建筑基坑常規變形檢測技術問題探討

■盧鴻榮

（廣東省核工業地質局測繪院廣東廣州510800）

建筑基坑常規變形檢測技術問題探討

■盧鴻榮

（廣東省核工業地質局測繪院廣東廣州510800）

文章通過實例闡釋變形監測的必要性，基坑監測的多重手段和內容，深基坑安全及對鄰近建（構）筑物影響最小。基坑開挖是建筑工程施工中的重要組成內容，而現階段城市建筑施工中，基坑開挖工程通常位于建筑密集區域，所用的支護樁開挖基坑方式，在開挖施工中無法避免會對附近建筑造成影響，因此應開展基坑監測，為基坑工程的順利、安全開展及附近建筑的穩固提供有力保證。

基坑變形檢測技術問題探討

0　引言

建筑基坑變形監測工作有重大的意義，主要體現在以下兩個方面：首先，建筑基坑監測可以為建筑的穩定性，和是否可以繼續安全運行的診斷提供一個依據，便于及時準確的發現問題并采取措施。其次，認真做好建筑基坑變形監測的資料分析和數據管理工作，能夠為提高工程設計的安全性，對建筑的安全狀況科學的評估和預測等提供一個可靠的科學依據。

1　工程概況

該基坑位于廣州市花都區花東鎮花僑。北側為花僑市場，東側為廣東電網花東供電所，西側為已建8層居民樓，南側為廣東省華僑鋁制品廠，均為樁基礎，無地下室結構；基坑與各建筑物間均有水泥路分隔。基坑南北長約135m、寬約87m。圍護結構采用鉆（沖）孔灌注樁結合內支撐、預應力錨索的支護形式。同時在支護樁外側采用水泥攪拌止水帷幕，砂層較厚區段采用在支護樁間增加高壓旋噴樁與支護樁共同形成止水帷幕。本基坑支護安全等級為一級。基坑開挖深度約10.4m。

2　監測深基坑主要目的及內容

監控基坑開挖過程中因施工原因造成的基坑支護結構變形和位移、地下水位升降等因素對基坑自身及周邊環境形成的影響；以確保工程順利進行，在出現異常情況時及時反饋，并采取必要的工程應急措施，甚至調整施工工藝或修改設計參數。

（1）將監測數據與預測值相比較以判斷前一步施工工藝和施工參數是否符合預期要求，以確定和優化下一步的施工參數，做到信息化施工；

（2）將現場監測結果反饋設計單位，提供設計參考數據，使設計能按現場工況發展，及時對開挖方案進行調整，優化設計，使設計達到優質安全、經濟合理、施工快捷的目的。

（3）為業主提供及時信息，以便業主對整個項目進行科學化管理。

測量監測深基坑主要內容有：測量坐標點位的平面位移和高程監控點沉降量；測量支護結構側向位移變化量值；測量基坑內地下水位的高度；測量支護結構體土的壓力值；測量鄰近基坑建筑物等環境及市政管線變形量等深基坑的穩定性，保證深基坑工程正常安全施工。

3　監測實施及技術措施

3.1平面基準點

3.1.1埋設

本基坑埋設基準點3個，監測過程中要定期檢查基準點的穩定性。根據具體施工時的現場條件，基準點的埋設方式可先用以下兩種方式之一或組合方式。一是采用鉆鉆孔置入法，鉆孔鉆至基巖或硬質土層以下2米，成孔后埋入φ18以上螺紋鋼并澆灌混凝土，并用砼在周圍作保護。二是建造具有強制對中裝置的觀測墩，強制對中裝置的對中誤差不應超過±0.1mm。

3.1.2選用儀器：日本SOKKIA NET05AX型全站儀，標稱精度：測角±0.5″，測距（0.8±1PPM×D）mm。

3.1.3測量：采用邊角網法施測，采用獨立坐標系統。

其觀測技術要求如下表：

（4）平差計算：觀測數據可利用“南方平差易”進行嚴密平差，取得控制點的坐標數據。

3.2高程基準點

（1）埋設：當平面基準點采用第一種方法（鉆鉆孔置入法）時，高程基準點使用同一點作為控制點；當平面基準點采用第二種方法（觀測墩）時，在觀測墩制作時，在離地面0.2m至0.6m處現澆一個L形圓頭水準標志，該標志應與觀測墩主體鋼筋焊接。

