廣州美術館基坑監測技術分析

謝小摧

（廣州市城市規劃勘測設計研究院，廣東 廣州 510060）

隨著地下空間的開發，基坑倒塌、地陷等事故也不斷出現，嚴重威脅施工人員和基坑周邊環境及人民的生命財產安全。為此，需要對基坑施工進行全面監測，確保基坑及周邊安全。

1 工程概況

廣州美術館位于海珠區藝苑路以東、赤崗北路以西，用地總面積為29262.1m2，其主場館為4～5層，下設2層地下室，地下1層挖掘深度為8.5m，地下2層挖掘深度為19m?；诱w呈方形狀態，東西向長度約為145m，南北向長度約為132m，基坑周長約為580m。采用支護樁+預應力錨索進行支護，支護樁外設置攪拌樁擋淤止水，地下1層與地下2層之間采用放坡+噴錨進行支護?；颖O測平面位置示意圖如圖1所示。

圖1 基坑監測平面位置示意圖

2 監測技術要求

按照此項目基坑設計和相關規范的要求，此次工程主要包括以下監測項目：坡頂沉降、地下水位、坡頂水平位移、錨索應力、測斜、管線沉降等，因文章篇幅限制，僅對水平位移、坡頂沉降及測斜的設置進行論述。坡頂水平位移共設置38個測點，采用全站儀，精度為1″，2mm+2ppm。坡頂沉降共設置38個測點，采用水平準，精度為±0.3mm/km。測斜共設置33個測點，采用測斜儀，精度為±0.02mm/0.5m。

監測頻率要求如下：當基坑挖掘深度低于5m時，1次/2d；當挖掘深度處于5～10m時，1次/d；當挖掘深度超出10m時，2次/d；基坑底板澆筑完成后7d內，1次/d；底板澆筑完成后7～28d內，1次/3d；當底板澆筑完成28d后，1次/7d。

3 監測方法及結果分析

3.1 坡頂水平位移監測

（1）水平位移實施監測前。需要率先設置監測網，監測網在水平面布設中采取獨立的導線網，通過三個基準點構成邊角控制網，采用兩極設置這一形式對平面監測網進行合理設置。通過工作基點以及基準點同步形成初級監測網絡，隨后利用監測點以及各個工作基點創建擴展網絡，同時還要在遠處選擇適合的固定目標實施定向檢查。根據相關要求，在對水平監測網絡進行設置過程中，需要把相關精度控制在1mm左右，并嚴格按照工程測量規范及國家二等三角測量要求，進行布網觀測，相關精度要求如表1所示。

表1 水平位移監測網技術要求

（2）水平位移監測過程中。需要對基坑施現場進行充分調研，掌握各種施工條件，同時在基坑頂部進行水平位移監測時，可以選擇極坐標方法實施監測。對基坑進行挖掘施工前，應該反復三次對基準值實施系統檢測，保證基準值的準確性，開始基坑挖掘施工后，需要結合施工設計中的頻率要求開展監測工作。通過極坐標法進行計算，獲得測位移點在坐標系內的準確數值，隨后把基坑邊線劃分為不同直線段，準確測量點到直線段的距離，最后比較分析方位角，準確判斷實際變形方向。計算水平位移過程中，點到直線距離可以按照直線方程進行計算。虛擬段面的定義需要按照基坑逆時針或順時針的方向進行排序，檢測方位角的大小時將正北約定為X方向，角度為0°。

（3）水平位移監測結果分析。采用ES-101（BP0213）全站儀，精度為1″，2mm+2ppm。水平位移監測曲線圖如圖2所示。自2015年7月31日至2018年7月15日共歷時36個月，水平位移累計量在-12.2～23.9mm，累計量最大的監測點C13向基坑內側位移為23.9mm，累計量最小監測點C6向基坑外側位移為12.2mm。根據水平位移監測結果可知基坑水平位移變化速率、累計變化值均小于設計報警值，基坑處于安全狀態。

圖2 水平位移監測曲線圖

3.2 坡頂沉降監測

（1）基準點埋設。一般設置在3倍的基坑深度以外的穩定區域，在方便監測的地方埋設3個或3個以上的基準點。

（2）布設水準控制路線。按照分級布設原則，根據監測點狀況進行設置，構建首級控制網絡，監測首級相應的控制點高程。

（3）水準控制點監測。水準控制點監測中，通過閉合水準路線實施返測，并取3次測試高差中數進行平差；水準控制網限差分別為基準點相鄰高差中誤差±0.5mm、各站高差中誤差±0.15mm、環線閉合誤差±0.30mm。

（4）沉降監測方法。根據水準控制線路，采用閉合線路各沉降點。沉降監測中，應該結合水準控制線路，通過閉合線路對各個沉降點進行測量。作業過程應嚴格遵守相關規范要求，固定測量人員和設備。全部觀測數據都要按規定實施限差控制，并利用合格的外業監測數據。通過平差處理，對各監測點的沉降量、高程進行準確計算。實施單程雙轉點觀測，各個站點具體觀測順序為后、前、前、后。

（5）沉降監測結果分析。采用DL-501（560204）電子水準儀及配套條碼尺，精度為±0.3mm/km。沉降監測曲線圖如圖3所示。自2015年8月5日至2018年7月20日共歷時36個月，沉降累計變化量為-7.54～4.24mm，累計沉降量最大的監測點C29向下沉降-7.54mm，累計上升量最大監測點C14向上升4.24mm。根據沉降監測結果可知在基坑開挖過程中，沉降累計變化值、變化速率均小于設計報警值，基坑處于安全狀態。

圖3 沉降監測曲線圖

3.3 測斜監測

（1）埋設測斜管。本項目直接將測斜管固定在支護樁鋼筋籠上，測斜管與支護結構的鋼筋籠綁扎埋設，并與支護樁同長，和支護樁一起澆筑成型。

（2）監測方法。測斜使用測斜儀并在測斜管內進行，其步驟如下：①用模擬探頭（預通器）檢查測斜管導槽。②調整測斜裝置，使其處于運行狀態。同時，在測斜管的導槽內部，將測頭導輪徹底插入，然后緩緩放下，直到管道底部。從管道底部開始，按照從下往上的順序，順著導槽以0.5m為標準間隔，讀取數據信息，并將具體的讀數和測點所處深度準確記錄下來。結束測讀工作后，需要旋轉測頭，角度為180°，并插入相同導槽內，按照上述方法重復操作，保證所測得的測點深度與首次測量一致。

（3）測斜監測結果分析。采用SINCO（103718/42712）測斜儀，精度為±0.02mm/0.5m。測斜監測（X7）曲線圖如圖4所示。自2015年9月15日至2018年8月23日共歷時36個月，測斜累計變形量最大的監測點為X7，在管口以下8.0m處，為27.57mm。通過對測斜監測結果進行分析發現，基坑挖掘施工中，相關深層移位變化累積值以及變化速度等都遠遠低于設計預警數值，基坑處于安全狀態。

圖4 測斜監測（X7）曲線圖

4 結束語

綜上所述，從監測數據得出結果可知，基坑從開挖至完成土體回填共歷時36個月，各監測點變形量均未超出設計報警值，基坑一直處于安全穩定的狀態下，整個基坑工程施工一直處于安全、可控的情況下，能夠滿足當下社會發展的空間需求。但在基坑施工中，還存在各種影響因素，對工程質量造成威脅，使工程建設無法達到理想效果。為此，需要進一步強化基坑監測，充分發揮基坑支護的應用價值，保障施工的安全性和工程質量。