北京某深基坑變形監測方法實例分析

原 濤（北京市地質工程勘察院，北京100048）

北京某深基坑變形監測方法實例分析

原 濤
（北京市地質工程勘察院，北京100048）

目前國家和相關部門加強了對深基坑變形監測的重視，深基坑變形監測的監測原理和監測方法得到了一定的研究和發展。本文以北京某深基坑工程為研究對象，根據基坑周邊環境、工程地質條件及水文地質條件，依據相關規范并結合基坑特點制定了基坑變形監測方案，描述了基坑監測的各個監測項目的內容以及各監測點的點位分布情況，對基坑土釘墻坡頂水平位移、土釘墻坡頂豎向位移、護坡樁坡頂水平位移、護坡樁坡頂豎向位移、深層水平位移、土釘及錨桿拉力、地下水位的監測方法及監測結果進行了分析。結果表明，本基坑監測項目和方法適當，能夠真實準確地反映基坑的變形情況，基坑變形存在一定的規律性，其監測方法和變形規律，對其他深基坑變形監測的實施和研究，具有一定的參考價值和意義。

深基坑；變形監測；變形分析

1　工程概況

1.1工程簡介

本工程位于北京市朝陽區百子灣地區，建設場地呈矩形，南北長約400m，東西寬約340m，總用地面積約為136916m2。本工程以住宅、配套公建及地下車庫為主，主要包括11棟住宅樓、4套配套公建、1個地下車庫。周邊建筑物已拆遷完畢，無建筑物，場地空曠。

1.2工程地質條件和水文地質條件

根據工程地質勘查報告，建設場區按成因年代分為人工堆積層、新近沉積層和一般第四紀沖洪積層3大類，按地層巖性進一步分為8個大層。 建設場地內的潛水普遍分布，含水層主要為細砂④層，透水性較好，由于受場地挖土施工致使地面標高變化的影響，地下水埋深差別較大，水位埋深為3.50～16.30m，靜止水位標高為19.26～21.67m。勘察期間承壓水也是普遍分布，含水層主要為中細砂⑥層，水頭高度為一般為3～5m，最大水頭高度可達7m左右。受挖土施工導致的地面標高變化影響，承壓水水位埋深差別較大，水位埋深為12.30～24.00m，靜止水位標高為11.11～12.98m。隨上部隔水層粉質粘土⑤層的厚度及標高變化，其承壓性隨之變化，總體上西北部承壓性水頭稍高，東南部略低。

2　基坑支護方案及監測項目

2.1基坑支護方案

為節約施工空間，保護臨近構筑物和地下設施，減少基底回彈，利用支護結構進行地下水控制，需選擇有效的支護方式（李奮強，2005）。本工程基坑開挖深度約為16m，其中基坑北側上部1.1m采用放坡掛網噴砼支護，下部采用護坡樁+錨桿的支護形式，基坑東側、南側和西側分別采用上部7.50m土釘墻，下部護坡樁+錨桿的支護形式。根據《建筑基坑工程監測技術規范》（GB50497-2009）規定，本基坑為一級基坑。

2.2監測項目

綜合考慮本工程的地質條件和水文地質條件，以及基坑周邊環境對監測項目的影響，并依據相關規范要求，確定本基坑的監測項目為：①基坑土釘墻坡頂水平位移監測；②基坑土釘墻坡頂豎向位移監測；③基坑護坡樁樁頂水平位移監測；④基坑護坡樁樁頂豎向位移監測；⑤基坑深層水平位移監測；⑥土釘及錨桿拉力監測；⑦基坑地下水位監測；⑧現場巡視檢查。

根據基坑工程的受力特點及由基坑開挖引起的基坑結構及周圍環境的變形規律（夏才初等，2001），布設各監測項目的監測點，如圖1所示。

圖1　基坑監測點布設示意圖Fig.1 Schematic diagram of the monitoring points

3　監測點的布設及監測方法

3.1水平、豎向位移監測

本工程按照《建筑基坑工程監測技術規范》（GB50497-2009）中第5條監測點布置的具體相關要求共布設土釘墻坡頂水平、豎向位移一體監測點100個，編號為PD001～PD100，護坡樁樁頂水平、豎向位移一體監測點98個，編號為S001～S090，SJ01～SJ08，北側暗溝及地表沉降監測點26個，編號為D01～D26。具體埋設方法為在土釘墻坡頂和護坡樁樁頂較為穩固的地方用沖擊鉆鉆出深約20cm的孔，用稀釋的水泥漿填充，最后垂直放入強制對中裝置，頂部用工具抹平。

本工程基坑水平位移使用Leica TC1201 1″級電子全站儀進行觀測，采用極坐標法進行監測，如圖2所示。豎向位移使用Trimble Dini 12電子水準儀進行觀測，采用往返測進行監測，如圖2所示。在測量過程中，嚴格按照《建筑基坑工程監測技術規范》（GB50497-2009）中第6.2水平位移監測和6.3豎向位移監測的具體相關技術規范進行作業，保證測量精度。

