變形監測技術在基坑施工中的應用

劉 輝 喻 成

1.咸寧市勘察測繪院 湖北 武漢 437100;2.武漢市測繪研究院 湖北 武漢 300220

引言

為使建筑工程的施工質量及施工效率有效提高，基坑施工工作必須嚴格控制，特別是當前高層建筑數量不斷增加，針對深基坑監測工作的實時性要求以及精確度要求越來越高，傳統的監測模式已經難以滿足建筑施工發展需求，所以需要應用變形監測技術，以提升監測工作的質量和效率。本文主要針對變形監測技術在基坑施工中的應用內容、應用數據進行分析研究。

1 變形監測技術

1.1 高層建筑的特征 從總體上來看，高層建筑主要具有以下幾個方面的特征:(1)基坑深度高，需要對基坑回彈測量工作進行切實落實；(2)建筑物高度高，建設工作完成之后，必然存在一定的沉降情況，所以在施工過程中，必須完善垂直方向位移監測工作；(3)建筑物的高處存在發生傾斜的風險，所以施工過程中，必須在整個過程中對傾斜監測工作進行落實；(4)建筑物的高處風力壓力較大，必須對風振測量工作進行完善；(5)墻體溫度差異較大，不同界面、不同時間的溫度差異顯著。以此為基礎，對變形監測技術進行應用，該系統主要由萊卡TM30全站儀結合相應的系統軟件、強制中對盤、采集箱、觀測墩、棱鏡等共同構成，以物聯網為依托，應用綜合性管理系統，針對施工以及運維開展數據的采集及管理工作，并采用計算機、手機客戶端等多種形式，對不同用戶的數據需求進行滿足，用戶只要登錄服務器，即能夠獲取相應的數據。

1.2 監測點的布置 在對監測點進行布置的過程中，主要應沿盾構機進入的方向對監測點進行布置。在地表中，沿隧道方向，每隔3m～10m即需設置一個監測斷面，斷面隧道中線兩側，則分別應以5m為間隔距離，對監測點進行布置，共11個監測斷面和150個監測點；針對路基的沉降，需要沿線路方向對監測點進行布置，各監測點的距離范圍與地表監測基本相同，共16個監測斷面和210個監測點。

1.3 設備儀器的布置 在對設備儀器進行布置的過程中，一共需要對4臺全站儀以及相應的后視點進行布置，同時還需附帶數個監測棱鏡。在對全站儀位置進行調整時，因為全站儀在變形監測技術應用中占據重要地位，所以必須保障其變形點和基準點準確，以能夠對距離信息以及角度進行精準具體的調整和掌握。并且，在對全站儀進行應用的過程中，還需維持通視效果。與此同時，在各全站儀進行相互配合的情況下，其能夠全面覆蓋整個區域，從而可以相互進行測量及校準，且在對棱鏡進行布置的過程中，應主要將其布設于站臺的軌枕、側壁以及鋼軌外側，并使用膨脹螺釘對其進行有效固定。

1.4 數據報表/報告導出模塊 變形監測的各種報表都存在固定的規范和格式，設計為Excel/Word模板。數據報表/報告在生成過程中，調用NPOI或ExcelExport動態鏈接庫并結合對應的模板添加目標數據，實現測繪成果標準化/規范化輸出，報表/報告生成流程如圖1所示。

圖1 報表/報告生成流程圖

2 系統的實現

根據變形監測管理系統的總體設計和詳細設計，結合軌道交通第三方監測、基坑監測、施工監測等具體的測繪監測項目，開發實現了變形監測管理系統，并在某基坑監測項目中得到應用和驗證。實現了多源監測數據的傳輸、導入、預處理功能。對導入的變形監測數據根據不同監測類型設計并實現了多種數據處理、入庫的技術路線。通用的傳感器類監測數據相對簡單，數據處理路線為數據導入→計算→入庫或者直接導入→入庫；沉降監測數據處理路線為原始數據導入→觀測數據預處理→水準平差計算→往返測/重復測路線處理(可選)→基準點高差檢測→沉降成果入庫；水平位移監測數據處理路線為原始數據導入→觀測數據預處理→導線平差計算→基準點穩定性檢測→位移成果入庫。無論何種監測類型，其監測數據入庫時都將計算當前監測量與上一次監測量及首期監測量的變化值、變化速率等數據，并實時與報警值對比判斷當前監測成果的預/報警狀態，并用醒目顏色標識。實現通用的變形監測歷史數據變形曲線生成功能，并顯示當前變形曲線的基本信息:測點編號、測點名稱、觀測位置、觀測次數、變形區間首次觀測的頻次和時間、變形區間末次觀測的頻次和時間、最大累計變化量、當前變化量。對于深層水平位移監測，除了能夠顯示各測點的變形曲線外，還可點擊“深層位移曲線”選項卡，以測孔為單位生成每個測孔的深層水平位移曲線圖。根據監測項目的實際需求，實現多種監測報表/報告生成功能。可對當前選中觀測頻次的原始觀測數據、數據平差/處理過程數據及成果數據執行數據報表導出的操作。實現將變形監測成果數據和巡視檢查數據以子工程項目(或工程項目)為單位進行綜合，自動生成格式統一的監測報告，可選輸出日報/周報/月報/季報/任意區間報告等多種報告類型，同時支持監測內容和報告內容的定制。實現了變形監測成果預/報警信息發布功能。

結語

我國目前中高層建筑的數量持續增加，由此，針對基坑開展變形監測工作的重要性得到充分突顯，在其中對變形監測技術進行應用，可以直接且準確地對施工過程中基坑各監測點的沉降變形情況進行及時獲取，并起到有效的監控作用，有利于提升工程整體的質量和安全，從而對施工的效益起到有效保障作用。