談高層建筑深基坑變形監測

【摘 要】文章詳細分析了高層建筑深基坑變形監測及相關內容，供同行參考。

【關鍵詞】高層建筑 基坑變形 監測

1.基坑介紹

某4棟高層建筑，附有二屋地下室及人防工程，基坑周邊有眾多房屋，基坑邊緣離最近三間房屋距離分別為： 1.8m，樓4.2m，4m。基坑周圍還有不少城市建設設施如電纜、水管等。

2.監測基準網與監測點

建立監測控制網的同時兼顧了施工放樣的需要。

2.1平面監測網

由于建筑區內周邊房屋密集，通視困難，因此采用了導線布網。受場地限制，在不受基坑變形影響的安全范圍內布設的控制點（基準點）看不見基坑，看得見基坑的控制點（工作點）不在安全范圍。考慮到工作點容易變形或受到破壞，常需恢復或重新測定工作點，因此，在初次布設控制點時基準點與工作點全部按四等一次布網共15個點，邊長23～249m，導線網總長2.0391m。以1點坐標與1個方位角起算，平差計算后，最弱點點位中誤差±2.5m，測角中誤差±1.7’，邊長相對中誤差1/44000～1/200000。

2.2高程監測網

按一等水準布設基準網點7個（其中2個結點，1個起始點），閉合水準線路總長1.3 lm，精度評定為每公里水準測量偶然中誤差±0.5m， 每公里水準測量全中誤差±0.3m。

2.3監測點

在基坑周邊土體、基坑周邊建筑物、支護樁上，布設的監測點類型分別有沉降監測點、位移監測點、土體監測點、支護樁監測點。

3.變形測量

3.1平面變形測量

由于場地狹小，通視困難，其他觀測方法不好采用，基坑支護樁監測點、土體監測點、房屋的監測點均按照極坐標法測量，觀測時水平角按照四等導線觀測要求，邊長單向正倒鏡共6次讀數后取用平均值，加入紅外儀的相關改正計算。

3.2高程變形測量

沉降監測點按照二等水準要求測量，幾次測量結果的每公里水準測量高差中誤差均小于±

1.3m，平差計算后的各點高差中誤差均在±O.2m內。

4.測量結果的檢校

4.1平面基準網

由于場地狹小，作為工作點使用的基準網點先后受到施工影響產生位移或被破壞。監測過程中，先后幾次重新補點恢復。恢復時仍然以四等平面要求測量，起始數據采用基準網的點。幾次恢復工作點后平差計算結果的最弱點點位中誤差均小于±1.5mm，最大測角中誤差±2.3”，最大坐標閉合差均小于2mm，邊長相對中誤差l/48000～1/136000。

4.2平面變形監測點

對以極坐標法測量的基坑支護樁監測點，仍按四等平面要求，將全站儀架在以極坐標法測定過的支護樁監測點上，后視測定過的支護樁監測點，測量基坑對面的支護樁監測點，檢查基坑支護樁兩監測點之間的直接距離。檢查結果為檢測點間平均距離為70m，直接量取的邊長與在四等基準網點上測得的坐標反算邊長比較，較差最大為1.6mm；直接測量監測點之間水平角與坐標反算水平角的最大夾角較差為7’’。

4.3高程基準網

以二等水準測量各高程監測點時，聯測了3個一等高程基準網點，以2個點作起算，平差計算后，剩余的一個一等高程基準網點的平差數據，與已知的一等水準數據比較差O.1 mm。

5.監測結果與作用

5.1支護樁

當支護樁水平位移達到報警值時，減少了報警地段的監測間隔時間，設計施工上采取了硬化地面、減少地面滲水、加強地下水的排放、清除該地段上堆放的材料以減輕載荷、加設預應力錨桿等措施。加設預應力錨桿后，將水平位移的極限值控制在60mm內。采取了上述措施后，當基坑開挖到坑底時，支護樁水平位移累計值最大達到59mm后，不再繼續位移而趨于穩定，基坑施工繼續進行。

5.2周邊土體

隨著基坑的逐步挖深，采取放坡土釘掛網噴砼支護方法的土體向基坑內發生緩慢位移。在基坑挖深到設計深度的2/5時，位移5mm。因該地段需建施工用房與堆放施工材料會增加該地段載荷，建施工用房前挖走了該地段高約2.5m的土方，減少了該地段的載荷。載荷減少后，該地段土體的位移趨于平穩，直到基坑施工結束，新發生的土體位移累計不到3mm。

5.3周邊地下設施

由于基坑周邊地下設施覆蓋在混凝土下，開挖工作量與開挖難度大，特別是地下電纜的開挖難度大，因而不容易對地下設施進行直接監測，而采取了對其地段的土體進行監測，通過該地方土體變化間接判定地下設施的沉降與位移狀況，當其地段的土體沉降或位移達到報警值時，再進行有目標的開挖出地下設施后，對地下設施進行直接的沉降與位移監測。

