高層建筑基坑工程變形監(jiān)測探討

周海峰 李海文

廣西建設職業(yè)技術學院

1 高層建筑基坑工程變形監(jiān)測的目的

高層建筑基坑變形監(jiān)測，就是通過對所觀測基坑的變形量進行分析，發(fā)現(xiàn)基坑的安全隱患，危害程度，從而達到早發(fā)現(xiàn)、早預防、早處理，確保基坑及人的生命財產(chǎn)安全。在高層建筑基坑工程變形監(jiān)測中，一旦監(jiān)測發(fā)現(xiàn)支護結構變形異常，立即向業(yè)主和施工方發(fā)出警報，基坑施工方應立即調(diào)整施工方案或做好加固措施。同時，通過對基坑變形監(jiān)測，掌握變形大小、速率，分析產(chǎn)生的原因，數(shù)據(jù)變化規(guī)律，達到驗證設計是否合理，為今后建筑結構設計和地基基礎設計積累經(jīng)驗。

2 高層建筑基坑工程變形監(jiān)測方案的編制原則

監(jiān)測人員在基坑監(jiān)測之前必須針對基坑的實際情況制定詳細的監(jiān)測方案。基坑監(jiān)測方案的內(nèi)容大致包括基坑的概況、基坑監(jiān)測的依據(jù)、基坑的安全級別、基坑監(jiān)測的項目、基準點及監(jiān)測點的布置、檢測方法及精度、監(jiān)測人員及主要儀器設備、監(jiān)測頻率、監(jiān)測報警值、出現(xiàn)險情的監(jiān)測預案、監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄及處理方法、監(jiān)測信息的反饋制度等。對于地質(zhì)和環(huán)境復雜，周邊有歷史文物、重要古建筑、地鐵、隧道或管線、嚴重事故，重新組織施工的基坑必須組織專家進行方案論證。總之，編制方案要詳細，監(jiān)測項目要全面，監(jiān)測方法要得當，檢測人員要專業(yè)、儀器設備要滿足相應等級精度要求，基準點和監(jiān)測點布點要均勻，監(jiān)測頻率要恰當，報警值要準確。同時，基坑監(jiān)測方案還應上報業(yè)主、設計單位及質(zhì)量管理部門認可，確保監(jiān)測方案具有針對性和可操作性，能準確反映基坑的變形情況。

3 高層建筑基坑工程水平位移監(jiān)測網(wǎng)、觀測點的建立及監(jiān)測方法

基坑水平位移監(jiān)測首先要建立水平位移基準點控制網(wǎng)，控制網(wǎng)一般由3～4 個基準點組成，基準點應選在基坑開挖影響范圍以外，一般應選在基坑開挖深度3倍以外的非變形區(qū)，基準點之間組成閉合環(huán)，采用四等導線網(wǎng)精度進行測角、測邊，連續(xù)觀測3次，利用平差軟件進行導線計算，取平均值作為水平位移基準點初始值。坐標可以國家點聯(lián)測，也可以建立獨立坐標系統(tǒng)。其次是建立基坑水平位移監(jiān)測點，根據(jù)規(guī)范要求，監(jiān)測點應埋在冠梁頂部，沿基坑周邊布置，在周邊中部、陽角處應布設監(jiān)測點，監(jiān)測點水平間距不宜大于20m，每邊監(jiān)測點數(shù)目不宜少于3 個。水平位移監(jiān)測應根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)條件，采用全站儀測量、衛(wèi)星導航定位測量、激光測量或近景攝影測量等方法。基坑頂部水平位移監(jiān)測頻率的確定，根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范》（GB 50497—2009）表7.0.3，例如某基坑安全級別為一級，設計開挖深度12m，監(jiān)測頻率應符合表1規(guī)定。

表1

4 高層建筑基坑工程豎向位移監(jiān)測網(wǎng)、監(jiān)測點的建立及監(jiān)測方法

基坑頂部豎向位移監(jiān)測首先要建立基準點控制網(wǎng)，基坑豎向位移基準點一般與水平位移基準點共用，采用二等水準測量方法連續(xù)觀測3次，平差后取平均值作為基準點的豎向位移初始值。其次是建立基坑豎向位移監(jiān)測點，基坑豎向位移監(jiān)測點一般與水平位移監(jiān)測點共用。基坑豎向位移監(jiān)測應根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)條件，采用水準測量、靜力水準測量或三角高程測量等方法。基坑頂部豎向位移監(jiān)測頻率與頂部水平位移監(jiān)測頻率相同，此處不再重復。

