淺析基坑監測技術方法及應用

姚偉鋒

摘要：現階段城市化建設進程越來越快，高層建筑和地下建筑工程項目越來越多，在上述工程的建設中基坑施工極為關鍵，而基坑施工的關鍵則在于保證工程施工過程中的可續性和安全性。在施工中必須做好基坑施工過程中的安全檢測工作，只有這樣才能確保基坑施工的安全以及附近建筑物的穩定性。文章對基坑監測技術方法及應用進行了探討。

關鍵詞：基坑監測技術方法；水平位移；深層水平位移；高層建筑；地下建筑工程 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU753 文章編號：1009-2374（2017）08-0148-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.08.071

1 基坑監測的目的

在工程項目施工期間需要做好基坑變形監測工作，把監測數據和設計值進行對比分析，以此為依據來進行對工程進度與工程工藝的控制。此外，基坑監測工作還能夠確保基坑以及其附近環境的安全，提高施工單位的施工水平和設計水平。

2 基坑監測的設計原則

在城市建設中，必須做好對基坑監測工作，制定合理可續的監測方案并配置相應的監測設備和儀器。結合工程實際情況，依據規范選擇監測項目，合理布置監測點，優化監測頻率，以保證基坑整體監測效果；基坑監測工作需要連續和規范，并且還需要確保監測數據的準確性；對于那些關鍵的施工區域需要做好重點監測工作，以確保基坑監測的效果；對監測點進行有效的保護，以免影響基坑監測工作的順利進行。

3 基坑監測項目及方法

3.1 圍護樁（邊坡）頂部水平位移監測方法

采用極坐標法，儀器架設于工作基點上，依次對變形點正倒鏡法分別觀測兩個測回，觀測結束后，后視基準方向檢查測角的準確性。

當監測點設置完成后，就可以進行初步檢測，測量三次后，如果所測值的差值符合相應的要求后才能進行觀測，如果不符合則需要分析其原因并改進，然后再進行初值的確定。將每次觀測得到的坐標與初值坐標進行對比后，就可以計算出監測點的累計水平位移。

3.2 地表、周邊建筑物、地下管線及圍護樁（邊坡）頂部垂直位移監測方法

按二級沉降觀測精度要求，進行基準點至沉降點間（有條件亦應構成幾何圖形）往返觀測，每次觀測時應盡量保持相同水準路線。

外業結束后，進行成果整理、檢查，平差計算，算出各沉降觀測點的高程，計算各監測點在一個觀測周期內的沉降量、累積沉降量、沉降速率，填寫成果表等。

3.3 深層水平位移監測方法

監測基坑支護結構水平位移，通過深層水平位移監測來實現支護樁以及建筑土體的變形情況。

監測時測斜儀探頭置入測斜管底后，沿測斜管垂直于基坑邊線方向的導槽自下而上（探頭高輪朝基坑開挖方向）每隔0.5m測讀一次直至孔口，探頭繞管軸旋轉180°再自下而上測讀一次，得出各測點讀數為Ui（+）、Ui（-）。其中“+”與“-”向為探頭繞導管軸旋轉180°。

數據計算：第i次水平位移值（mm）△i=0.1[Ui（+）-Ui（-）]

連續任意深度i點的總位移值（mm）￡=∑△i

變化值=本次測量值-上次測量值

通過公式計算可得出，基坑樁體及圍護結構各個部位的變形情況。

4 基坑監測實例分析

4.1 項目概況

某基坑工程，基坑工程上部為4棟高層住宅樓（15層，框架結構，樁基礎），地下設3層地下室。地下開挖深度為-13.20～-13.85m，基坑開挖面積約13675km2，支護周長約529m，基坑側壁安全等級為一級。

4.2 地質概況

北京地區位于華北大平原的西北邊緣，西、北及東北三面環山，東南部為廣闊的北京平原地區。由于第四紀以來受新構造運動的影響，第四紀沉積厚由西向東逐漸增大。巖性構成自西部麓向東部平原逐漸變化，西部為各大河流沖洪積扇的上游，以砂類土與厚層卵、礫石為主；向東部城區的大部分地區及城近郊為沖積扇中下游，地層為黏性土、粉土、砂類土、卵、礫石互層；向東南至東郊及南部地區為平原，地層以厚層黏性土和粉土為主，本場地位于北京市西北部山區。

4.3 基坑測點布設及監測

根據相關技術規范和工程實際情況確定基坑監測項目如下：

4.3.1 圍護樁（邊坡）頂部水平位移監測。沿壓頂圈梁每隔15.0～20.0m設置一個水平位移觀測點，共布設20個水平位移觀測點，主要監測基坑開挖和圍護樁（邊坡）頂部水平位移的變化發展趨勢。

