基坑變形觀測方法

韋東波

(桂林理工大學(xué) 南寧分校，廣西 扶綏532100)

1 基坑施工監(jiān)測的內(nèi)容及特點

1.1 基坑支護監(jiān)測的內(nèi)容有

1.1.1 水平位移監(jiān)測，目的是監(jiān)測基坑邊壁的水平變形量、變形速率信息

1.1.2 豎向位移監(jiān)測，目的是監(jiān)測基坑圍護墻頂、墻后地表與立柱的豎向位移信息

1.1.3 深層水平位移監(jiān)測，目的是監(jiān)測圍護墻體或基坑周圍土體的深層水平位移信息

1.1.4 傾斜監(jiān)測，目的是監(jiān)測建筑物傾斜度、傾斜方向和傾斜速率信息

1.1.5 裂縫監(jiān)測，目的是監(jiān)測裂縫的位置、走向、長度、寬度及變化程度

此外還有支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力監(jiān)測、土壓力監(jiān)測、孔隙水壓力監(jiān)測、地下水位監(jiān)測、錨桿拉力監(jiān)測

1.2 基坑施工監(jiān)測的特點

1.2.1 時效性

基坑監(jiān)測是配合降水和開挖過程，有鮮明的時間性，測量結(jié)果是動態(tài)變化的，因此深基坑施工中監(jiān)測需隨時進行，通常是1 次/d，在測量對象變化快的關(guān)鍵時期，可能每天需進行數(shù)次。

基坑監(jiān)測的時效性要求對應(yīng)的方法和設(shè)備具有采集數(shù)據(jù)快、全天候工作的能力，甚至適應(yīng)夜晚或大霧天氣等嚴(yán)酷的環(huán)境條件。

1.2.2 高精度

在施工中，基坑變形速率可能在0.1mm/d 以下，要測這樣的變形精度，常用測量方法和儀器部不能勝任，因此基坑施工中的測量通常采用特殊的高精度儀器。

1.2.3 等精度

基坑施工中的監(jiān)測通常只要求測得相對變化值，而不要求測量絕對值。例如，普通測量要求將建筑物在地面定位，這是一個絕對量坐標(biāo)及高程的測量，而在基坑邊壁變形測量中，只要求測定邊壁相對于原來基準(zhǔn)位置的位移即可，而邊壁原來的位置（坐標(biāo)及高程）可能完全不需要知道。

由于這個鮮明的特點，使得深基坑施工監(jiān)測有其自身規(guī)律。例如，普通水準(zhǔn)測量要求前后視距相等，以清除地球曲率、大氣折光、水準(zhǔn)儀視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸不平行等項誤差，但在基坑監(jiān)測中，受環(huán)境條件的限制，前后視距可能根本無法相等。這樣的測量結(jié)果在普通測量中是不允許的，而在基坑監(jiān)測中，只要每次測量位置保持一致，即使前后視距相差懸殊，結(jié)果仍然是完全可用的。

因此，基坑監(jiān)測要求盡可能做到等精度。使用相同的儀器，在相同的位置上，由同一觀測者按同一方案施測。

2 基坑施工監(jiān)測的儀器

基坑監(jiān)測的儀器主要有

2.1 測斜儀

測斜儀是一種可以精確地測量沿鉛垂方向土層或圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部水平位移的工程測量儀器，可以用來測量單向位移，也可以測量雙向位移，再由2 個方向的位移求出其矢量和，得到位移的最大值和方向。

2.2 深層沉降標(biāo)

深層沉降儀是用來精確測量基坑范圍內(nèi)不同深度處各土層在施工過程中沉降或隆起數(shù)據(jù)的儀器。它由對磁性材料敏感的探頭和帶刻度標(biāo)尺的導(dǎo)線組成。當(dāng)探頭遇到預(yù)埋在預(yù)定深度鉆孔中的磁性材料圓環(huán)時，沉降儀上的蜂鳴器就會發(fā)出叫聲。此時測量導(dǎo)線上標(biāo)尺在孔口的刻度以及孔口的標(biāo)高，即可獲得磁性環(huán)所在位置的標(biāo)高。通過對不同時期測量結(jié)果的對比與分析，可以確定各土層的沉降(或隆起)結(jié)果。

2.3 全站儀和水準(zhǔn)儀

該設(shè)備主要用在測量地下管線、支護結(jié)構(gòu)、周圍環(huán)境等方面的沉降和變位。

2.4 土壓力計

用于量測支護結(jié)構(gòu)后土體的壓力狀態(tài)是主動、被動還是靜止的，或測量支護結(jié)構(gòu)后土體的壓力的大小、變化情況等，來檢驗設(shè)計中的判斷支護結(jié)構(gòu)的位移情況和計算精確度。

2.5 孔隙水壓力計

為了能夠較為準(zhǔn)確的判斷基坑外圍土體的移動，可用該儀器來觀測支護結(jié)構(gòu)后孔隙水壓力的變化情況。

2.6 水位計

為了檢驗降水效果就可以采用該儀器來量測支護結(jié)構(gòu)后地下水位的變化情況。

2.7 鋼筋應(yīng)力計

為了判斷支撐結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定，使用該設(shè)備來量測支撐結(jié)構(gòu)的彎矩、軸力等。

