建筑深基坑監測技術實例分析

祝 侃，桑超杰，李宗杰

（中國瑞林工程技術股份有限公司，江西 南昌 330000）

建筑深基坑地下室監測項目，臨近水源，四周為現狀道路及已建高層建筑，基坑支護施工技術難度大，安全風險更高。基坑工程施工中，工程的實際工況與設計理論狀態往往差異較大，設計值不能全面、準確指導施工，必須進行第三方基坑監測。

本文結合工程實例，探討工程中基坑監測技術方法的具體應用，總結數據處理和變形分析方法[1-3]。

1 工程概況

本基坑監測工程為房地產綜合體，位于南昌市鳳凰洲，四面均為現狀道路（南側有高層辦公樓），東臨贛江（最近處不足110m）。基坑面積約23850m2，二層地下室，周長約620m，基坑開挖深度7.60m，局部坑深達9.60m。基坑安全等級為“一級”，采用“土釘墻”+“SMW 工法樁”+“錨索”的組合支護方式。

2 監測項目及設備

2.1 監測項目

本工程設置監測項目如下：支護結構頂部水平位移及豎向位移；深層水平位移；錨索內力；地下水位；地表裂縫；周邊地表、管線及道路豎向位移；巡視檢查。

2.2 監測投入的儀器設備

投入本項目主要儀器設備：徠卡TS60 全站儀，標稱精度（測角±0.5″；測距±(0.6mm+1ppm)）；天寶DiNi03 電子水準儀，標稱精度（±0.3mm/km）；XB338-2 測斜儀（系統總精度：≤±2mm/30m）；JSC-1600 多功能頻率采集儀；XBHV-10 水位計（最小讀數1 mm）。

3 監測方案與應用

3.1 監測坐標系和高程基準的選擇與建立

本工程實例地下室深基坑，大致呈長方形，基坑邊線與坐標北方向不垂直。采集支護結構頂部水平位移數據，主要判斷監測點相對基坑開挖邊線的變形方向和趨勢，而水平位移變形集中發生在垂直基坑開挖邊線方向。若采用城市（南昌城建）坐標系，直接獲取的坐標值，不能直接反映出監測點的變形情況，必須相對監測點所在基坑邊進行坐標投影，轉換成相對基坑的坐標平移量δX、δY；長此以往，將給基坑監測分析造成很大的計算工作。

本工程為矩形基坑，采用縱坐標軸(X)平行于基坑長邊的獨立坐標系，則橫坐標軸(Y)垂直于基坑長邊，縱坐標軸(X)垂直于基坑短邊。測定基準點、工作基點的獨立坐標，用工作基點的獨立坐標作為起算數據進行監測，其位移量的偏差值將能直觀反映監測點位移情況。高程基準采用假定高程。假定起算水準點高程，采用閉合水準測量方法，測定基準點及工作基點的水準高程。獨立坐標系和高程基準測設的基準點、工作基點宜共點。

3.2 監測點布設

3.2.1 基準點、工作基點的布設

基準點應選設在3 倍基坑開挖深度影響范圍以外的穩定區域，或利用已有穩定的施工控制點，布設時應充分考慮利于監測及便于保護。應至少布設三個基準點，布設成近似等邊三角形網，其三角形內角不宜小于30°，組成監測基準網。另根據現場情況選設2～3 個工作基點。

3.2.2 監測點的布設

基坑支護結構頂部水平和豎向位移監測點宜共點。本工程采用“土釘墻”+“SMW 工法樁”+“錨索”的組合支護，土釘墻放坡坡頂及工法樁冠梁頂部均應布設水平和豎向位移監測點。

本工程深層水平位移測斜管，因“SMW 工法樁”施工工藝為“三軸攪拌樁+插H 型鋼”，樁內無法埋設，考慮土體位移變形特性，測斜管埋設于支護樁頂冠梁與基坑周邊土釘墻坡腳間土體中。

錨索內力監測點應設在設計計算受力較大且有代表性的位置，滿足數量要求并在豎向上宜保持一致。各區域開挖深度不同，本工程錨索分上下兩層。

有止水帷幕的支護結構，水位監測點宜布置在止水帷幕外側約2m 處。水位監測管的埋置深度（管底標高）應控制地下水位之下3m～5m。本工程支護結構“SMW 工法樁”同時充當止水帷幕，在土釘墻坡頂鉆孔埋設水位管，孔深14m。

在基坑開挖影響范圍內，布設支護結構頂部、地表、管線和道路豎向位移監測點。一般采用直接法埋設監測點，管線豎向位移也可以采用間接法或套管法設置監測點。

3.3 監測技術及控制

3.3.1 水平位移監測的控制

水平位移工作基點數據采集使用閉合導線測量，監測點監測采用后視定向法，固定人員、儀器、測量方式和基準，使用徠卡TS60 全站儀進行觀測。基坑變形趨勢主要為朝向基坑內側變形。各監測點初值應在不同時間段，至少采集2 次以上，每次采集4 測回有效坐標取均值，對比每次坐標值，確保誤差值在3.0mm 以內，方可取各次均值為該監測點初值。監測期間，應現場對比各監測點位移變化，對有位移突變監測點應復測，同時檢核人員方法儀器設備等觀測條件是否變化，確保觀測數據準確有效。

