基于虛擬斷面法的基坑水平位移監測技術應用

曲政

[摘要]隨著大中型城市地下空間不斷利用與開發，基坑的規模不斷朝著大、深的方向發展，對深基坑變形監測的精度要求也越來越高。結合廣州市生物島基坑監測工程實例，介紹在工期較緊、施工速度較快的條件下，虛擬斷面法成功監測基坑水平位移變形情況。此新型監測方法適應性強，質量可靠，能快速準確地完成水平位移監測工作。

[關鍵詞]深基坑；虛擬斷面法；水平位移；監測 文章編號：2095-4085（2018）06-0015-02

1 工程概況

1.1 基坑概況

廣州國際生物島AH0915011-1項目位于廣州蘿崗區生物島，項目擬建兩層地下室，開挖深度為9.70m，基坑支護周長為1016m，基坑北側可用地范圍較大區域擬采用“放坡+灌注樁十錨索”的支護方式，東北角擬采用“灌注樁+支撐+錨索”的支護方式，南側及東側可用地范圍較小的區域擬采用“灌注樁+錨索”的支護方式，西側與相鄰基坑挖通處理，基坑周邊采用攪拌樁進行封閉止水。

1.2 監測難點

基坑周邊環境復雜，布點困難。監測精度要求高。社會影響力大。

2 主要關鍵技術研究與實踐

2.1 基準點強制對中設置

水平位移基準點采用強制對中觀測墩（見圖1），布置在基坑周邊四角冠梁上方。在確定的位置上鉆孔，孔深300mm，在孔內埋設多根0.6m長Ф25鋼筋，選用管徑250mm的PVC管作為外模并澆筑混凝土觀測墩，墩尺寸為長×寬×高=250mm×250mm×1200mm，墩頂部埋設強制對中螺栓和儀器整平鋼板，螺栓直徑為10mm，并刻十字絲。在觀測墩旁做防護圍欄，保護基準點不被破壞。另在對角設置其他位移基準點，以作為定向和檢核。

2.2 測點布設

在基坑四邊的支護結構冠梁頂上布設了56個水平位移監測點，點號為WY1～WY56。監測點采用鉆孔埋設，孔深100mm，在孔內埋設位移監測專用小棱鏡，并填充植筋膠固定。

2.3 虛擬斷面法原理

虛擬斷面法是一種通過對監測點到虛擬斷面線之間的垂距變化，進而得出基坑邊水平位移變形的監測方法。如圖2所示，假定基坑如下圖所示。假定測點A（XA，YA），測點B（XB，YB），DM1、Dm2為基坑轉角點，用于設定虛擬段面。

A（XA，YA）為DM1-Dm2斷面上的點，則A至定線距離為：

點到虛擬斷面的距離的變化量即為基坑頂部水平位移變化量。

距離正負號約定：

虛擬段面定義要沿著基坑順時針或者逆時針排順序，如DM1-Dm2，Dm2-DM3……。

方位角：αDM1Dm2=

RDM1Dm2，若XDm2-XDM1>1，YDm2-YDM1>0

180-RDM1Dm2，若XDm2-XDM1>0，YDm2-YDM1<0

180+RDM1Dm2，若XDm2-SDM1<0，YDm2-YDM1<0

360-RDM1Dm2，若XDm2-XDM1<0，YDm2-YDM1>0αDM1A、αDM1B同理可得。

若虛擬段面沿基坑逆時針方向設置，則距離正負號判定如下：

αDM1A<αDM1Dm2，表示A點在基坑范圍（虛擬斷面）內，距離值為正。

αDM1A>αDM1Dm2，表示A點在基坑范圍（虛擬斷面）外，距離值為負。

3 主要創新點

以往的視準線法一次架站只能測量一邊的監測點，需要多次架站，工作量大；距離架站點越遠，精度越差。虛擬斷面法通過基準點的靈活選擇，可在影響區域外設置基準點，采用測量基坑斷面端點形成虛擬斷面線，以直觀、快捷、精度高的方式完成基坑邊水平位移的監測工作。

4 實施效果

通過采用虛擬斷面法進行基坑水平位移變形監測，圓滿完成了廣州國際生物島AH0915011-1項目的基坑監測任務，虛擬斷面法主要優點如下。

1.適應性強通過外業直接測量坐標、內業繪制基坑虛擬斷面線、計算監測點到虛擬斷面線的垂距、本次垂距減去上次垂距等于本次位移變化量，使得水平位移測量完全擺脫了視準線的束縛，設站在可在場地范圍內自由選擇，適宜于各種形態的建筑變形水平位移測量。

2.質量可靠由于虛擬斷面線只初始觀測一次，實際成為“基坑虛擬邊線”，各監測點所測到基坑虛擬斷面線的垂線每次都部分相互重合或平行，本次垂距減去初始垂距必然等于累計位移值，從根本上保證了每個監測點的測量成果相對準確；測站點的相對減少，也減少了誤差的累計，提高了監測成果的質量。

3.效率提高設站位置不受視準線限制，只需滿足規范要求及測量方便，坐標系統按需設置，工作效率提高。

5 結語

隨著民用基坑項目朝著大、深、多的方向發展，為保證基坑施工安全，基坑的安全監測和預報預警愈發重要起來。虛擬斷面法基坑水平位移監測方法因其準確便捷快速的特點，必將成為深基坑監測中的行業標準方法得到推廣。

參考文獻：

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