變形監(jiān)測技術(shù)在基坑施工中的應(yīng)用

王 甜

杭州市勘測設(shè)計(jì)研究院

變形監(jiān)測技術(shù)在基坑施工中的應(yīng)用

王 甜

杭州市勘測設(shè)計(jì)研究院

在當(dāng)前城市建設(shè)中，建筑已逐漸向縱向空間方向發(fā)展，基坑工程越來越多的向大深方向發(fā)展。因?yàn)榛庸こ瘫旧淼膹?fù)雜性和基坑設(shè)計(jì)中假設(shè)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(fā)情況的發(fā)生，需要通過基坑監(jiān)測到的各種變形數(shù)據(jù)信息，為設(shè)計(jì)和施工單位優(yōu)化下一步的施工參數(shù)提供相關(guān)的參考，以達(dá)到信息化安全施工，將信息及時反饋給有關(guān)單位，判斷支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境安全狀態(tài)，指導(dǎo)施工。

變形監(jiān)測技術(shù)；基坑施工；應(yīng)用

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和城市間的快速發(fā)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(jié)約土地資源，人們大力發(fā)展空間建設(shè)，立體發(fā)展。向空中求發(fā)展，向地下要土地的發(fā)展戰(zhàn)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(jié)構(gòu)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(fā)展到多層，相應(yīng)的基坑開挖深度也從地表下5～6 m發(fā)展到12～13 m，甚至更深。然而，由于缺乏監(jiān)督，基坑失穩(wěn)引起的工程事故也越來越多，主要發(fā)生在支護(hù)結(jié)構(gòu)及被支護(hù)土體被破壞方面，導(dǎo)致基坑變形過大，致使鄰近建筑物和道路管線被嚴(yán)重破壞，給人民的生命財(cái)產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)生活帶來了嚴(yán)重的損失和災(zāi)難性的后果。

1 概述

變現(xiàn)監(jiān)測技術(shù)主要是對被監(jiān)測的對象或物體進(jìn)行測量，以及確定其空間位置與內(nèi)部形態(tài)隨時間所產(chǎn)生的變化。與一般的工程測量相比，變形測量技術(shù)具備了內(nèi)部監(jiān)測與外部監(jiān)測兩個特點(diǎn)。在實(shí)施變形監(jiān)測技術(shù)時，為了確保觀測在安全監(jiān)測范圍內(nèi)，必須要求高精度的觀測、頻繁周期的觀測與重復(fù)觀測。變形觀測的精度等級，是按照變形觀測點(diǎn)的水平位移點(diǎn)位中誤差、垂直位移的高程中誤差或相鄰變形觀測點(diǎn)的高差中誤差的大小來劃分。事實(shí)上，變形監(jiān)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(fù)雜，時間和費(fèi)用增加；精度過低又會增加變形分析的困難，使所估計(jì)的變形參數(shù)誤差加大，從而影響分析的正確與否。通常情況下，監(jiān)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(shí)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(yīng)為1/100～1/20。在水平位移監(jiān)測與沉降位移監(jiān)測過程中，所使用的主要儀器設(shè)備有全站儀與水準(zhǔn)儀兩種。而其中的全站儀設(shè)備是一種具備了測角、測距、數(shù)據(jù)自動處理的特點(diǎn)，所以在測量各個領(lǐng)域都得到了廣泛運(yùn)用。

