深基坑監測技術的應用

【摘 要】隨著我國城市建設的發展，各地市區中心地帶高層建筑拔地而起，地下室普遍達到兩層以上，基坑開挖深度也達八米至二十米，有的甚至更深。進行基坑周邊鄰近建筑物、道路、管線、基坑邊坡支護、地下設施的位移與沉降監測已成了工程建設必不可少的重要環節。 基坑監測必然成為深基坑質量、安全保證的關鍵，是工程建設必不可少的重要環節。

【關鍵詞】深基坑；監測；沉降； 變形測量；位移

一、 必須進行監測的基坑。

1）、開挖深度超過 5m（含 5m）的基坑（槽）的土方開挖、支護、降水工程。2）、開挖深度雖未超過 5m，但地質條件、周圍環境和地下管線復雜，或影響毗鄰建筑 （構筑）物安全的基坑（槽）的土方開挖、支護、降水工程。

二、基坑監測的內容

1）、圍護體（內部） 水平位移監測（測斜）；2）、圍護墻頂部水平位移監測；3）、圍護墻頂部垂直位移（沉降） 監測；4）、支撐軸力監測；5）、地下水位監測；6）、基坑周圍地表沉降監測；7）、周圍建筑物沉降監測。并且在監測過程中及時提供監測數據、變形預測及建議，保障基坑安全。

三、測量點位布置與埋設

1）、監測基準點應建立距基坑邊3倍開挖深度距離的穩定土體中鉆孔至中風化巖1米，應布設三個以上的基準點有利于進行互相校核。工作基點應埋設在場內相當穩定的地方，通視條件好，并方便與基準點和觀測點的觀測。 基坑頂部位移觀測點的布設。水平位移觀測點布置在基坑圍護結構頂部。根據現場平面尺寸及測量規范要求，一般按平行于基坑圍護結構以20～30m的間距布設。

2）、測斜管的埋設。安裝測斜管時，應注意隨時檢查其內部的一對導槽，使其“十”槽始終與坑壁走向平午或垂直。測量測斜管管口坐標及高程，做出醒目標志，以利保護管口。現場測量前務必按孔位布置圖編制完整的鉆孔列表，以與測量結果對應。

3）、水位管的埋設。基坑在開挖前必須要降低地下水位，但在降低地下水位后有可能引起坑外地下水位向坑內滲漏，地下水的流動是引起塌方的主要因素，所以地下水位的監測是保證基坑安全的重要內容；水位監測管的埋設緊靠基坑的外邊，埋設方法與地下土體測斜管的埋設相同。

4）、土壓力計和孔隙水壓力計埋設。土壓力計和孔隙水壓力計，是監測地下土體應力和水壓力變化的手段。對環境要求比較高的工程，都須安裝。孔隙水壓力計的安裝，也須用到鉆機鉆孔，在孔中可根據需要按不同深度放入多個壓力計，再用干燥粘土球填實，待粘土球吸足水后，便將鉆孔封堵好了。土壓力計要隨基坑圍護結構施工時一起安裝，注意它的壓力面須向外；并根據力學原理，壓力計應安裝在基坑的隱患處的圍護樁的側向受力點。

5）、應力計的埋設。應力計是用于監測基坑圍護樁體、水平支撐受力及腰梁錨索受力變化的儀器。它的安裝也須在圍護結構施工時請施工單位配合安裝，一般選方便的部位，選幾個有代表性的斷面，每個斷面裝二只壓力計，以取平均值；應力計必須用電纜線引出，并編好號。