實際監測結果為大多地段的土體位移未達報警值，少數地段的土體位移快達到報警臨界值時趨于平穩，未進行地下設施的開挖工作，因而未在施工過程中因地下設施位移和沉降而增加其他的設計施工措施。到基坑施工結束，土體內埋設的地下水管、地下煤氣管、地下電纜等地下設施均處于安全狀態，所有地下設施運行正常。

5.4建筑物的位移與沉降的關聯

離基坑近的周邊房屋是重點監測對象，監測結果表明，所有房屋沉降均在允許范圍內，房屋外觀正常。

以極坐標法對已有房屋的平面監測點進行了首次測定后，不需對所有的平面監測點再進行觀測，而是根據沉降監測數據，對沉降量較大所在房屋的平面點進行再觀測。對兩基坑之間一棟7層樓監測的變形數據見下圖。

當最大累計沉降為5.4mm時，對該房屋所在的平面點B西和B東進行了再次觀測，B東的坐標變形值為0，B西的坐標變形值J為6mm、Y為-1mm。該房屋為磚混結構，以東西方向不均勻沉降差計算的傾斜角 =arctan（（5.4-0.5））/54000）=0。0 7’ 19’’，由傾斜角 引起的房頂變形值應為 ；以南北方向不均勻沉降差計算的傾斜角 由傾斜角 引起的房項變形值應為

由此可見，當平面監測與沉降監測達到一定的精度時，由沉降監測點的沉降數據推算一定高度內房屋的傾斜角和平面位移，與直接觀測的房屋平面位移結果有一定的吻合性，推算結果還與兩沉降監測點之間的距離有一定的關系。當觀測對象較高（如高聳的房屋與煙囪等），應考慮受日照、溫度、風力影響發生的傾斜、扭曲等復合變形，單純依靠由沉降監測點的沉降數據推算建筑物的傾斜角和平面位移，其推算結果與實際結果會有不同程度的差異。

6.結果的相關探討

由于變形觀測的數據具有較強的相對性，始終采用同一儀器、固定測站和后視點、固定水準路線進行觀測具有較好效果。

導線網布點具有較強的靈活性與適用性，在建筑物密集和通視困難的城建區常常難以避免導線邊長不均勻、邊長端點高差過大、圖形不理想等情況，作為基準網時應將導線網增加適量的結點，增加圖形強度，使以后采用同級恢復控制點時能得到較好的數據成果，不至于使監測點產生的前后數據誤差掩蓋位移值，能真實反映出監測點的實際變動值。

以布設合理的沉降監測點，且達到較高精度的沉降數據，推算一定高度內建筑物的傾斜角和平面位移，其結果有一定的吻合性。可結合沉降數據對房屋進行有具體目標及重點位置的位移監測，確定建筑物的傾斜與位移值。當觀測對象發生傾斜、扭曲等復合變形時，可由沉降監測點的沉降數據推算建筑物的傾斜角和平面位移，分離出由沉降帶來的變形值后，再分析受日照、溫度、風力等影響發生的傾斜、扭曲變形。

在通視困難及場地狹小地方，采用其它監測方法難以具備條件時，以極坐標法測量監測點，具有較大的靈活性。測角精度與邊長精度的要求應根據監測對象的要求確定，應控制邊長長度，控制點位誤差在要求范圍。根據歷次監測結果，求出監測對象的相對位移與累計位移，必要時可將位移值分解成其它所需方向的位移值。

有支護樁鎖口梁的基坑監測，監測點以布設在支護樁上為主。各監測點間間距一般lOm，拐彎處應布置監測點，還應視監測地段的建筑物狀況、地質狀況、基坑形狀等適當調整點位，觀測時可采用普遍監測與重點監測相結合的方法。

一般來說，對地下設施的變形監測應是對地下設施直接進行監測，但對所有監測的地下設施開挖，工作量太大。由于土體有不同程度的可塑性，淺埋的、依靠土體支撐的一般地下設施，變形值一般不會大于土體變形值。采取對淺埋的一般地下設施地段的土體進行監測，通過土體變形間接判定地下設施的變形狀況，只對變形達到報警值的地下設施進行開挖后，對開挖出的地下設施進行直接變形監測的方法，可以節省大量的開挖工作量。

在支護樁與房屋之間的土體中布設適量的土體監測點，既可監測基坑邊土體，也可間接監測土體內淺埋的一般地下設施，還可作為房屋變形的間接監測點。深埋監測點的混凝土中應加入適量的鋼筋，保證監測點的結構強度，期望能反映出監測土體的沉降和側向位移，盡管這種反映不能完全準確的反映出不同土層的不同變化，但作為一般建筑物的監測或對其它建筑物的輔助監測手段，具有操作簡單、省工的優點，較之測斜儀還有對變化反應靈敏和準確的優點。

參考文獻

[1] 馮志成，淺析數字測量在深基坑變形監測中的應用，2011