2 基坑施工中變形監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用

2.1 水平位移監(jiān)測

根據(jù)現(xiàn)場踏勘，基坑水平位移監(jiān)測控制網(wǎng)采用獨(dú)立的監(jiān)測坐標(biāo)系統(tǒng)，在基坑開挖影響區(qū)域以外的穩(wěn)固地面或已經(jīng)穩(wěn)定的壩體上布設(shè)了兩個基準(zhǔn)點(diǎn)C1、C2，為檢測基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性，C1與遠(yuǎn)處高樓上的天線聯(lián)測方向；在基坑周圍便于觀測設(shè)站的位置建立工作基點(diǎn)C3、C4、C5、C6，與基準(zhǔn)點(diǎn)C1、C2組成大地四邊形。針對基坑監(jiān)測的具體工程，經(jīng)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(biāo)法對埋設(shè)于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的水平位移標(biāo)志進(jìn)行觀測，每次觀測所得的各個監(jiān)測點(diǎn)坐標(biāo)與基坑開挖前進(jìn)行的初始觀測相比較，所得的坐標(biāo)差即為該監(jiān)測點(diǎn)在本觀測周期內(nèi)的累計(jì)位移值。監(jiān)測點(diǎn)及控制點(diǎn)均采用特制的觀測標(biāo)志，觀測標(biāo)志上設(shè)強(qiáng)制對中標(biāo)志，保證每次觀測均在同一點(diǎn)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(diǎn)的坐標(biāo)，連續(xù)觀測3次，取穩(wěn)定坐標(biāo)值的平均值作為初始值。采用坐標(biāo)測量法進(jìn)行監(jiān)測，將每次監(jiān)測的坐標(biāo)數(shù)值和初始值進(jìn)行對比，計(jì)算差值、累計(jì)值、變化速率、坐標(biāo)中誤差。

2.2 基坑施工中的垂直位移監(jiān)測

在對基坑進(jìn)行垂直位移監(jiān)測時，應(yīng)結(jié)合基坑施工現(xiàn)場的地質(zhì)情況，對基坑沉降范圍進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，并在離基坑施工區(qū)域三倍左右的距離進(jìn)行監(jiān)測，這樣才能確保基坑垂直位移監(jiān)測的準(zhǔn)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(qū)，并分兩個層次布網(wǎng)，既由水準(zhǔn)基點(diǎn)、工作基點(diǎn)組成基準(zhǔn)控制網(wǎng)與工作監(jiān)測網(wǎng)，使其也可確保基坑施工中垂直位移監(jiān)測的精度。

2.3 沉降位移監(jiān)測情況

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)是由于基坑周圍環(huán)境、臺倉土體的變形監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)的數(shù)量多，而且工程是在實(shí)時進(jìn)行，被破壞的頻率也大，所以基坑底部回彈接近平穩(wěn)，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(wěn)定的。無論是臺倉土體還是基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)都是有沉降產(chǎn)生的，但是從監(jiān)測數(shù)據(jù)來看變形的產(chǎn)生還是不明顯的，沉降速率在 0.1－0.2mm/d 范圍內(nèi)，沉降速度均勻。結(jié)合數(shù)據(jù)與現(xiàn)場情況分析： 部分變形監(jiān)測點(diǎn)存在少量的變形，但是變化量都在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。基坑底部監(jiān)測點(diǎn)有個別點(diǎn)在個別時段的變化走勢產(chǎn)生相對大的變化，但是整體分析并沒有達(dá)到報(bào)警臨近值，也是安全的。本次項(xiàng)目的施工地點(diǎn)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(xù)的工程提供經(jīng)驗(yàn)，我們還是進(jìn)行了周邊土體的監(jiān)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(shù)據(jù)的分析時有土體松動的跡象，在發(fā)現(xiàn)后及時采取了措施，及時夯實(shí)處理，對基坑的開挖并沒有產(chǎn)生影響。

臨時性的設(shè)施，且基坑暴露時間越長，危險性相對增加，施工單位應(yīng)從地勘開始，嚴(yán)格分析地質(zhì)條件，制訂切實(shí)可行的施工計(jì)劃，并保證嚴(yán)格按照施工進(jìn)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(jiān)測點(diǎn)位移值超過設(shè)計(jì)值及規(guī)范規(guī)定的報(bào)警值，但通過嚴(yán)密的監(jiān)測，采取合理有效的加固等措施，不僅確保了基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)自身穩(wěn)定，且對周邊環(huán)境造成較小影響，保證了周邊建筑的安全。

[1] 徐福國. 變形監(jiān)測數(shù)據(jù)自動檢查程序的開發(fā)[J]. 測繪工程，2014，23(9)：74-76.

[2]嚴(yán)新，李彬. 變形監(jiān)測技術(shù)在深基坑施工中的應(yīng)用[J]. 青海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2014，v.32；No.13202：60-63+68.