（2）選用儀器：日本索佳SDL1X型電子水準儀，標稱精度：± 0.3mm/km。

（3）測量：1）按《建筑變形測量規范》中一級變形測量的精度要求施測。各基準點間進行往返測。一級水準觀測的儀器，i角不得大于15″。觀測時讀數取至0.01mm。2）應避免望遠鏡直接對著太陽，并避免視線被遮擋。儀器應在生產廠家規定的溫度范圍內工作。振動源造成的振動消失后才能啟動測量鍵。當地面振動較大時，應隨時增加重復量次數。3）測段往測與返測的測站數均應為偶數，否則應加入標尺零點差改正。由往測轉向返測時，兩標尺應互換位置，并應重新整置儀器。在同一測站上觀測時，不得兩次調焦。

（4）平差計算：高程通過嚴密平差得到。

3.3水平位移監測

3.3.1點位埋設

水平位移監測有兩項，一是環基坑頂均勻布設17個水平位移及沉降一體監測點，間距約25m。二是5個基坑內立柱位移及沉降一體監測點。

3.3.2觀測：

（1）采用儀器：日本SOKKIA NET05AX型全站儀，標稱精度：測角±0.5″，測距（0.8±1PPM×D）mm。

（2）觀測方法：分別在基準點上設站，按極坐標法或前方交會方法進行觀測。

（3）位移量計算公式：坐標增量

選取與基坑邊線垂直方向的坐標增量作為觀測點的本次位移量，各次位移量之和即為該點的累計位移量。

3.3.3測量精度

按《建筑變形測量規范》中一級變形測量的精度要求施測，水平位移觀測時讀數取至0.1mm。

3.4沉降觀測

沉降觀測有四項：一是環基坑頂均勻布設17個水平位移及沉降一體監測點，間距約25m；二是5個基坑內立柱位移及沉降一體監測點；三是8個周邊道路沉降監測點；四是14個鄰近基坑建筑物沉降監測點。觀測點采用沖擊鉆鉆孔置入法埋設。

基坑開挖引起的基坑頂部沉降，測量方法采用二等水準測量方法，具體做法是：

（1）每次沉降觀測前均應對基準點進行聯測檢校，確定其點位穩定可靠后，才對沉降點進行觀測。基準點聯測及沉降點觀測均組結成閉合水準路線。

（2）采用儀器：日本索佳SDL1X型電子水準儀，儀器標稱精度為±0.3mm/km，觀測時讀數取至0.01mm。

（3）技術要求：參考一級變形觀測（JGJ 8-2007）的技術要求，結合變形監測特點制定各項限差如下表所示。

表中N為測站數

（4）每次觀測應固定儀器、路線、儀器站位和立尺位置，并盡量不替換觀測人員。觀測時儀器應避免在攪拌機、卷揚機等有震動影響的范圍內設站。

3.5支護樁測斜

該項目是基坑監測的重點項目，突出反映某重點位置支護樁不同深度的連續變形情況。

3.5.1監測方法

在支護樁內埋設測斜管，通過測斜儀觀測支護樁不同深度處的側向水平位移。

3.5.2測斜管埋設

測斜管應在支護樁澆筑前安裝埋設，埋設時應符合下列要求：

（1）埋設前應檢查測斜管的質量，測斜管連接時應保證上、下段的導槽相互對準順暢，接頭處應密封處理，并注意保證管口的封蓋；

（2）測斜管長度應與支護樁深度一致或不小于所監測土層的深度；以下部管端作為位移基準點；

（3）埋設時測斜管應保持豎直無扭轉，其中一組導槽方向應與所需測量的方向一致，即垂直于基坑邊緣。

支護樁內測斜管采用預埋法：即在連續墻施工時，將測斜管綁扎在選定埋設連續墻的鋼筋籠內（管長與支護樁等深，管兩端封口），澆灌砼即可。測斜管頭高出連續墻頂面20～30cm，然后設置保護箱蓋。

（4）測量儀器

航天慣性科工制造的CX-06B型測斜儀及讀數儀。

（5）測試方法

以測斜管底端為基準，每往上0.5m使用測斜儀測讀一次數據，得到測斜管每0.5m處相對于管底的傾斜量，基坑施工過程通過每期觀測值與初始值的變化量，計算出每期樁體或土體不同深度的位移量。

在測量環節，應注意以下內容：

（1）測斜儀探頭嚴禁震動、碰撞；

（2）測斜儀探頭放至孔底后應停留一段時間，待探頭溫度和測孔內的溫度一致后方可開始測量；

（3）正反方向雙向測量消除儀器零飄誤差；

（4）使用管口限位環，確保每次在同一位置測量。

（5）測量精度：不低于0.10mm/m。

3.6地下水位監測

3.6.1水位觀測管的埋設

水位監測點應沿基坑周邊布置，監測點間距平均約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測點；如有止水帷幕，宜布置在止水帷幕的外側2m處。