5 高層建筑基坑工程支護結構或土體深層水平位移監(jiān)測點的建立及監(jiān)測方法

為了掌握支護結構或土體內(nèi)部微小變化，及時掌握基坑受到的側(cè)向壓力有多大，對基坑安全是否產(chǎn)生不良影響。必須對基坑支護結構或基坑周邊土體進行深層水平位移監(jiān)測。深層水平位移監(jiān)測，首先要埋設測斜管，測斜管的長度不能小于支護結構的深度，如果是埋設在土體中，測斜管的長度不宜小于基坑開挖深度的1.5 倍。埋設測斜管時，要注意把管底密封，防止泥沙倒灌到管子里，鉆孔與測斜管之間縫隙用細沙填充密實；在埋設時注意把一對導槽的方向與所測量的位移方向保持一致，即對準基坑方向，同時要做好管口保護裝置，防止管口遭到破壞或雜物堵塞。其次是現(xiàn)場觀測，采用測斜儀分段采集，一般按照500mm 采集一點，從底部向上采集，首次連續(xù)采集3 次，取平均值作為該孔的初始值。第二次現(xiàn)場觀測時，測斜儀同樣從底部原來位置開始采集，如果支護結構或土體產(chǎn)生變形，測斜儀會根據(jù)導輪產(chǎn)生的傾角和固定采集的高度自動計算該點的位移量，每個點位移量計算公式為Δi=Li×sinθi，如圖1所示。

圖1

6 高層建筑基坑工程地下水位監(jiān)測點的建立及監(jiān)測方法

水位監(jiān)測點應沿基坑周邊、被保護對象（如建筑物、地下管線等）周邊或在兩者之間布置，監(jiān)測點間距宜為20m～50m。相鄰建（構）筑物、重要的地下管線或管線密集處應布置水位監(jiān)測點；如有止水帷幕，宜布置在止水帷幕的外側(cè)約2m處。水位監(jiān)測管的埋置深度（管底標高）應在控制地下水位之下3m～5m。采用鉆孔法埋設水位管，水位管管壁開有滲水孔，在下沉之前要使用紗布把水位管纏繞，管底要密封，防止沙子泥漿進入管內(nèi)，鉆孔與水位管之間縫隙用細沙填充，管口做好保護裝置，防止管口遭破壞或雜物堵塞管口。水位管埋設完成后，利用水準儀聯(lián)測基準點，嚴格測出管口標高WO。地下水位采用水位儀觀測，將水位儀緩緩放入水位管中，當碰到水面時接收機會發(fā)出蜂鳴聲，上下多放幾次，準確讀出水位儀繩子上的讀數(shù)，記錄水位儀深度Wi，根據(jù)公式W=WO-Wi（W代表本次水位標高，WO代表管口標高，Wi代表本次水位儀深度），地下水監(jiān)測如圖2所示。

圖2

7 高層建筑基坑工程變形常見監(jiān)測項目報警值

根據(jù)基坑的支護類型不同，各級別基坑監(jiān)測報警值大小各不相同，現(xiàn)以某一級基坑為例，基坑支護結構類型為灌注樁，其各項監(jiān)測報警值應符合表2規(guī)定。

表2

8 監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與結果分析

每期基坑監(jiān)測項目完成后，要及時對各項目數(shù)據(jù)進行整理，首先依據(jù)測量誤差理論和統(tǒng)計檢驗原理對獲得的觀測數(shù)據(jù)及時進行平差計算處理，并計算出各期的變形量；其次要對監(jiān)測點進行變形分析，當兩期的變形量符合公式時，可以認為兩期之間沒有變形或變形不顯著：Δ ＜2μ Q（其中Δ表示兩期間的變形量，μ 表示單位權中誤差，可取兩期平差單位權中誤差的算術平均值，Q表示監(jiān)測點變形量協(xié)因數(shù)）；再其次就是對各項目多期變形觀測成果建立反映變形量與變形因子關系的數(shù)學模型，對引起變形的原因作出分析和解釋，必要時還應對變形的發(fā)展趨勢進行預報。

9 結束語

總之，要做好高層建筑基坑工程變形監(jiān)測，要從監(jiān)測方案入手，制定好各個監(jiān)測項目的監(jiān)測點埋設及監(jiān)測方法，明確各監(jiān)測項目的報警值，每期監(jiān)測結束，要及時處理數(shù)據(jù)，對監(jiān)測點穩(wěn)定性進行分析，同時還要建立變形量與變形因子關系數(shù)學模型，對基坑引起變形的原因做出分析和解釋，必要時還要對變形的發(fā)展趨勢進行預報，確保基坑工程在施工過程中的安全穩(wěn)定，同時確保高層建筑地下室施工安全。