基坑工程水平位移監測技術研究

【摘要】近些年來，高層建筑和其他地下工程越來越多。這些工程中都需要開挖基坑，由于基坑的開挖會對周圍建筑物的穩定造成一定的影響，同時由于周圍建筑物的擠壓，可能會造成基坑塌方等險情，因此在基坑開挖過程中不單要進行豎向位移的監測，還需要對基坑進行水平位移監測。豎向位移監測通常用電子水準儀進行測量，與豎向位移監測相比，水平位移的難度大、方法多，因此本文以營口市臺灣名品城基坑工程為例，著重介紹了在實際工程中，基坑工程水平位移的監測。

【關鍵詞】變形監測；基坑工程；水平位移監測

1、基坑工程概述

基坑工程是一項綜合性很強的系統建設工程，為了保證確保基坑在施工的過程中，主體地下結構的安全以及周圍環境建筑物不受到損害而采取的支護結構、降水、土方開挖與回填，基坑工程的主要內容包括勘察、設計、施工、監測和檢測等。

目前絕大部分基坑工程主要集中在城市之中，在基坑的周圍有許多的樓群和地下建筑，地上的建筑物由于本身重力相當于龐大的集中荷載，將會加劇基坑內外土體的變形，然而土體的過大變形又將會促使地上和地下建筑物產生較大的位移甚至遭到破壞，如地上建筑物的傾斜、裂縫和地下管線的破裂等。因而，在基坑尤其是深基坑的開挖和支護過程中，一般要對基坑支護結構的應力變化和土體的變形實施監測[1]。

2、基坑工程監測的目的

大型建筑物有著十分重要的經濟意義，建筑物施工的安全問題也受到了普遍的關注。各地政府部門對基坑監測工作十分重視。因此，絕大部分基坑工程在施工過程中都對基坑實施了監測工作。基坑工程變形監測的目的主要有以下幾方面；

1）分析和評價建筑物的安全狀態

2）驗證設計參數

3）反饋設計施工質量

4）研究正常的變形規律

3、基坑工程監測的特點

基坑工程變形監測與常見的外業測量工作相比較，既有相同之處，又有各自的差異和特點。總的來說基坑工程的變形監測具有以下特點[2]；

1）基坑監測有顯著的時效性。能夠及時捕捉到監測項目的隨時間發展的變化過程，對設計和施工進行動態控制提供依據；

2）基坑工程監測具備高精度特點。普通的測量方法和儀器不能夠滿足需要，這也對測量所選用的儀器和作業方法提出了更高的要求；

3）基坑監測具備等精度性。通常情況下，需要使用同一個儀器，在相同位置上由同一個觀測者按同一方案施測。

4、基坑變形監測的相關工作

1.基準網的建立

在建立基準網之前，首先要調查研究，弄清楚監測的目的，精度以及監測的具體內容。其次，要了解工程地質和水文地質勘探資料。最后，收集有關設計圖紙及施工計劃等。隨后，根據工程的需要、場地的情況進行選點。

基坑工程變形監測的基準網通常是由基準點和工基點組成的用于監測工作基點的控制網。每隔一段時間要測量工作基點相較于基準點之間的相對變形量，即工作基點觀測，以確保對監測點進行觀測所得到的結果的準確性。以由于工作基點相對穩定，因此對基準網的復測時間通常會間隔較大。基準點和工作基點的位置選取應遵循以下原則[4]：

1）基準點宜選在地基穩定、便于監測和不受影響的地點。一個測區的基準點不應少于3個。

2）當基準點遠離變形體或不便對變形體直接觀測變形監測點時，應布設工作基點，其點位應穩定，便于監測。

3）基準點及工作基點采用具有強制歸心裝置的觀測墩。

2.監測網的建立

監測網是由工作基點和監測點組成的。在實際的作業過程中，從工作基點出發測量監測點的相對變形量。在數據處理中，利用基準點、工作基點和監測點三者之間的位置關系，可計算出監測點相對于基準點的變化量，通過所求得的變形量來判斷基坑的穩定性。監測點的選取遵循以下原則；

1）監測點的選取時必須包含變形體的關鍵部位和最具有代表性的部位，應最能反映其變形情況。

2）監測點應有足夠的數量。

3）監測點與變形體之間的相對位置應確保牢固，便于觀察觀測，并盡量保證在整個變形觀測期間不受損壞。

3.監測點的水平位移觀測方法

常見的水平位移監測的方法有很多，包括視準線法、小角法測量、極坐標法、前方交會法、GPS測量法、精密導線測量法、激光準直法等，在基坑工程中，水平位移監測方法的選擇要根據基坑等級，設計要求，精度要求，場地條件、地區經驗、方法適用性等多方因素進行綜合考慮。

5、臺灣名品城基坑工程水平位移監測

1.工程概況

臺灣名品城工程場地位于營口市渤海大街南側，學府路以西；南側為居民住宅樓，基坑距最近6層住宅約20m，場地較為寬闊；基坑總結構呈長方形，占地面積大約5000 ，東西寬50m，南北長100m；基坑有關土層情況如下：雜填土、粉質粘土、粉質粘土與粉砂互層；基坑主要采取鋼板樁錨拉支護形式，鍋爐房側采用鋼板樁+預應力錨索聯合支護體系，有6層建筑物采用鋼板樁+鋼支撐聯合支護體系。

2.主要監測項目

根據國家行業標準<建筑基坑支護技術規程> JGJ120-2012規定的基坑安全等級以及以此等級確定的監測內容，確定本基坑主要的檢測內容有；

1）支護結構水平位移

2）相鄰建筑物的沉降監測

3）基坑周圍地表沉降

4）周圍地下管線變形

3.基準網的觀測方案

由于本項目工程位于繁華的市中心，周圍高樓聳立，不利于GPS信號的接收，且在基坑的附近還有大功率信號發射器，也會對GPS的信號造成影響。所以本項目的基準網采用導線測量，在進行閉合導線測量時，選用2秒級的拓普康GTS-330N全站儀進行觀測。

4.監測點的布設

本文主要研究的是基坑支護結構的水平位移，因此監測點都布設在冠梁上，監測點共有26個，編號w1～w26。在冠梁的端點和轉彎處均布設了監測點。其余監測點大致在15m～20m間隔均勻布設。

5.監測點的觀測方案

結合本工程現場實際情況以及經濟指標，綜合各因素后采用極坐標法對水平位移監測點進行觀測。

6.基坑監測結果分析，提交監測成果

結語：

隨著科學技術的發展，變形監測的技術有了很快的發展。這些技術為變形監測注入了新的活力，讓變形監測變得更加簡單、準確。選擇合適的變形監測方案，可以最大程度上節省人力物力。本文針對臺灣名品城基坑工程的具體情況，選擇極坐標法，用全站儀對變形體進行監測，兼顧精度和費用，是相對較好的監測方法。

參考文獻：

[1]宋建學，張杰曉.深基坑施工中的工程測量[J].施工技術.2002，9（4）：43-45.

[2]劉俊巖.建筑基坑工程監測技術規范實施手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2010：196.

[3]吳超超，王寶山，盧世民.變形監測平面控制網的建立與精度分析[J].地理空間信息，2009，（04）：228.