2.8 溫度計

溫度對基坑有較大影響，為了能計算由溫度變化引起的應(yīng)力，則需要將溫度計和鋼筋應(yīng)力計一起埋設(shè)在鋼筋混凝土支撐中。

2.9 混凝土應(yīng)變計

要計算相應(yīng)支撐斷面內(nèi)的軸力，則需要采用混凝土應(yīng)變計以測定支撐混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)變。

2.10 低應(yīng)變動測儀和超聲波無損檢測儀

用來檢測支護結(jié)構(gòu)的完整性和強度。

無論是哪種類型的監(jiān)測儀器，在埋設(shè)前，都應(yīng)進行檢驗。由于監(jiān)測儀器設(shè)備的工作環(huán)境大多在室外甚至地下，而且埋設(shè)好的元件不能置換，因此，選用時還應(yīng)考慮其可靠性、堅固性、經(jīng)濟性以及測量原理和方法、精度和量程等方面的因素。

3 基坑施工監(jiān)測方法

施工前，應(yīng)對周圍建筑物和有關(guān)設(shè)施的現(xiàn)狀、裂縫開展情況等進行調(diào)查，拍照、攝像作為施工前的檔案資料并作詳細(xì)記錄；對于同一工程，監(jiān)測工作應(yīng)固定觀測人員和儀器，采用相同的觀測方法和觀測線路，在基本相同的情況下施測。

基準(zhǔn)點應(yīng)在施工前埋設(shè)，經(jīng)觀測確定其已穩(wěn)定時方可投入使用；基準(zhǔn)點一般不少于2 個，并設(shè)在施工影響范圍外，監(jiān)測期間應(yīng)定期聯(lián)測以檢驗其穩(wěn)定性。

在施工前，進行不少于三次的初觀測。在開挖期間則每天觀測一次，在觀測值相對穩(wěn)定后則可適當(dāng)降低觀測頻率。而當(dāng)出現(xiàn)報警指標(biāo)、觀測值變化速率加快或者出現(xiàn)危險事故征兆時，則應(yīng)增加觀測次數(shù)。在布置觀測點時，要充分考慮深埋測點，其不能影響結(jié)構(gòu)的正常受力的同時也不能削弱結(jié)構(gòu)的變形剛度和強度，深埋測點的埋設(shè)應(yīng)提前30d。

基坑圍護墻的深層水平位移的監(jiān)測采用在土體或墻體中預(yù)埋測斜管，通過測斜儀觀測各深度處水平位移的方法。觀測點沿基坑周邊布置，可適當(dāng)布點埋設(shè)于支護結(jié)構(gòu)圈梁頂部，觀測點精度為2mm。在監(jiān)測過程中，測點的布置和觀測間隔遵循的原則如下：

（1）一般間隔10～15m 時則可布設(shè)一個監(jiān)測點；在基坑轉(zhuǎn)折處、距離周圍建筑物較近處等重要位置都應(yīng)該適當(dāng)加密布點。

（2）在基坑開挖之初，只需每隔2～3d 監(jiān)測一次，隨著開挖過程的不斷加深，應(yīng)每天觀測一次，在發(fā)生較大位移時，則需要每天觀測1～2次。

建筑物傾斜監(jiān)測根據(jù)不同的現(xiàn)場觀測條件和要求，選用水平角法、投點法、正垂線法、前方交會法、差異沉降法等。在監(jiān)測支護結(jié)構(gòu)傾斜時，在關(guān)鍵地方鉆孔布設(shè)測斜管，采用高精度測斜儀進行監(jiān)測。根據(jù)支護結(jié)構(gòu)在各開挖施工階段傾斜變化情況，及時提供支護結(jié)構(gòu)水平位移隨時間變化的曲線。

4 基坑施工監(jiān)測的注意事項

4.1 合理布置基坑平面監(jiān)測方案，確定基坑監(jiān)測項目

根據(jù)基坑的具體條件，包括施工地區(qū)的地質(zhì)條件、圍護設(shè)計與施工方案確定好的監(jiān)測方案，達(dá)到技術(shù)合理，突出施工重點，達(dá)到經(jīng)濟適用的目的，為企業(yè)在最大限度上盈利。

4.2 及時做好監(jiān)測儀器的檢校

只有監(jiān)測儀器能夠適應(yīng)各種氣象條件的精密監(jiān)測，才能滿足數(shù)據(jù)監(jiān)測的要求。

4.3 注重監(jiān)測數(shù)據(jù)的時效性

基坑的施工條件復(fù)雜且是在不斷變化中，基坑監(jiān)測應(yīng)該針對監(jiān)測對象的變化及時進行更新并上報數(shù)據(jù)，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，盡快處理。

［1］朱浩波.民用建筑物變形觀測方法的研究[J].科技傳播，2010(13)：79-80.

［2］顧漢忠.建筑物的變形觀測方法及常見問題的處理[J].城市道橋與防洪，2011(12)：92-93.