高層建筑基坑工程變形監(jiān)測探討

王旭明

無錫市建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 江蘇無錫 214000

由于高層建筑當(dāng)中存在較大的荷載，如果未能對基坑工程進(jìn)行有效控制，將會導(dǎo)致基坑支護(hù)周邊沉降、位移，對周邊建筑及基坑周邊土體變形等產(chǎn)生不良后果，嚴(yán)重影響建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與耐久性，威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。在基坑監(jiān)測當(dāng)中，應(yīng)該在明確監(jiān)測范圍的同時(shí)，采用可靠的監(jiān)測方法與手段的創(chuàng)新，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)盡可能接近基坑變化的實(shí)際真值，保障基坑支護(hù)圍護(hù)滿足施工需求和周邊環(huán)境及建筑的安全[1]。

1 建筑物變形監(jiān)測的作用

要想明確當(dāng)前建筑樓體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)根據(jù)其外部狀態(tài)以及內(nèi)部安全質(zhì)量進(jìn)行多方面的評測，并根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定明確建筑的數(shù)據(jù)安全信息。科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，致使建筑物變形監(jiān)測技術(shù)也有了明顯的突破，結(jié)合檢測軟件系統(tǒng)和現(xiàn)代化的設(shè)備，使得此種技術(shù)不斷優(yōu)化升級，可以針對多種建筑物進(jìn)行檢測，并根據(jù)最后的數(shù)據(jù)結(jié)果對樓體質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)的評判。建筑物變形檢測是整個(gè)建筑行業(yè)內(nèi)最重要的一項(xiàng)檢測環(huán)節(jié)，在前期設(shè)計(jì)的過程中，變形檢測會為技術(shù)人員提供多種直觀的理論數(shù)據(jù)，保證整體設(shè)計(jì)能夠更加優(yōu)化，不斷得到修改和提升，增強(qiáng)樓體設(shè)計(jì)落實(shí)到實(shí)際的合理程度和可操作性。工程建筑因自身的復(fù)雜程度使其具備多種專業(yè)技術(shù)性較強(qiáng)的環(huán)節(jié)，但是實(shí)際建設(shè)情況的復(fù)雜性增加了檢測的難度，要想獲取高精準(zhǔn)度的數(shù)據(jù)較為困難。對于此種情況，應(yīng)當(dāng)著重根據(jù)建筑樓體的特征以及相應(yīng)的檢測情況進(jìn)行不同層面的分析，按照實(shí)際建設(shè)情況選用不同種類的檢測措施，才會保證最后數(shù)據(jù)的合理程度[2]。

2 工程概況

（1）基坑深度：根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙，本工程±0．00為黃海高程3．100m，地下室底板板面標(biāo)高為相對標(biāo)高-5．80m，板厚暫估為 0．4m，墊層厚 0．1m。

擬建場地自然地坪標(biāo)高為黃海高程1．30-2．90m左右。經(jīng)計(jì)算，基坑開挖深度約 4．50-6．10m。

（2）擬建場地北側(cè)為為快速內(nèi)環(huán)高架橋，該側(cè)圍擋距離本工程地下室邊線最近約15．5m。道路上分布有各類市政管線。西側(cè)為主干道，布滿市政管線和煤氣管道，南側(cè)為已有小區(qū)，小區(qū)內(nèi)由多棟22-32F建筑物組成，距離基坑約15．8m

（3）工程地質(zhì)概況，1-1層為雜填土,層厚1．4-4．4m,1-2層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,層厚為3．2-8．5m，2-1層為粉質(zhì)粘土，層厚為0．9-4．8m，2-2層為粉土夾粉砂，厚0．2-5．8m。場地主要含水層為地表上層滯水-潛水和微承壓水，

