變形監測技術在基坑施工中的應用

王 甜

杭州市勘測設計研究院

變形監測技術在基坑施工中的應用

王 甜

杭州市勘測設計研究院

在當前城市建設中，建筑已逐漸向縱向空間方向發展，基坑工程越來越多的向大深方向發展。因為基坑工程本身的復雜性和基坑設計中假設的工況模型還不能完全反映施工時的集體狀況、以及基坑工程中突發情況的發生，需要通過基坑監測到的各種變形數據信息，為設計和施工單位優化下一步的施工參數提供相關的參考，以達到信息化安全施工，將信息及時反饋給有關單位，判斷支護結構及周邊環境安全狀態，指導施工。

變形監測技術；基坑施工；應用

近年來，隨著我國經濟建設和城市間的快速發展，各大城市的高層建筑、地下建筑和隧道等工程大量興建起來。為了更好地節約土地資源，人們大力發展空間建設，立體發展。向空中求發展，向地下要土地的發展戰略成為建筑商追求利益的常用手段。除去高層本身對地基深度和結構的要求，大量的地下室、公共交通地鐵站、地下商鋪、地下停車場、倉庫和人防工程等，施工時都需要較深的基坑。地下部分由一層發展到多層，相應的基坑開挖深度也從地表下5～6 m發展到12～13 m，甚至更深。然而，由于缺乏監督，基坑失穩引起的工程事故也越來越多，主要發生在支護結構及被支護土體被破壞方面，導致基坑變形過大，致使鄰近建筑物和道路管線被嚴重破壞，給人民的生命財產和經濟生活帶來了嚴重的損失和災難性的后果。

1 概述

變現監測技術主要是對被監測的對象或物體進行測量，以及確定其空間位置與內部形態隨時間所產生的變化。與一般的工程測量相比，變形測量技術具備了內部監測與外部監測兩個特點。在實施變形監測技術時，為了確保觀測在安全監測范圍內，必須要求高精度的觀測、頻繁周期的觀測與重復觀測。變形觀測的精度等級，是按照變形觀測點的水平位移點位中誤差、垂直位移的高程中誤差或相鄰變形觀測點的高差中誤差的大小來劃分。事實上，變形監測的精度取決于觀測的目的和變形的大小。精度過高時測量工作復雜，時間和費用增加；精度過低又會增加變形分析的困難，使所估計的變形參數誤差加大，從而影響分析的正確與否。通常情況下，監測建筑物的安全需要高精度要求，一般檢查施工要求變形精度相對較低。一般情況下，以實用、安全為目的觀測值中誤差不超過變形允許值的1/20～1/10；以科研為目的應為1/100～1/20。在水平位移監測與沉降位移監測過程中，所使用的主要儀器設備有全站儀與水準儀兩種。而其中的全站儀設備是一種具備了測角、測距、數據自動處理的特點，所以在測量各個領域都得到了廣泛運用。

2 基坑施工中變形監測技術的應用

2.1 水平位移監測

根據現場踏勘，基坑水平位移監測控制網采用獨立的監測坐標系統，在基坑開挖影響區域以外的穩固地面或已經穩定的壩體上布設了兩個基準點C1、C2，為檢測基準點的穩定性，C1與遠處高樓上的天線聯測方向；在基坑周圍便于觀測設站的位置建立工作基點C3、C4、C5、C6，與基準點C1、C2組成大地四邊形。針對基坑監測的具體工程，經分析決定采取徠卡TC2003全站儀，其測角精度為0.5″，測距精度為1 mm+1 PPm，按全站儀極坐標法對埋設于支護結構上的水平位移標志進行觀測，每次觀測所得的各個監測點坐標與基坑開挖前進行的初始觀測相比較，所得的坐標差即為該監測點在本觀測周期內的累計位移值。監測點及控制點均采用特制的觀測標志，觀測標志上設強制對中標志，保證每次觀測均在同一點位上。在完成平面控制測量后，使用1″級全站儀測量各水平位移觀測點的坐標，連續觀測3次，取穩定坐標值的平均值作為初始值。采用坐標測量法進行監測，將每次監測的坐標數值和初始值進行對比，計算差值、累計值、變化速率、坐標中誤差。

2.2 基坑施工中的垂直位移監測

在對基坑進行垂直位移監測時，應結合基坑施工現場的地質情況，對基坑沉降范圍進行準確的計算，并在離基坑施工區域三倍左右的距離進行監測，這樣才能確?；哟怪蔽灰票O測的準確性。另外，對于基坑施工周圍建筑物體較多且分散的大測區，并分兩個層次布網，既由水準基點、工作基點組成基準控制網與工作監測網，使其也可確保基坑施工中垂直位移監測的精度。

2.3 沉降位移監測情況

基坑支護結構是由于基坑周圍環境、臺倉土體的變形監測點布設的數量多，而且工程是在實時進行，被破壞的頻率也大，所以基坑底部回彈接近平穩，由于上方壓力減小而引起的土體回彈性慢慢在減弱，也表示基坑開挖時是安全的、穩定的。無論是臺倉土體還是基坑支護結構都是有沉降產生的，但是從監測數據來看變形的產生還是不明顯的，沉降速率在 0.1－0.2mm/d 范圍內，沉降速度均勻。結合數據與現場情況分析： 部分變形監測點存在少量的變形，但是變化量都在標準范圍內。基坑底部監測點有個別點在個別時段的變化走勢產生相對大的變化，但是整體分析并沒有達到報警臨近值，也是安全的。本次項目的施工地點周圍沒有大型的建筑物群，但是為了將安全做到萬無一失并且給后續的工程提供經驗，我們還是進行了周邊土體的監測，確保周圍的地下管線等方面也安全。周邊的土體有少量的變化，按照數據的分析時有土體松動的跡象，在發現后及時采取了措施，及時夯實處理，對基坑的開挖并沒有產生影響。

臨時性的設施，且基坑暴露時間越長，危險性相對增加，施工單位應從地勘開始，嚴格分析地質條件，制訂切實可行的施工計劃，并保證嚴格按照施工進度安排有序施工；對于地下水較活躍的深基坑，更需做好良好的止水帷幕工作；雖然基坑施工期間大部分水平位移監測點位移值超過設計值及規范規定的報警值，但通過嚴密的監測，采取合理有效的加固等措施，不僅確保了基坑支護結構自身穩定，且對周邊環境造成較小影響，保證了周邊建筑的安全。

[1] 徐福國. 變形監測數據自動檢查程序的開發[J]. 測繪工程，2014，23(9)：74-76.

[2]嚴新，李彬. 變形監測技術在深基坑施工中的應用[J]. 青海大學學報(自然科學版)，2014，v.32；No.13202：60-63+68.