對于本基坑工程，擬設置地下水位監測孔2個。埋設方法：水位管采用鉆探成孔法埋設。水位管宜選用直徑50mm左右的硬質塑料管，管底加蓋密封，防止泥沙進入管中。管下部留出0.5～1.0m的沉淀段（不打孔），用來沉積濾水段帶入的少量泥沙，中部管壁周圍鉆出6～8列直徑為6mm左右的濾水孔，縱向間距50～100mm。相鄰兩列的孔交錯排列，呈梅花狀布置。管上部留出0.5～1.0m為管口段（不打孔），以保證封口質量。管壁外包扎過濾層，過濾層可選用土工織物或網紗。管壁與孔壁之間用凈砂回填至地表0.5m處，再用粘土封頂，以防地表水流入，管口砌保護墩，管口高出地表30cm，加蓋防止地表水流入。

3.6.2監測設備及精度

南京斯比特SVW-1型水位計，監測精度為＜±1cm（10米量程）。

3.6.3用水位計對水位進行初始定位觀測，遇到地下水位急劇變化時應加密觀測，以便采取適當的止水措施。

3.7錨索拉力監測

3.7.1測點的安裝

根據結構設計要求，錨索計安裝在張拉端或錨固端，安裝時鋼鉸線或錨索從錨索計中心穿過，測力計處于鋼墊座和工作錨之間，并從中間錨索開始向周圍錨索逐步加載以免錨索計的偏心受力或過載。應變計在支撐梁施工時及時安裝。錨索拉力監測點平面位置如附件一所示。

3.7.2量測

采用南京斯比特SSC-101型頻率讀數儀。測量方法參照相應讀數儀的使用說明書：將信號線的插頭插入信號地址接口，信號線的另一端夾接振傳感器的引出線，紅色夾引出線芯，黑色夾接引出線屏蔽層，按“開關”按鈕便可直接讀頻率讀數。測量完成后，記錄傳感器的編號、頻率值設計編號和測量時間。

振弦式錨索測力計的計算公式：

式中：P—被測錨索荷載值（kN）

K—儀器標定系數（kN/Hz2）

fi2—錨索測力計三弦實時測量頻率平方的值的平均值。f02—錨索測力計三弦頻率的初始平均值。

3.7.3傳感器及測量儀器

（1）振弦式錨索測力計

（2）振弦頻讀數儀

3.8巡視檢查

本基坑施工和使用期內，每天均應由專人進行巡視檢查，并做好《巡視檢查日報表》。

4　基坑監測時間和頻率

基坑監測在土方開挖之時就應開始進行，直至土方回填完畢后結束。監測頻率和監測次數應符合現行標準《建筑基坑工程技術規范》（GB50497-2009）要求。當發現下列情況之一時，應縮短監測時間間隔、加密監測次數或連續監測:

（1）監測值達到報警標準、監測值變化量較大或速率加快；

（2）出現超長開挖、超深開挖、未及時加撐等情況；

（3）基坑附近地面荷載加大；

（4）長時間連續降雨、大量積水、市政管道出現泄漏等情況；

（5）基坑圍護結構、坡體或底部出現流沙、管涌等現象；

（6）鄰近的地面或建（構）筑物出現嚴重的開裂、大量沉降或不均勻沉降等；

（7）支護結構開裂；

（8）發現危險事故征兆。

5　基坑監測數據處理

及時對監測數據進行處理和分析是基坑監測工作的關鍵。對于這些監測數據，先對它進行一個系統化的整理，用圖表方式對監測數據進行定量分析，可以得出基坑中各監測項目的變化情況，分析基坑變形的規律性和穩定性，對建筑變形的程度、趨勢以及使用上的安全問題進行分析和評估。為后期的施工和完善設計提供依據，同時對開挖過程中出現的危險信號及時報警，以便采取相應措施。

6　結語

建筑基坑變形監測是工程設計和后期質量評估一個不可或缺的因素。設計師在設計的時候，基坑變形監測可以為其提供理論依據，使其設計變得優化和安全，增加建筑物在從圖紙變成實物過程中的可靠度和科學性。工程自身所具有的特性和復雜性，在大多時候，要想利用一成不變的基坑變形監測原始數據，對建筑物進行科學、準確的評估是相當困難的。因此，在做建筑基坑變形監測之時通常要把工程的具體情況以及變形監測的不同時間段的不同特點和要求分別采用區別方式和方法來進行。

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P2［文獻碼］ B

1000-405X（2016）-8-369-2