3 建筑基坑常規(guī)變形監(jiān)測的現(xiàn)狀

我國許多工程技術(shù)人員針對建筑基坑變形進(jìn)行了十分深入的研究，雖然和國外對比，在此方面的研究工作仍存在一定的差距，但是經(jīng)過我國工程人員的不斷努力，也獲得一些價(jià)值不菲的科研成果，其主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。①相關(guān)研究人員站在時(shí)空效應(yīng)的視角進(jìn)行探究，其得出對建筑基坑變形造成影響的重點(diǎn)因素主要是基坑開挖的進(jìn)度、分層開挖等；②把如何控制基坑變形當(dāng)作探究目的，要想確保基坑穩(wěn)固，應(yīng)將擋土墻的相關(guān)安全系數(shù)提高到1．25以上，只有這樣才可以提高其抵抗傾覆的失穩(wěn)參數(shù)，以此確保其具備較強(qiáng)防止基坑凸起的出色性能，若是可以滿足這一條件就可以對建筑基坑變形問題進(jìn)行有效解決；③還有部分研究人員將研究重點(diǎn)放在土墻上，把擋土墻視為重要的空間受力體系構(gòu)成要素，進(jìn)行綜合分析所總結(jié)出的方法——圓形維護(hù)結(jié)構(gòu)，能夠較好地處理基坑變形問題，相關(guān)工程人員運(yùn)用的主要方法為解析方程，在分析空間體系的實(shí)際壓力時(shí)可以采用物理方法進(jìn)行剖析，與此同時(shí)也會用到微積分等。將以上這些研究成果及相應(yīng)的對策在工程實(shí)踐中應(yīng)用還可以進(jìn)一步增強(qiáng)基坑的強(qiáng)度，能將地下水對于基坑變形所造成的影響降到最低[3]。

4 建筑基坑常規(guī)變形所應(yīng)用的相關(guān)監(jiān)測技術(shù)

4.1 建立地下水位監(jiān)測點(diǎn)

在監(jiān)測地下水位時(shí)可以采用鉆孔預(yù)埋的方法，應(yīng)該確保監(jiān)測點(diǎn)布置的合理性，對地下水位的變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)獲取與記錄，使用SWJ-8090鋼尺水位儀測量精度達(dá)5mm,觀測時(shí)以井頂口為量測起始點(diǎn)，該點(diǎn)并使其與水準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)互相聯(lián)測（確定該點(diǎn)黃海高程），將水位計(jì)的探頭作為參考，開展水位井下的監(jiān)測工作。蜂鳴聲會出現(xiàn)在水位和探頭接觸的過程中，應(yīng)該對其進(jìn)行合理分析，以明確基準(zhǔn)點(diǎn)讀數(shù)，實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)的科學(xué)化計(jì)算。在地下水位的絕對高層獲取中，應(yīng)該以管口基準(zhǔn)點(diǎn)高層作為參考，明確地下水位的變化情況，為后續(xù)施工奠定良好的基礎(chǔ)。

4.2 水平及裂縫監(jiān)測

（1）由于本工程跨度較大，水平位移監(jiān)測采用分段視準(zhǔn)線法和極坐標(biāo)法綜合測試：分段視準(zhǔn)線法：沿基坑邊選定的方向線上埋設(shè)二個(gè)永久控制點(diǎn)，也稱端點(diǎn)，然后在基坑邊沿這二端點(diǎn)所連成的直線（即方向線）上設(shè)立一排點(diǎn)（稱照準(zhǔn)點(diǎn)，即測點(diǎn)），定期監(jiān)測這排點(diǎn)偏離固定方向的距離，并加以比較，即可求出這些測點(diǎn)的水平位移量。

極坐標(biāo)法：分別設(shè)立基準(zhǔn)點(diǎn)、工作點(diǎn)和變形監(jiān)測點(diǎn)，基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)于固定區(qū)域，穩(wěn)定不動。工作點(diǎn)是基準(zhǔn)點(diǎn)與變形監(jiān)測點(diǎn)之間的聯(lián)系點(diǎn)，用以直接測定監(jiān)測點(diǎn)的平面坐標(biāo)，通過比較歷次監(jiān)測所得的數(shù)值，即可求得測點(diǎn)的水平位移量，同時(shí)通過多余監(jiān)測值對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行平差，校驗(yàn)測量結(jié)果并提高測量精度。

