深基坑變形監(jiān)測的常見方法及應(yīng)用

[摘要]本文主要介紹了深基坑的變形監(jiān)測，分析了深基坑邊坡的水平位移和豎向位移的監(jiān)測方法，闡釋了基坑變形監(jiān)測過程中遇到的各種情況及需要注意的問題。

[關(guān)鍵詞]深基坑；基坑變形監(jiān)測；水平位移；豎向位移

隨著科技的發(fā)展和技術(shù)的進步，為了解決土地資源日漸減少與城市人口不斷增長的矛盾，越來越多的小高層、高層甚至超高層建筑物應(yīng)運而生。伴隨著高層建筑的崛起，深基坑工程也日益發(fā)展起來，深基坑的安全問題已經(jīng)成為基礎(chǔ)施工的重中之重。因此深基坑的變形監(jiān)測也具有更實際更重要的意義。

深基坑工程是指基坑開挖的深度值超過5米（含5米）的基坑（槽）的土方開挖、邊坡支護以及降水工程，或者基坑開挖的深度值雖未超過5米，但其地質(zhì)條件情況、周圍環(huán)境情況以及地下管線情況等較為復雜，或影響相鄰建（構(gòu)）筑物安全的基坑（槽）的土方開挖、邊坡支護以及降水工程。根據(jù)規(guī)范要求，開挖深度值超過5m、或者開挖深度值雖不超過5m但現(xiàn)場地質(zhì)情況和周圍環(huán)境較復雜的基坑工程均應(yīng)實施基坑工程變形監(jiān)測。

基坑監(jiān)測是指在施工及使用期限內(nèi)，對深基坑及周邊環(huán)境實施的檢查、監(jiān)控工作。監(jiān)測項目主要包括：水平位移監(jiān)測、豎向位移監(jiān)測、深層水平位移監(jiān)測、傾斜監(jiān)測、裂縫監(jiān)測、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、周邊已建建筑的沉降監(jiān)測等。其中基坑邊坡的水平位移和豎向位移監(jiān)測是最常見的基坑變形監(jiān)測項目，本文就以此二項監(jiān)測為例做相應(yīng)的介紹和分析。

1、基坑變形測置點的設(shè)置

變形測量點分為基準點、工作基點和變形監(jiān)測點。

基準點作為該工程的基準和檢核點，必須保證其穩(wěn)定性，每個基坑工程至少應(yīng)設(shè)置3個基準點。當基準點離所測建筑距離較遠致使變形測量作業(yè)不方便時，宜在穩(wěn)定的位置設(shè)置工作基點。基準點和工作基點應(yīng)避開交通干道主路、地下管線、倉庫推棧、水源地、河岸、松軟填土、滑坡地段、機器震動區(qū)以及其他可能使標石、標志易遭腐蝕和破壞的地方，并應(yīng)選設(shè)在變形影響范圍以外且穩(wěn)定、易于長期保存的地方。監(jiān)測期間，應(yīng)定期檢查基準點和工作基點的穩(wěn)定性。

基坑工程變形監(jiān)測點是直接反應(yīng)基坑變形情況的測量點。根據(jù)規(guī)范要求，基坑工程監(jiān)測點的布置應(yīng)最大程度地反映監(jiān)測對象的實際狀態(tài)及其變化趨勢，并應(yīng)滿足監(jiān)控要求。為了滿足觀測條件，應(yīng)將點位沿基坑周邊布置在邊坡頂部，基坑周邊中部、陽角處應(yīng)布置監(jiān)測點。監(jiān)測點間距不宜大于20米，并應(yīng)保證每條邊坡上監(jiān)測點數(shù)不少于3個。監(jiān)測點宜采用1015cm長，直徑20mm的鋼筋，固定在邊坡頂部，鋼筋頂部刻十字花。

另外，監(jiān)測點的位置，包括間距，以及距基坑邊坡邊緣的距離，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場具體情況而定，不可距離基坑邊緣較遠，以免影響觀測精度。

2、儀器設(shè)備、人員素質(zhì)的要求

根據(jù)深基坑變形監(jiān)測精度要求高的特點，監(jiān)測中使用的儀器必須滿足觀測精度和量程的要求，并應(yīng)具有良好的穩(wěn)定性和可靠性。使用的儀器必須經(jīng)過校準或核定合格，并在規(guī)定的校準有效期內(nèi)方可使用。

基坑變形監(jiān)測的施測人員必須接受專業(yè)學習及技能培訓，熟練掌握儀器的操作規(guī)程，熟悉測量理論，能針對不同工程特點、具體情況采用不同的觀測方法及觀測程序，對實施過程中出現(xiàn)的問題能夠分析原因并正確的運用誤差理論進行平差計算，做到按時、快速、精確地完成每次觀測任務(wù)。