3.2深層水平位移監測

采用數字式CX-901E 型測斜儀進行深層水平位移監測。具體測量方法：①用模擬測頭檢查測斜管導槽；②使測斜儀測讀器處于工作狀態，將測頭導輪插入測斜管導槽內，緩慢地下放至管底，然后由管底自下而上沿導槽全長每隔0.5m讀一次數據，記錄測點深度和讀數。測讀完畢后，將測頭旋轉180°插入同一對導槽內，以上述方法再測一次，測點深度與第一次相同。③每一深度的正反兩讀數的絕對值宜相同，當讀數有異常時應及時補測。本工程共布設10個深層水平位移監測點。

3.3土釘及錨桿拉力監測

采用采用MSJ-3型錨索測力計和608A型振弦讀數儀進行土釘及錨桿拉力監測。具體測量方法：在錨桿加鎖之前按照技術規定把錨桿拉力計套在錨桿頂端，把拉力計的電纜引至方便正常測量的位置，然后用鎖扣鎖上固定，并進行拉力計的初始頻率的測量，必須記錄在案，以后即可按要求開始正常測量。本工程共布設12個土釘及錨桿拉力監測點，分為上下2排，6個斷面。

3.4地下水位監測

采用電測水位儀進行地下水位監測。具體測量方法：按四等水準對水位觀測井的井口固定點進行高程測定，每次測量井口固定點至地下水水面豎直距離兩次，當連續兩次靜水位測量數值之差不大于±1CM/10M時，將兩次測量數值及其均值進行記錄，根據記錄值進行水位高程的計算，本次水位高程和上次水位高程的差值就是地下水位的變化量。本工程共布設8個地下水位監測井。

4　監測成果分析

通過獲取實時監測數據資料，并對監測結果進行處理、分析，準確判斷基坑的變化趨勢，確?；蛹爸車h境的安全（羅順飛等，2012；黃志全等，2014；楊雪濤等，2014；劉浩等，2015）。由于本工程數據量較大，本文只對各監測項的累計變化最大值進行分析。

4.1土釘墻坡頂水平位移監測

圖2　水平、豎向位移監測Fig.2 Horizontal and vertical displacement monitoring

從監測成果表中的數據可以看出：截止到2014年7月15號，土釘墻坡頂水平位移累計變化最大值為14.5mm，未達到設計報警值，該點為PD009監測點，其位于本基坑北側邊坡東部區域，其變化曲線見圖3。

從圖3可以看出：監測點PD009相關區域在整個監測過程中其變化前期呈緩慢變大，中期呈現上下波動，后期呈趨于平穩的發展態勢，整個監測過程中變化值均未達到設計報警值，該區域邊坡發展態勢良好，邊坡安全。

4.2土釘墻坡頂豎向位移監測

從監測成果表中的數據可以看出：截止到2014 年7月15號，土釘墻坡頂豎向位移累計變化最大值為24.4mm，未達到設計報警值，該點為PD010監測點，其位于本基坑北側邊坡東部區域，其變化曲線見圖3。

從圖3可以看出：監測點PD010相關區域在整個監測過程中其變化前期呈緩慢增加，中期呈現上下波動并增大，后期呈趨于平穩的發展態勢，整個監測過程中變化值均未達到設計報警值，該區域邊坡發展態勢良好，邊坡安全。

圖3　各監測項累計變化最大值變化曲線圖Fig.3 Curve chart of the cumulative change maximum of various monitoring items

4.3護坡樁樁頂水平位移監測

從監測成果表中的數據可以看出：截止到2014 年6月30號，護坡樁樁頂水平位移累計變化最大值為14.1mm，未達到設計報警值，該點為S084監測點，其位于本基坑西側邊坡北部區域，其變化曲線見下圖3。

從圖3可以看出：監測點S084相關區域在整個監測過程中其變化前期呈緩慢變大，中期呈現上下波動并增大，后期呈趨于平穩的發展態勢，整個監測過程中變化值均未達到設計報警值，該區域邊坡發展態勢良好，邊坡安全。

4.4護坡樁樁頂豎向位移監測

從監測成果表中的數據可以看出：截止到2014 年6月30號，護坡樁樁頂豎向位移累計變化最大值為8.9mm，未達到設計報警值，該點為S040監測點，其位于本基坑東側邊坡中部區域偏南，其變化曲線見圖3。

從圖3可以看出：監測點S040相關區域在整個監測過程中其變化前期呈緩慢變大，中期和后期呈現上下波動、平穩的發展態勢，整個監測過程中變化值均未達到設計報警值，該區域邊坡發展態勢良好，邊坡安全。

