拟 的结果 ， 对钻孔灌注桩桩顶水平位 移问题进行 了探讨 。 载、 车辆行驶动 载等 因素 ， 设 置荷 载包 括 ： 自重 ， 建筑 物荷 载 和地 该项 目地处 盘锦 市盘山县双 台子 区 ， 位 于红旗 大街北侧 广场 面超载。建筑物荷载为作用在地下 ２／ ／ １ ＇ ， 距 离坑边 ５ ｍ； 地 面超载 及 沿渤海路方 向 ， 南侧至胜利街 。基坑全 长 ７ ８ ５ ｍ， 深约６ ． ８ ５ ｍ～ 取２ ０ ｍ范 围。土体 采用 平面应 变单 元 ， 支护桩 及支 撑采 用梁 单 ７ ． ３ ５ ｍ。基坑支护形式 由支护桩和支撑 系统联合 支护 ， 支护 桩采 元。模型的左右侧约束水平位移 ， 底部约束 垂直位 移 。由于基坑 用反循环钻 孔灌 注 桩 ， 桩径 ０ ． ６ ｍ， 间距 ０ ． ９ ｍ， 桩长 １ ５ ． ０ ５ ｍ， 开挖前 ， 已将地下 水位 降至坑 底 以下 ， 故 模拟 过程 中不考 虑地 下 １ ５ ． ８ ５ ｍ ， 支护桩 间采用悬 挂式旋 喷止水 帷幕 ， 只在冠 梁上架 立一 水的影响。 道钢支撑 ， 其 中心线位于地面以下 ０ ． ７ ３ ｍ处 。基 坑剖 面图见图 １ 。
Ａｕ ｇ ． ２ ０１ ３
・６ ５・
某 基 坑 桩 顶 水 平 位 移 监 测 与 数 值 模 拟 比 较
王明飞 董剑锋
摘
王祥 民
１ １ ０ ０ ０ ３ ）
（ 中国建 筑东北设计研 究院 ， 辽 宁 沈阳
要： 对某基坑工程支 护结构在施工过程 中桩顶 与桩 身水 平位移监测数据与数值模拟结果进行 了分析和 比较 ， 总结 出基 坑桩顶