3、基坑變形監(jiān)測方法及監(jiān)測頻率

1）水平位移監(jiān)測是測定基坑邊坡在水平方向上位移變化的監(jiān)測工程，常用的方法有視準線法、小角度法、投點法、前方交會法、自由設(shè)站法、極坐標法等。筆者參與的工程中多以三維坐標法進行監(jiān)測。

三維坐標法進行基坑變形監(jiān)測時，需在第一工作基點上架設(shè)觀測儀器，以第二工作基點作為后視方向，通過監(jiān)測第二工作基點與基坑監(jiān)測點之間的水平距離、角度和高差，來確定監(jiān)測點的三維坐標。在一個基坑變形監(jiān)測周期內(nèi)，通過比較前后兩次觀測的坐標差，求得監(jiān)測點的水平位移量。

2）豎向位移監(jiān)測是測定基坑邊坡在豎直方向上位移變化的監(jiān)測工程。常用的監(jiān)測方法有幾何水準法和液體靜力水準法等。以幾何水準法為例，簡單介紹一下其監(jiān)測過程。

首先要建立水準控制網(wǎng)和固定的水準觀測路線，在高程基準點、工作基點與監(jiān)測點之間建立固定的觀測路線，盡量保證各次觀測均沿統(tǒng)一路線進行。

然后編制觀測周期，并嚴格按照周期進行豎向位移監(jiān)測，應(yīng)使用DS1或DS05精度以上型水準儀、因瓦合金標尺，按光學測微法進行觀測。

3）基坑變形監(jiān)測工作應(yīng)貫穿于基坑工程施工全過程，其監(jiān)測頻率應(yīng)以能系統(tǒng)反應(yīng)監(jiān)測對象所測項目的重要變化過程。監(jiān)測工作一般應(yīng)從基坑工程施工前開始，直至地下工程完成為止。對有特殊要求或有突發(fā)狀況的工程還需要延長監(jiān)測時間，直至基坑變形趨于穩(wěn)定后才能結(jié)束。

4、基坑變形監(jiān)測的成果及成果分析

基坑變形監(jiān)測是一個周期性的監(jiān)測過程，其監(jiān)測成果包括各個周期實測數(shù)據(jù)及各個周期觀測數(shù)據(jù)的對比分析結(jié)果。因此每個周期觀測完成后，應(yīng)及時對觀測數(shù)據(jù)進行分析，計算出該周期內(nèi)各個監(jiān)測點的水平位移量和豎向位移量，判斷出基坑的變形情況，對于變形較嚴重區(qū)域，如監(jiān)測數(shù)據(jù)達到報警值、支護結(jié)構(gòu)或周邊土體等出現(xiàn)隆起或陷落、周邊地面可能或已經(jīng)產(chǎn)生裂縫等情況時，應(yīng)及時通知甲方采取相應(yīng)的措施，并應(yīng)注意增設(shè)觀測點，隨時觀測裂縫的變化。

基坑變形進入穩(wěn)定階段后，對監(jiān)測成果進行分析和匯總，繪制時間一水平位移關(guān)系曲線圖、時間一豎向位移關(guān)系曲線圖，并形成最終的成果文件；

5、應(yīng)注意的問題：

1）進行觀測操作時，觀測員應(yīng)當特別注意觀測儀器的對中、整平，讀數(shù)時應(yīng)當注意十字絲的精確照準；司鏡員要特別注意對中桿的對中和水平；

2）應(yīng)特別注意在基坑拐角處，計算其水平位移量時應(yīng)對垂直的兩個方向分別計算距離；

3）進行高差觀測時，應(yīng)當注意多觀測幾個測回，取各次值的平均值作為監(jiān)測點的高程；

4）每次進行觀測前，都應(yīng)對基準點和監(jiān)測點進行檢核，確保各個點位無破壞、移動等現(xiàn)象；

5）應(yīng)提醒施工單位注意對所有點位的保護，并應(yīng)保證在每次觀測時各點位無遮擋：

6）應(yīng)安排一個固定工作組負責一項任務(wù)，使用同一臺觀測儀器，并由專人負責專項工作。

結(jié)語：

基坑工程具有極強的區(qū)域性，如黃土地基、軟粘土地基、雜填土地基等水文地質(zhì)條件和工程地質(zhì)條件不同的地基中基坑工程的差異性就很大。因此具體的基坑變形監(jiān)測工程要應(yīng)根據(jù)具體工程所在地區(qū)地質(zhì)條件情況，因地制宜，確定不同的監(jiān)測等級，并制定合理可行的監(jiān)測方案。