地下水位变化对深基坑地连墙水平位移的影响研究

周传水

(中铁十四局集团第四工程有限公司，山东 济南 250000)

随着城市化建设向地下发展,深基坑工程规模不断增大。由于深基坑工程工期长，因此需要在施工期间进行科学监测，掌握施工过程中的变形情况，及时采取有效措施，预防意外发生。依托济南黄河隧道工程项目，进行研究分析。

在松散地层中进行基础施工时，一般需人工降低水位，如果降水程度不符合设计要求，极易出现土体固结等不良情况，甚至出现流砂现象。因此，需制定科学合理的地下水排水措施，确保深基坑开挖安全和地基土强度不受损失。

2.1 监测意义

在深基坑周围土体及水压力作用下，深基坑的地连墙容易发生断裂以及倾覆。为了充分反映基坑岩土真实力学效应，检验施工、设计的可靠性，对现场可能存在的风险情况进行预判预警，需对基坑工程进行监控量测。

2.2 监测方法

2.2.1 地下水位监测方法

地下水位采用钢尺水位计进行监测，在已经布设完毕的水位监测孔中置入测头并不断下放，当触及地下水面即可听到水位计的警报声，读取测量数值，即可得到地下水面到水位管口的垂直距离，再通过测定水位管口标高计算出地下水位深度。

2.2.2 地下连续墙顶水平位移监测方法

根据施工状况，选用小角法进行监测，采用强制对中墩的方式，将全站仪放置在监测点上，以降低偏差；
同时，将棱镜头直接焊接至墙顶冠梁处来设置监测点，以减小目标的偏心误差。先测定监测点与基准点的相关数据关系，再通过计算的方法得出不同监测点的位置坐标，与原有的数据初始值进行比对，从而得出相关监测变形量。

2.3 监测数据采集

2.3.1 地下水位初始值的采集

在观测之前须对监测孔进行抽灌水试验，确定水位监测孔与周边土体的水力联系畅通，量测水位管管口位置的标高，通过采用连续两天对水位进行监测的数据确定初始值。

2.3.2 监测数据分析处理

根据开挖过程中的地下水位变化情况进行水位监测，数据处理如下。

根据管顶高程(H管顶)、从管顶到地面位置的高差(h管顶-水面)，来计算得出所求的水位高程(H水位)，公式如下。

H水位=H管顶-h管顶-水面

。

(3-1)

2.3.3 地连墙监测方法

地连墙水平位移监测过程见图1。

将工作基点A布置于基坑边线的延长线上，测量时将仪器架于A点，在监测点P处架设棱镜，B点为后视点，AB的连线作为基准线，使用全站仪精确测出BAP前后两次的角度，得到两次角度的变化量，并通过下式计算出偏离值，公式如下。

(3-2)

式中：LP为位移变化量(mm)。

αP为角度变化量(″)。

SP为测点距监测基点的距离(mm)。

ρ为角度常数(206265)。

2.4 监测结果

选取两组具有特征的水位监测点、水平位移监测点SW1，ZQS1；
SW2，ZQS2；
每组监测点之间均遵守就近选择的原则，并通过10d内测量数据进行分析。

2.4.1 两处地下水位监测点监测结果如下(表1，2)。

表1 SW1处水位监测数据

表2 SW2处水位监测数据

通过连续10d的地下水位监测可以发现，水位监测点均在第6d出现较明显的变化，之后地下水高程回归正常水平。

2.4.2 两处地下连续墙顶水平位移监测点监测结果如下(表3，4)。

表3 ZQS1处水平位移监测数据

表4 ZQS2处水平位移监测数据

可以看出两处墙顶水平位移均在第6d有较明显的变化，其余几天水平位移变化则较为缓和。

2.5 监测结果分析

通过监测研究发现，水位点均在第6d发生明显变化，与此同时，水平位移监测点也均在第六天产生较大的位移，因此可得出，不考虑其它因素下，深基坑地连墙在受到地下水位变化时会产生水平位移。由地下水位的详细变化数据可得知，当地下水位变化比较大时，地连墙水平位移的变化也较大，当地下水位的变化较小或者平稳时，地连墙水平位移的变化随之减缓。

通过理论分析、现场监控量测相结合，综合济南黄河隧道深基坑工程，得出以下几点结论。

(1)通过研究地下连续墙变形机理基本理论，研究了地下水引起的地质变化以及对地下连续墙变形的影响，为进一步进行深基坑地连墙水平位移变形控制奠定理论基础。

(2)经过理论分析、现场实验研究，分析水位变化对地下连续墙顶水平位移影响的相关变形规律。

(3)通过研究水位变化对地连墙水平位移影响的变形规律，从两方面归纳总结了控制位移变形的相关技术措施，为工程科学施工提供理论依据。