高層住宅建筑深基坑施工沉降監測技術研究

祁玉濤

（濟南市勘察測繪研究院，山東 濟南 250101）

1 深基坑施工沉降監測的實際意義

在城市高速發展中，建筑密度迅速上升，高層建筑已成為居民住宅的主要建筑形式，深基坑開挖對高層住宅建筑影響也更加凸顯，較常見的有沉降、變形等問題。通常深基坑開挖是在市區范圍，地上交通繁忙，地下管線密布，而且還有許多的高層建筑林立，深基坑開挖要注意更多的質量問題，切實避免基坑事故發生。正是因為較多不確定性因素，使得深基坑開挖作業時會有更多的安全隱患，難以做到有效預測，特別是基坑支護環節。所以，深基坑監測技術的實施是不可少的，能夠對基坑支護結構、管線、土體等有較好的監護效果。

在深基坑開挖支護環節，基坑設計與其實際的狀態有時會有不小的差距，使得基坑設計難以對基坑開挖起到指導作用，該問題的具體表現如下。

（1）基坑地質勘察不到位，勘測結果與基坑實際狀況有較大差別。

（2）深基坑的施工設計未能嚴格依據相關理論實施；

（3）深基坑施工階段受降雨、超挖等問題影響，難以較為準確地預測支護結構載荷情況，使得基坑支護穩定性得不到有效保障，進而使基坑支護結構設計缺乏合理性。同時，為保證深基坑良好的設計效果，應當做好基坑監測工作，準確掌握基坑范圍的受力及形變等問題，盡可能降低深基坑對高層住宅建筑影響，更好地保障基坑安全及建筑質量。總之，基坑監測技術的實施，既要有堅實的理論依據，更要對基坑狀況做到準確把握，這樣才能保證基坑施工決策的正確性，保障深基坑施工安全與質量。

2 深基坑監測技術及其基本原則

2.1 監測技術分析

對于基坑監測工作的開展，其主要依據為《建筑基坑工程監測技術規范》（GB 50497—2009），主要針對的是開挖深度不小于5m的深基坑工程，以及基坑深度小于5m但其周邊地質、環境問題相對復雜的情況。由于基坑開挖受限因素過多，而深基坑開挖又有著嚴格的質量要求，面對復雜的基坑開挖條件，僅僅依靠理論分析與計算難以保證基坑質量，這時就必然要實施全面的基坑監測，輔助基坑施工設計，對基坑施工起到指導作用，保證基坑施工安全及可靠。

就深基坑監測技術而言，傳統的人工監測方式不僅監測時間長、反饋速度慢，而且對天氣變化的適應性差，存在較大局限性。而自動化監測系統的開發與應用，可有有效地解決以上問題。自動化監測系統主要采用固定設站的監測方式，并增加了監測的頻率，能夠實現深基坑中的沉降、水平位移、深層水位以及錨索軸力等監測項目；而且借助于軟件平臺，具備監測數據的集成化處理能力，極大地提高深基坑監測效率；同時，在遠程控制系統的輔助下，能夠對深基坑進行連續實時動態監測。

深基坑監測工作的實施，需要有效地結合基坑設計及施工方案，并做好基坑施工現場勘查，科學地制定基坑監測方案并做到嚴格落實。通常，基坑設計環節就要對基坑監測有更明確的要求，主要涉及基坑監測的具體項目、頻率以及位置等信息。同時，實際監測工作開展通常是以第三方監測機構為主導，在制定基坑監測方案后，還要交由項目的建設、設計以及監理等部門審核，基坑監測方案在取得認可后方可執行。

2.2 基坑監測應遵循的原則

由于基坑監測涉及內容較為復雜，只有保證基坑監測方案科學合理，才能使監測結果具有實際指導價值。

（1）系統性原則。要從整體考慮基坑監測項目，進行全面的分析與檢驗，建立起監測項目內在聯系性。基坑監測的過程要保持連續性，還要保證監測數據準確，并對基坑監測項目予以系統規劃，有效控制監測項目成本投入。

（2）可靠性原則。要確保基坑監測數據真實性和可靠性，應掌握基坑監測技術，熟悉相關儀器、監測方法的使用，還要做好監測點的保護工作。

（3）重點監控的原則。要對深基坑劃定的重點區域予以監控，并對監測點予以加密，需特別注意地質變化劇烈的區域，注意險情規避，并實施重點監測。

（4）經濟合理的原則。隨著監測點的增多，意味著基坑監測成本上漲，通常要在滿足基坑監測需求基礎上，合理規劃監測點，并創新優化監測儀器及手段，提高基坑監測的經濟性。

（5）與實際相結合的原則。由于基坑施工影響因素較多，需要結合基坑監測實際需要，對監測點位置及數量進行調整，更好地提高基坑監測質量及效率。

3 深基坑施工沉降監測技術的具體應用

為保證建筑深基坑施工順利實施，應當掌握基坑變形機理，科學開展深基坑監測工作，進而獲取有效監測數據用于指導具體施工活動。相關人員根據這些信息可對施工開挖方案進行修改，有利于完善施工和設計的不足之處。同時，深基坑監測的實施，較好地保證了深基坑施工質量，基坑設計水平也得到了有效提高。