3.3.2 豎向位移監測的控制

豎向位移工作基點及監測點，使用Trimble DINI03 測量幾何水準。本工程高程控制網高程值采用二等水準測量方法施測,水準觀測按往、返測進行，高程初始值需至少經過2 次復測；施工監測期間定期對高程控制網高程值進行檢測確保其穩定性。

3.3.3 深層水平位移的控制

測斜儀觀測各深度處墻體或土體中預埋測斜管的深層水平位移。測斜管埋設及監測注意事項如下：埋設前應檢查測斜管連接質量，測斜管孔應保證垂直度，測斜管與孔壁之間縫隙需用細砂回填密實；一般以上部管口作為深層水平位移相對基準點時，每次監測均應測定孔口坐標的變化且應不超過一定范圍；測斜儀應下入測斜管底5～10min，待探頭接近管內溫度后再量測；測斜儀探頭從管底，按0.5m 間隔依次拉出，記錄各深度位移數值；每個監測方向均應進行正、反兩次量測，兩次量測結果符號相反，取絕對值均值作為該監測方向當次數據[4]。

3.3.4 錨索內力的控制

錨索計選擇應根據索數、單索設計張拉力值計算錨索計設計應承受內力值為參考。錨索計應置于墊板和錨索夾具之間。使用千斤頂對錨索施加預應拉力，多功能頻率采集儀應與錨桿張拉設備儀表相互標定，錨索施工完成后應對錨索計進行檢查測試。監測前應試驗驗證多功能頻率采集儀的準確性和精度。

3.3.5 地下水位的控制

地下水位監測通過鉆孔埋設水位管，使用水位計，測量各時段穩定水位距管口深度；測定水位管管口高程，反算各監測期水位高程。水位管應在基坑降水前至少1 周埋設，并逐日連續觀測水位并取得穩定初始值。

建筑深基坑臨近水源，受降雨影響，地下水位變化很大，長時強降雨甚至會造成基坑外側水位與基坑支護結構頂部平齊；此類基坑對止水帷幕要求較高，同時水位超高預警時，基坑周邊應緊急降水。

3.3.6 基坑巡視

基坑監測工作重點在于防范預警，及早預判險情，控制風險源。常規可通過對監測數據的變形分析發現超過控制及預警值等異常情況；多數情況下，基坑巡視中發現如坡腳冒水、周邊地表裂縫增大等征兆，或基坑周邊堆載重物、強降雨導致水位暴漲等外部環境變化，都是基坑安全風險加大的指示標。

3.4 監測頻率

監測項目階段劃分“基坑開挖前”、“基坑開挖至整體底板澆筑完成前”和“整體底板澆筑完成后至基坑回填完畢”三個階段。第一階段，各項監測點應采集初始值；第二階段，大型基坑多分區域開挖、底板澆筑施工，基坑監測點應按照施工計劃分區域分組，執行不同監測頻率，此階段為監測高風險期，應加強監測；第三階段相對為監測低風險期，可適當降低監測頻率。

3.5 監測控制與預警

基坑監測預警值應滿足基坑工程設計、地下室結構設計以及周邊環境被保護對象的控制要求。監測方案應通過建設單位、監理單位審核和基坑設計方認可，需綜合考慮各項具體因素以確定控制值、變形速率和預警值。基坑報警主要參考監測數據累計值、速率及連續性變化；基坑出現明顯危險征兆，結合經驗，也應及時報警。

4 監測數據處理及變形分析

4.1 監測數據處理

（1）各監測期采集的監測數據，要保證基準條件一致，并且受外界環境條件（如氣溫、風力、人員、設備等）影響較小。監測數據相對初始值出現突變，應現場檢核判斷；不同時段，多次監測，查明是否為真實變形。

（2）監測數據剔除偽數據后，應根據真實數據分析變形大致趨勢，考慮到儀器測量誤差，直觀體現當次監測數據無法反映真實變形情況，需長期監測數據綜合分析取舍，依據變形趨勢取值[5]。

4.2 監測變形分析

監測數據分析應摒棄唯數據論。根據設定的監測頻率，參照控制與預警值，定期監測與巡視，互相參考，互為印證，準確把控基坑整體變形趨勢。

5 結束語

統籌分析本工程實例，建筑深基坑地下室項目基坑設計、施工難度較大，危險源重多，風險較高。基坑監測除應保證監測方案合理、可靠、有效，更需恰當的數據處理方式和變形分析方法；真實反映基坑變形情況，用準確的監測成果指導施工實踐，保證施工安全。統計基坑變形特征和規律，總結改進監測技術和方法，提升基坑監測專業能力。