4.5深層水平位移監測

從監測成果表中的數據可以看出：截止到2014 年7月30號，深層水平位移累計變化最大值為5.17mm，未達到設計報警值，該點為4號監測點，深度為11.5m，其位于本基坑北側邊坡東部區域，其變化曲線見圖3。

從圖3可以看出：監測點4—11.5該區域在整個監測過程中其變化前期呈快速變大，中期呈先平穩發展，后呈“V”形狀發展，最后又平穩發展，后期呈快速變大的發展態勢，整個監測過程中變化值均未達到設計報警值，該深度區域邊坡發展態勢良好，邊坡安全。

4.6土釘及錨桿拉力監測

從監測成果表中的數據可以看出：截止到2014 年6月30號，土釘及錨桿拉力監測最大拉力值為189.39KN，未達到設計報警值，該點為第一排M05監測點，其位于本基坑西側邊坡中部區域，其變化曲線見下圖3。

從圖3可以看出：監測點第一排M05相關區域在整個監測過程中其拉力值前期呈緩慢變大，中期和后期趨于平穩的發展態勢，整個監測過程的拉力值均未達到設計報警值，該區域邊坡發展態勢良好，邊坡安全。

4.7地下水位監測

從監測成果表中的數據可以看出：截止到2014 年7月30號，地下水位監測累計變化量最大值為28.5cm，在正常變化范圍之內，該點為4號井，其位于本基坑北側邊坡東部區域，其變化曲線見圖3。

從圖3可以看出：監測點4號井在整個監測過程中其累計變化量前期呈快速增大，中期呈緩慢減小，后期逐步趨于平穩的發展態勢，整個監測過程中累計變化量的變化均在正常范圍內，邊坡安全。

5　結論

（1）在基坑監測過程中，本工程基坑的各監測項目監測點的變化量均在正常變化范圍之內，基坑護坡及支護均未發生過大位移和變形，基坑整體變形情況良好，未出現異常情況，基坑狀態穩定，安全狀態良好。

（2）基坑的土釘墻坡頂水平位移與豎向位移變化趨勢以及護坡樁樁頂水平位移與豎向位移變化趨勢基本一致?？偟淖兓厔轂榍捌诰徛兇?，中期上下波動并增大，后期趨于平穩。

（3）季節的變化、降雨量的多少是引起水位變化的重要因素。止水帷幕的質量是防止基坑涌水涌沙的重要保障。

（4）基坑一旦開挖，支護結構的應力和應變都會不斷變化。本次監測工作方法適當，較準確的反映了基坑和周邊環境的變形情況，并及時向有關單位和部門反饋了相關的變形監測信息，順利完成了本工程的基坑監測工作。

［1］李奮強. 基坑土釘支護的數值模擬及其預報系統［D］. 中南大學，2005.

［2］夏才初，潘國榮. 土木工程監測技術［M］. 北京：中國建筑工業出版社，2001：97～99.

［3］羅順飛，張建龍，趙慶強. 廣州石牌東商業大廈基坑支護工程監測分析［J］. 水利與建筑工程學報，2012，10（4）：121～126.

［4］黃志全，李宣，王安明，等. 鄭州市某建筑深基坑監測［J］. 華北水利水電大學學報，2014，35（1）：51～55.

［5］ 楊雪濤，曹雪山. 深基坑圍護結構水平位移變形分析［J］. 施工技術，2014，43（13）：51～55.

［6］劉浩，楊銳，張大軍，等. 廣州某工程基坑變形監測及分析研究［J］. 水利與建筑工程學報，2015，13（1）：167～170.

Analysis on Deformation Monitoring of a Deep Foundation Pit in Beijing

YUAN Tao
（Beijing Institute of Geological & Prospecting Engineering， Beijing， 100048）

At present， the state and the relevant departments have strengthened the deformation monitoring of deep foundation pit， the deformation monitoring principle and method of the deep foundation have been studied and developed. As the research object of a deep foundation pit in Beijing， the monitoring plan was scheduled according to the specifications and characteristics of the foundation by considering the surrounding environment， geological and hydrological condition. The contents of each monitoring project and the distribution of the monitoring points are described. And the monitoring method and data of the horizontal and vertical displacement of the top of soil nailing wall， horizontal and vertical displacement of the top of slope protection pile， deep horizontal displacement，bolt pulling force， and the underground water levels were analyzed. The results suggest that the monitoring project and method are appropriate， the deformation of the foundation pit has a degree of regularity， and the monitoring method and deformation law have a certain reference value and significance.

Deep foundation pit； Deformation monitoring； Deformation analysis

TU753

A

1007-1903（2016）01-0052-05

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.01.011

原濤（1986- ），男，碩士，工程師，主要從事基坑監測和工程測量研究工作。電子郵箱：yt-533@163.com。