深基坑變形監(jiān)測方法

張海懷

（甘肅煤田地質(zhì)局慶陽資源勘查院，甘肅 慶陽 745000）

深基坑變形監(jiān)測方法

張海懷

（甘肅煤田地質(zhì)局慶陽資源勘查院，甘肅 慶陽 745000）

深基坑施工中通過準確及時的監(jiān)測，全面準確地反映基坑、支護結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的安全狀況，如發(fā)現(xiàn)異常情況立即采取應急措施，防止發(fā)生工程事故，有利于及時指導工程的施工。文章敘述了某地鐵車站風道基坑變形監(jiān)測方法。

深基坑；變形；監(jiān)測

1 工程概況

某地鐵車站2號風道位于車站的東北角,基本呈南北向布置。風道分兩段:標準段長16.7m、寬11.4m，擴大段長12.45m、寬15.15m，開挖深度均為16.8m。采用鉆孔灌注樁支護明挖順做法施工。

2號風道施工場地所處地貌單元類型屬第四系渾河新扇，地形平坦，地面標高介于41.21～41.70m左右，地表主要為8層住宅樓、4層以下的廠房，舊樓房及拆遷區(qū)。

2號風道場區(qū)有一層地下水，主要為松散巖類孔隙潛水，地下水埋深7.4～8.9m。地下水的補給主要是大氣降水、地表人工河渠垂向滲透補給及渾河側(cè)向滲透補給，水位季節(jié)性變幅在0.5～2.0m，地下水的排泄主要為地下水向下游徑流排泄和地下水人工開采。

2 深基坑變形監(jiān)測項目及特點

2.1 時效性

普通工程測量一般沒有明顯的時間效應。基坑監(jiān)測通常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，一天以前（甚至幾小時以前）的測量結(jié)果都會失去直接的意義，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鍵時期，可能每天需進行數(shù)次。

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

2.2 高精度

普通工程測量中誤差限值通常在數(shù)毫米，例如60m以下建筑物在測站上測定的高差中誤差限值為2.5mm，而正常情況下基坑施工中的環(huán)境變形速率可能在0.1mm/d以下，要測到這樣的變形精度，普通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一些特殊的高精度儀器。

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及高程的測量，而在基坑維護樁變形測量中，只要求測定維護樁相對于原來基準位置的位移即可，而維護樁原來的位置（坐標及高程）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，普通水準測量要求前后視距相等，以清除地球曲率、大氣折光、水準儀視準軸與水準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。

3 深基坑監(jiān)測的儀器及方法

3.1 圍護樁水平位移監(jiān)測

圍護樁頂水平位移量測，在連續(xù)墻頂布設水平測點來監(jiān)測墻頂水平位移。

測量方法：自樁頂架全站儀或經(jīng)緯儀，串直線布點，定期監(jiān)測點位偏移，根據(jù)偏移方向偏移量來確定墻頂?shù)乃轿灰啤?/p>

3.2 圍護樁豎向位移監(jiān)測（測斜）

測斜是本工程的一項主要量測項目，也是最能夠直接反映圍護安全狀況的量測項目。用測斜儀由下至上測量預先埋設在鉆孔樁內(nèi)測斜管的變形情況，以了解基坑開挖施工過程中圍護樁墻在深度方向上的水平位移的情況，用以了解、推算圍護體變形。

3.2.1 測斜原理及方法

測斜儀由測斜器、電纜、顯示器和測斜導管組成。國產(chǎn)BF515型測斜儀橫截面為圓形，上下各有兩對滾動輪，上下輪距500mm，量程：±53°。其工作原理是利用重力擺錘始終保持鉛直方向的性質(zhì)，測得儀器中軸線與擺錘垂直的傾角，傾角的變化可由電信號轉(zhuǎn)換而得，從而可以知道被測構(gòu)筑物的側(cè)向位移變化值。

測定測斜儀與垂直線之間的傾角變化，即可得出不同部位的兩對滾輪之間的相對水平位移，圖1為測斜原理圖。根據(jù)顯示器讀數(shù)進行計算，得出每個區(qū)段的位移量，以底部固定端值為零點，自下而上將各區(qū)段的位移量累加起來，得出水平位移曲線。