3.1 監測儀器

（1）精密水準儀或電子水準儀：主要用于監測基坑結構、周邊的地面、相關建筑物和管線等方面的沉降。

（2）精度0.5″以上的高精度全站儀：主要用來測量水平位移。

（3）測斜儀：種類多樣，使用場合也不同，有伺服加速度式和差動電容式等類型，目前在使用時常見的類型是伺服加速度式測斜儀，這種儀器工作效率很高，適應性強。

（4）鋼筋計：能巧妙地將應力（通常為結構軸力）轉化成彎矩（通常為平面彎矩），在這個轉化過程中需要保證應力沿著深度方向。

3.2 監測項目及監測頻率

當需要開展監測工作時，需要明確監測項目，并合理設置監測頻率。

（1）坡頂水平位移的監測。主要采用全站儀進行監測，監測方法以極坐標法為主，利用兩個已知的監測點，通過極坐標換算，獲取未知觀測點的坐標數據。

（2）坡頂豎向位移及周邊道路沉降的監測。選擇電子水準儀進行監測，其觀測點的埋設，坡頂豎向位移監測點可共用水平位移監測點，而周邊道路沉降監測點主要是通過擊入界址點鋼釘來進行布設。在進行沉降觀測時，應當結合深基坑現場狀況，合理確定觀測測量模式，首次觀測時應當選擇往返測量的方式，而其余沉降觀測，單程測量方式即可。還需注意監測儀器的檢查，應及時檢驗和校正，確保沉降觀測結果準確性，每次觀測還需控制好系統誤差，使其維持在固定范圍，便于后期消除。

（3）深層水平位移監測。選用設備為測斜儀、測斜管等，對于深層水平位移的量測，應合理控制測量方法，首先測斜管的導槽應當利用模擬測頭進行檢查，然后要保證測斜儀的工作狀態良好，要正確操作測斜儀，以便獲取準確的測點深度及讀數。

現場監測頻率應當根據監測方案予以確定。基坑開挖過程中監測時間間隔最初為1～2d，隨后隨著基坑開挖深度增長需要提高監測頻率。基坑底部墊層澆筑完成后，最初要保證每2d一次的監測頻率，隨著澆筑后時間的延長，適當放寬監測時間間隔至3～10d。測量結束后，需要根據獲得的數據調整監測頻率，若監測值較為穩定，監測頻率可以適當降低；若監測數據變化較快，應當提高監測頻率。

3.3 基坑監測布置及實施

在進行沉降監測時，主要涉及管線、地表和建筑物沉降等方面。為了減少外界干擾對高程基準的影響，需要保證基準點的穩定性。在選擇基準點的位置時一定要結合觀測方法、觀測周期等慎重考慮，水準點通常布設在變形區域外且堅實穩定的地方，與基坑的距離為50～100m，盡可能地保證固定的監測人員、儀器、觀測路線，從而盡量減小測量系統誤差。當需要對地表進行監測時，需要考慮地表沉降點的布置，在基坑周邊相隔15～20m，沉降點的布置一定要合理，有效反映周邊的沉降情況。在監測管線時，也需要布置觀測點，需要明確管線閥門和檢查井的位置，在此基礎上連接地下管線和煤氣罐凝水閥。當進行建筑物沉降點監測時，應當注意監測范圍與基坑開挖深度成一定的比例關系，通常為1.5倍左右，對于建筑大拐角需要根據實際情況來對監測頻率進行適當的調整和檢查。在工程上主要是通過沖擊鉆來得到鉆孔，確定好沉降測點的位置以后再進行監測點的埋設，在此過程中會用到半圓頭鋼筋，長度在0.5～0.8m。在做好上述工作的基礎上開展測量工作。精密水準儀是比較常用的儀器，對地表和管線等進行沉降測量，高程差測量精度高，很好地滿足了工程上的需求。在進行具體測量時，需要根據工程需要，考慮實際工況，利用獲得的數據來繪制時間-位移等曲線散點圖，充分利用好測量數據，對施工工程進行深入分析。

進行應力監測的過程中，當涉及測點布設時，需要進行焊接工作，主要以鋼弦式鋼筋予以替代，然后根據測量數據轉化得到軸力值，并且需要得到對應的頻率，在此基礎上就可以得到與鋼筋有關的時間變化曲線，從中分析可以得到開挖距離與鋼筋應力等因素對施工造成的影響。在獲取和繪制應力值點時，需要嚴格按照比例將其展現在樁體橫截面圖上，并將各個點連接起來，最后可得到鋼筋的應力分布狀態圖。

4 結束語

綜上所述，在城市化進程中，人地關系更加緊張，高層建筑成為居民住宅的主要形式，然而深基坑開挖作為高層建筑施工基礎，對基坑質量及安全要求甚高。出于對深基坑施工質量的高要求，應當嚴格落實基坑監測工作，采用先進的監測設備及手段，如自動化監測系統，并做好深基坑監測方案設計，在保證深基坑監測質量的同時，還要注重基坑監測成本的控制，進而更好地避免深基坑施工沉降問題發生，有力保障高層建筑安全。