（2）臨近基坑的建筑物會因支護(hù)水平和垂直變化，導(dǎo)致建筑樓體出現(xiàn)裂縫的情況。裂縫的測量共有兩種方式，分別為繪制方格坐標(biāo)以及通過裂縫兩端位置做不同的標(biāo)記，然后結(jié)合鋼尺進(jìn)行測量。根據(jù)裂縫的實(shí)際情況，挑選較具代表性的進(jìn)行檢測，可以采取標(biāo)記位置的方法。例如，可以勘測兩個(gè)帶有保護(hù)裝置的標(biāo)點(diǎn)，其中標(biāo)點(diǎn)是一個(gè)直徑為4cm，長為6cm的金屬棍，放置于地面之下4cm處，將露出區(qū)域設(shè)為標(biāo)點(diǎn)，但是需要將兩者之間的距離控制在15cm以上。利用游標(biāo)卡尺檢驗(yàn)地面之下的兩點(diǎn)，選用一個(gè)點(diǎn)為固定的記錄位置，從而了解實(shí)際的裂縫狀況。另外，還要徹底地排查樓體建設(shè)狀況，才會保證建筑物的總體質(zhì)量，減少存在的隱患，保障后期使用[4]。

4.3 建筑物沉降觀測

原狀土層具有較低的壓縮性，適合于標(biāo)石的埋設(shè)，能夠促進(jìn)點(diǎn)位布設(shè)穩(wěn)定性的提升，此外也可以選擇基層巖當(dāng)中和穩(wěn)定物質(zhì)當(dāng)中。水準(zhǔn)專用標(biāo)志設(shè)置于頂部位置，嚴(yán)格檢測水準(zhǔn)基點(diǎn)后開展沉降觀測工作。測試頻率大約為每周一次，在檢測時(shí)采用一等水準(zhǔn)方式。在觀測當(dāng)中應(yīng)該對誤差進(jìn)行合理控制，沉降情況，一般規(guī)定測量的誤差應(yīng)小于變形值的1/10-1/20，為此要求沉降觀測應(yīng)使用精密水準(zhǔn)儀，此外，還應(yīng)該對結(jié)構(gòu)段中的誤差進(jìn)行合理控制，滿足建筑物沉降觀測的精度要求，增強(qiáng)監(jiān)測工作的實(shí)效性。

4.4 自動化監(jiān)測技術(shù)

在自動化監(jiān)測技術(shù)實(shí)施中，基于液位控制原理，達(dá)到避免“燒泵”現(xiàn)象發(fā)生，有效降低對外圍建筑物、管線和地面沉降等的影響程度的目的，設(shè)計(jì)一套自動控制降水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)降水過程中自動化控制，提高降水效果和工作效率，減少用工和用電損耗，實(shí)現(xiàn)綠色項(xiàng)目、綠色施工的目標(biāo)。在遠(yuǎn)程在線自動測量中，支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部基坑邊坡頂部是用固定的小龍鏡和反光片作為布置點(diǎn)的相關(guān)設(shè)備，不設(shè)對周邊建筑物水平位移進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，還要在轉(zhuǎn)腳處和框架柱的位置進(jìn)行監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)，進(jìn)行支撐軸力的監(jiān)測，要記錄對應(yīng)編號，點(diǎn)對點(diǎn)將采集到的原始數(shù)值進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，利用軟件自動化進(jìn)行支撐內(nèi)力監(jiān)測傳感器的運(yùn)行。系統(tǒng)模塊負(fù)責(zé)將各種傳感器的監(jiān)測數(shù)據(jù)加以收集和分析，經(jīng)過詳細(xì)的計(jì)算之后，輸出到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和界面中。傳感器信號類型主要包括位移水位和支撐軸力，并且采用數(shù)字全站儀進(jìn)行深層水平位移的各項(xiàng)數(shù)據(jù)的獲取。

5 結(jié)語

基坑支護(hù)變形具有必然性，僅是變形值大小或可控或不可控關(guān)系，如果不對基坑支護(hù)的常規(guī)變形進(jìn)行嚴(yán)格的實(shí)地監(jiān)測，那么很有可能會引發(fā)極為嚴(yán)重的安全事故。因此出于保證建筑工程的施工質(zhì)量，確保使用者與施工人員的生命安全，促進(jìn)我國社會經(jīng)濟(jì)繁榮發(fā)展的重要目的，針對監(jiān)測建筑基坑常規(guī)變形的相關(guān)技術(shù)開展深入研究與實(shí)踐是尤為重要[5]。