圖1 測斜原理示意圖

3.2.2 測斜管埋設

測斜管埋設分混凝土灌注樁內(nèi)測斜管埋設和土體內(nèi)測斜管的埋設兩種。

混凝土灌注樁內(nèi)測斜管的埋設一般在鉆孔樁施工時進行。將測斜管綁扎于鋼筋籠上，連同鋼筋籠一同下到孔底。

土體內(nèi)測斜管的埋設可以在樁頭開挖后進行。土體內(nèi)埋設測斜管按照如下步驟進行：

1）在預定的測斜管埋設位置采用Φ108鉆具鉆孔。根據(jù)基坑的開挖總深度，確定測斜管孔深，即假定基底標高以下某一位置處支護結(jié)構(gòu)后的土體側(cè)向位移為零，并以此作為側(cè)向位移的基準。

2）將測斜管底部裝上底蓋，逐節(jié)組裝，并放入鉆孔內(nèi)。安裝測斜管時，隨時檢查其內(nèi)部的一對導槽，使其始終分別與坑壁走向垂直或平行。管內(nèi)注入清水，沉管到孔底時，即向測斜管與孔壁之間的空隙內(nèi)由下而上逐段用砂填實，固定測斜管。

3）測斜管固定完畢后，用清水將測斜管內(nèi)沖洗干凈，將探頭模型放入測斜管內(nèi)，沿導槽上下滑行一遍，以檢查導槽是否暢通無阻，滾輪是否有滑出導槽的現(xiàn)象。由于測斜儀的探頭十分昂貴，在未確認測斜管導槽暢通時，不允許放入探頭。

4）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(xiàn)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(jié)果對應。

3.3 基坑周圍地表沉降監(jiān)測

用水準儀和水準尺進行沉降量測，判斷地層的穩(wěn)定性。共布設11個斷面，每個斷面在垂直基坑方向2倍挖深范圍內(nèi)布設沉降測點。布設時遠離開挖影響區(qū)，離墻體越近越密。

3.4 支撐軸力監(jiān)測

支撐施加應力按設計要求設置。為掌握支撐系統(tǒng)的正常受力，支撐軸力測點布設從平面、立面、斷面三方面綜合考慮：

1）根據(jù)基坑圍護結(jié)構(gòu)設計方案中支撐內(nèi)力計算結(jié)果，在設置同一平面（同一標高），即同一道支撐桿件中選擇軸力最大者 （或選擇平面凈跨較大者）跟蹤監(jiān)測。

2）在基坑豎直方向的4道支撐中，選擇1道并使各道支撐的測點位于同一斷面位置，以便根據(jù)軸力-時間曲線觀察各道支撐設置-加力-拆除。

監(jiān)測方法：采用應變計進行量測，測點布置在鋼支撐的中心。通過頻率儀量測結(jié)果分析鋼支撐的受力情況，確定是否調(diào)整鋼支撐參數(shù)。

3.5 周圍建筑物沉降監(jiān)測

用高程觀測的方法來了解被保護建筑物的沉降，從而了解其是否發(fā)生會引起傾斜或開裂的不均勻沉降。

周圍建筑物沉降主要設在基坑周圍30m范圍內(nèi)的多層民宅上，主要設在房屋四角，距離基坑距離＜15m的建筑物測點加密，受2號風道施工影響的建筑物主要集中在基坑東側(cè)，而且離基坑較近，這些房屋需重點保護和監(jiān)測。

分別在其輪廓邊線轉(zhuǎn)角點、與基坑平行的墻面設立沉降點，與基坑平行的墻面每20m設置一監(jiān)測點，測點應安設在樓的結(jié)構(gòu)體下部盡量靠近地表處，可用具有凸球形頭部的鋼制測釘打入結(jié)構(gòu)體中而成。

3.6 周圍地下管線沉降監(jiān)測

對地下管線的監(jiān)測主要是防止管線發(fā)生由埋設處土層位移而產(chǎn)生的變形，防止管線的接頭部因此產(chǎn)生開裂泄漏的事故?；镜姆椒ň褪菍芫€位置采用抱箍法測量，即管線的沉降位移測量。

利用上述方法對變形體進行監(jiān)測，通過對監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)進行反分析及預測，結(jié)合警戒值，判斷當前基坑的安全度，預測和評價下一步施工的基坑安全度，通過修正施工參數(shù)，對已有施工方案進行優(yōu)化，達到信息化施工的目的。

[1] 黃聲享，尹暉，蔣征.變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理[M].武漢:武漢大學出版社,2003.

[2] 張正祿.工程測量學[M].武漢:武漢大學出版社,2005.

[3] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.建筑基坑支護技術規(guī)程[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[4] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.城市軌道交通工程監(jiān)測技術規(guī)范[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[5] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.城市軌道交通工程測量規(guī)范[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008.

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