四、觀測技術與方法

1）、垂直位移監測高程控制網測量

依據場外布置的3個以上穩固高程基準點，與施工用高程控制點聯測，沉降變形監測基準網以上述穩固高程基準點作為起算點，組成水準網進行聯測，定期校核基準點的穩定性。

基準網按照國家Ⅱ等水準測量規范和建筑變形測量規范二級水準測量要求執行，精密水準測量的主要技術參照下表：

精密水準測量的主要技術要求

每千米高差

中誤差（mm）水準儀

等級水準尺觀測次數往返較差、附合或

環線閉合差（mm）

偶然中誤差全中誤差DS1因瓦尺往返測各一次4 或1.0

12

注：L為往返測段、環線的路線長度（以km計）；

具體操作要求與規范：1、作業前編制作業計劃表，以確保外業觀測有序開展。2、觀測前對水準儀及配套因瓦尺進行全面檢驗。3、觀測方法：往測奇數站“后—前—前—后”，偶數站“前—后—后—前”；返測奇數站“前—后—后—前”，偶數站“后—前—前—后”。往測轉為返測時，兩根標尺互換。

測站視線長、視距差、視線高要求見下表：

標尺類型視線長度前后視距差前后視距累計差視線高度

儀器等級視距 視線長度20m以上視線長度20m以下

因瓦DS1≤50m≤1.0m≤3.0m0.5m0.3m

測站觀測限差見下表

基輔分劃讀數差基輔分劃所測高差之差上下絲讀數平均值與中絲讀數之差檢測間歇點高差之差

0.4mm0.6mm3.0mm1.0mm

兩次觀測高差超限時重測，當重測成果與原測成果分別比較其較差均沒超限時，取三次成果的平均值。

垂直位移基準網外業測設完成后，對外業記錄進行檢查，嚴格控制各水準環閉合差，各項參數合格后方可進行內業平差計算。內業計算采用EXCEL進行簡易平差計算，高程成果取位至0.01mm。

2）、監測點垂直位移測量

按國家二等水準測量規范要求，歷次垂直位移監測是通過工作基點間聯測一條二等水準閉合或附合線路，由線路的工作點來測量各監測點的高程，各監測點高程初始值在監測工程前期兩次測定（兩次取平均），某監測點本次高程減前次高程的差值為本次垂直位移，本次高程減初始高程的差值為累計垂直位移。

3）、監測點水平位移測量

采用軸線投影法。在某條測線的兩端遠處各選定一個穩固基準點A、B， 全站儀架設于A點，定向B點，則A、B連線為一條基準線。觀測時，在該條測線上的各監測點設置覘板，由全站儀在覘板上讀取各監測點至AB基準線的垂距E，某監測點本次E值與初始E值的差值即為該點累計水平位移，各變形監測點初始E值均為取兩次平均的值。

4）、坑內潛水水位觀測

基坑降水前測得各水位孔孔口標高及各孔水位深度，孔口標高減水位深度即得水位標高，初始水位為連續二次測試的平均值。每次測得水位標高與初始水位標高的差即為水位累計變化量。

5）、采用測斜儀測量深層土體位移。

測試時，讓測斜儀導輪沿測斜管滑槽下落，每 （取為50cm）測讀一次，得到該段傾角 ，則該區段端點間的相對水平距離為 。某一深度處相對于基準點的水平距離可按下式計算：

假定某深度的初始測得值為 ，則該深度處本次水平位移為

將每一深度的 和深度作成曲線，就得到該次測量的樁水平撓曲值。

為了確保測試精度，每一測管應正反各測量一次，取其平均值。測斜管埋設時確保十字槽中的一對槽垂直基坑邊線。

6）、應力計的測量

錨索應力測量主要是采用振弦頻率測定儀進行測量，當被測荷載作用在錨索測力計上，將引起彈性圓筒的變形并傳遞給振弦，轉變成振弦應力的變化，從而改變振弦的振動頻率。電磁線圈激振鋼弦并測量其振動頻率，頻率信號經電纜傳輸至頻率測定儀上，即可測讀出頻率值，從而計算出作用在錨索測力計的荷載值。測量過程中應及時做好記錄，采集完數據后進行內業處理計算。

參考文獻

國家標準《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120-2002）

工程建設規范《基坑工程技術規范》（DGJ08-61-2010）；

行業標準《城市測量規范》（CJJ8-99）；

工程建設規范《基坑工程施工監測規程》（DG/TJ08-2001-2006）；

國家標準《工程測量規范》（GB50026-2007）