深基坑支护变形监测及预警体系构建

一、引言

随着城市化进程加快，城市土地资源愈发紧张，高层及超高层建筑不断涌现，地下空间开发利用日益增多，深基坑工程也越来越普遍。深基坑支护作为深基坑工程的关键环节，其稳定性直接关系到基坑及周边环境安全。然而，深基坑施工过程复杂，受地质条件、地下水、施工工艺等多种因素影响，支护结构易发生变形。若变形超出一定范围，可能引发基坑坍塌、周边建筑物沉降开裂等严重事故。因此，开展深基坑支护变形监测并构建完善的预警体系，对保障深基坑工程安全至关重要。

二、深基坑支护变形监测内容

（一）支护结构水平位移监测

桩墙顶水平位移：桩墙顶水平位移是反映支护结构整体稳定性的关键指标。通过在桩墙顶部设置监测点，利用全站仪等测量仪器，定期测量监测点的平面位置变化，从而获取桩墙顶水平位移数据。在基坑开挖前期，土体应力变化相对较小，桩墙顶水平位移增长缓慢；随着开挖深度增加，土体侧向压力增大，水平位移可能加速增长，需重点关注。

深层水平位移：深层水平位移监测能了解支护结构不同深度处的变形情况，有助于判断支护结构在土体中的变形形态。采用测斜仪进行监测，在支护结构中预先埋设测斜管，测斜仪沿测斜管上下移动，测量不同深度处的倾斜角度，进而计算出深层水平位移。若深层水平位移出现突变，可能暗示支护结构局部出现问题。

（二）支护结构竖向位移监测

桩墙顶竖向位移：桩墙顶竖向位移监测可反映支护结构在垂直方向的变形。运用水准仪测量桩墙顶监测点高程变化，获取竖向位移数据。竖向位移可能由土体自身沉降、隆起，或支护结构受荷等因素导致。若桩墙顶竖向位移过大，可能影响支护结构与土体间的协同工作，降低支护效果。

支撑体系竖向位移：对于采用内支撑的深基坑，支撑体系竖向位移监测不可或缺。支撑体系承受支护结构传来的水平力，其竖向位移变化会改变支撑受力状态。在支撑节点设置监测点，用水准仪测量其高程变化，以监测支撑体系竖向位移。

（三）周边土体变形监测

地表沉降监测：基坑开挖会改变周边土体应力状态，导致地表沉降。在基坑周边按一定间距布置地表沉降监测点，使用水准仪定期测量。地表沉降范围和程度与基坑开挖深度、支护形式及土体性质相关。通过监测地表沉降，可评估基坑开挖对周边环境的影响，及时采取保护措施。

土体深层沉降监测：土体深层沉降监测用于掌握不同深度土体沉降情况，分析土体内部变形特征。借助分层沉降仪，在土体中埋设分层沉降管，通过测量不同深度处磁环位置变化，得到土体深层沉降数据。这有助于了解基坑开挖对深层土体的扰动范围和程度，为支护设计优化提供依据。

三、深基坑支护变形监测方法

（一）仪器测量法

全站仪测量：全站仪可精确测量水平角、竖直角和距离，广泛应用于支护结构水平和竖向位移监测。在已知控制点设站，对监测点进行观测，获取其三维坐标，进而计算位移量。全站仪测量精度高，适应各种深基坑工程变形监测需求。

水准仪测量：水准仪通过测量两点高差，获取监测点高程变化，即竖向位移。操作简便，精度满足深基坑支护竖向位移监测要求，是竖向位移监测常用方法。

测斜仪测量：测斜仪利用内部重力摆锤感知测斜管倾斜角度变化，通过测量不同深度倾斜角度计算深层水平位移。能直观呈现支护结构或土体不同深度变形情况，对分析变形原因意义重大。

（二）传感器监测法

应变片传感器：将应变片传感器粘贴在支护结构关键部位，如桩身、支撑梁等，测量结构受力时的应变变化。根据应变与应力关系，间接获取

支护结构受力状态。当结构受力异常，应变片传感器可捕捉信号，为判断结构安全性提供依据。

土压力传感器：土压力传感器埋设于支护结构与土体接触部位，实时监测土压力大小和分布。通过分析土压力变化，了解土体对支护结构作用力，为支护设计和施工调整提供参考。

四、深基坑支护预警体系构建

（一）预警指标确定

依据规范标准：行业规范如《建筑基坑支护技术规程》对深基坑支护变形允许值有明确规定，确定预警指标时应以此为基础。例如，参考规范中不同基坑等级对应的支护结构水平位移允许值，结合工程实际确定预警指标。

结合工程实际：不同深基坑工程地质条件、周边环境、支护形式各异，需结合实际调整预警指标。如周边有重要建筑的深基坑，为保护建筑安全，可能降低支护结构水平位移和周边地表沉降预警指标。综合地质勘察、周边环境及支护设计资料，确定合理预警指标。

（二）预警等级划分

三级预警设置：通常将预警等级分为黄色、橙色和红色三级。黄色预警表示支护变形出现异常趋势，但未达危险状态，此时需加密监测频率。橙色预警意味着变形接近或超过允许值一定比例，工程存在较大隐患，需采取处理措施，如调整施工进度、加强支护等。红色预警表明变形达到或超过允许值，工程处于危险状态，必须立即停工抢险。

动态调整依据：预警等级划分依据变形监测数据与预警指标对比，同时考虑变形速率、持续时间等因素。工程实施中，可根据实际情况动态调整。如某监测项目变形速率突然增大，即便变形量未达橙色预警指标，也可提高预警等级。

（三）预警信息发布与反馈

发布流程方式：监测数据达预警指标时，按预定流程发布预警信息。由监测人员或负责人审核确认后，通过书面报告、短信、邮件等方式发布，确保相关人员及时获取。如给现场施工人员发预警短信，向项目管理和设计单位发送详细书面报告。

反馈机制建立：建立反馈机制，使相关人员接收到预警信息后及时采取措施，并将处理结果反馈监测部门。监测部门评估处理效果，若变形得到控制，可降低预警等级或解除预警；若处理无效，变形继续发展，需进一步研究处理。

五、结论

深基坑支护变形监测及预警体系对于确保深基坑工程的安全性具有至关重要的作用。通过实施全面的监测措施，对支护结构以及周边土体的变形情况进行细致的观察和记录，运用科学的监测方法来获取精确无误的数据信息，是构建一个高效预警体系的基础。这样的体系需要包括确定合理的预警指标、明确划分不同级别的预警等级，并建立一个有效的信息发布与反馈机制。这些措施的实施，能够极大地提高深基坑工程在施工过程中的安全性。在实际的工程应用中，我们应当不断地对监测与预警体系进行优化和调整，同时积极引入和融合新技术，以提高监测的精确度和预警系统的可靠性。这样，我们就能为深基坑工程本身以及其周边环境的安全提供更加坚实和有力的保障。

参考文献

[1]范国鹏.深基坑支护结构施工中变形监测及安全性评估方法探讨[J].城市建设理论研究(电子版),2024,(33):127-129.DOI:10.19569/j.cnki.cn119313/tu.202433042.

[2]邹晓磊.深基坑支护结构变形监测的工程测量标准化关键技术[J].大众标准化,2024,(21):51-53.

[3]郭清平.长三角地区深基坑变形监测与预警探讨[J].江西建材,2013,(06):96-97.