4.3.2 圍護樁（邊坡）頂部、周邊建筑物、周邊道路沉降監測。圍護樁（邊坡）頂部沉降觀測點有20個，相鄰監測點之間的距離為15.0～20.0m，主要負責基坑圍護樁頂部垂直方向位移的監測。

共有5棟周邊建筑物，布設17個監測點，該監測點是負責對附近建筑物沉降情況的監測。

沿基坑西側路布設3個沉降觀測點，主要監測基坑開挖過程中基坑周邊道路沉降變化發展情況。

4.3.3 深層水平位移監測。結合基坑設計情況，在基坑四周支護結構（鉆孔灌注樁）中設置了7個深層位移監測孔，測斜管的深度和其對應的支護樁長度要保持一致，通過側斜儀器，監測樁體變形，從而了解基坑變形位移情況。

4.3.4 巡視檢查。基坑施工中專人負責巡視檢查工作，巡視工作的內容包括，支護結構、施工工況、基坑周邊環境及監測設施。巡查人員應對發現的情況進行記錄、整理和分析，如在巡視工作中發現有異常或者安全隱患，必須迅速反饋給相關單位，以確保基坑施工的安全。

4.4 監測結果及分析

4.4.1 圍護樁（邊坡）頂部水平位移監測分析。

第一，圍護樁（邊坡）頂部水平位移位移歷時曲線（特征點）。

第二，根據觀測數據及水平位移歷時曲線分析如下：由水平位移觀測數據可以看出，在基坑施工的整個過程中，水平位移變化量較小均未超出預警值，觀測點水平位移變化呈現以下規律：（1）在基坑開挖～基坑開挖至槽底期間，樁體的水平位移變化最明顯，位移變化速率最大；（2）在基坑開挖至槽底～基礎地板施工完成期間，樁體的水平位移變化放緩，位移變化逐漸減小；（3）基坑基礎地板施工完成以后，所有監測點的變形均趨于穩定狀態，樁體水平位移穩定在某一個值附近，基坑支護結構趨于穩定。

4.4.2 圍護樁（邊坡）頂部沉降監測分析。

第一，圍護樁（邊坡）頂部沉降歷時曲線（特征點）。

第二，根據觀測數據及歷時曲線圖分析如下：從垂直位移觀測數據及垂直位移曲線圖可以看出，基坑樁頂在整個基坑開挖過程中均出現了不同程度的沉降過程，呈現以下過程：（1）基坑樁頂在基坑開挖期間，樁頂垂直位移變化量較大；（2）隨著混凝土底板的澆筑、地下部分結構的施工，基坑樁頂開始呈下沉趨勢，并在后期趨于穩定；（3）在基坑施工期間，基坑樁頂累計垂直位移量整體穩定，各點累計位移量均在預警值范圍以內，垂直位移速率較為平穩，未見異常。在基礎底板施工完成以后，垂直位移速度呈減小趨勢，逐漸趨于穩定狀態。

4.4.3 周邊道路沉降及臨近建筑監測分析。在基坑開挖過程中基坑周邊道路及基坑臨近建筑沉降量總體較小，其中道路有少部分測點呈輕微反彈趨勢，截止觀測結束，道路沉降最大值為-5.7mm，周邊建筑最大沉降量為-3.1mm，所有道路沉降及臨近建筑監測點均小于報警值，因此可見基坑開挖期間對其影響較輕。

4.4.4 深層水平位移監測分析。

根據深層水平位移觀測成果數據及時間—位移曲線圖，觀測點水平位移變化呈現以下規律：（1）在基坑開挖～基坑開挖至槽底期間，樁體的深層水平位移變化最明顯，位移變化速率最大；（2）在基坑開挖至槽底～基礎地板施工完成期間，樁體深層水平位移變化放緩，位移變化逐漸減小；（3）在基坑基礎地板施工完成以后，所有監測點的變形均趨于穩定狀態，樁體深層水平位移穩定在某一個值附近，基坑支護結構趨于穩定。

5 結語

綜上所述，基坑監測工作對基坑變形的意義重大，它能夠有效促進基坑施工質量和施工安全的提高。在實際的監測工作中，需要選擇切實有效的監測和預警技術，以促進監測效率和質量的提高。隨著社會的不斷發展以及科學技術的進步，自動化和信息化是基坑檢測技術的主要發展方向。

參考文獻

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（責任編輯：小 燕）