建筑基坑監(jiān)測(cè)中位移監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用研究

張彬彬 林 超 陳建明

（1.福建省建研工程檢測(cè)有限公司，福建 福州 350000；2.福建省建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司，福建 福州 350002）

隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，城市化進(jìn)程迅猛，人均占有面積越來越少，許多城市不得不建更多的高層建筑。建設(shè)高層建筑物需要進(jìn)行基坑開挖工作，但由于周邊建筑物和管道較多，增加了施工難度。在建設(shè)場(chǎng)地開挖過程中，不可避免地會(huì)影響基坑周邊的建筑物和管道，甚至危及周邊建筑物的安全。為此，必須高度重視基坑監(jiān)測(cè)工作，減少基坑建設(shè)對(duì)周邊環(huán)境的不利影響。基坑建設(shè)工作具有特殊性，一旦出現(xiàn)問題，將導(dǎo)致基坑塌方。為防止這種情況發(fā)生，在基坑建設(shè)過程中，工作人員應(yīng)積極運(yùn)用位移監(jiān)測(cè)技術(shù)，保證基坑建設(shè)的精密性和準(zhǔn)確性。

1 基坑位移監(jiān)測(cè)技術(shù)設(shè)備的發(fā)展情況

許多國家在進(jìn)行基坑建設(shè)時(shí)，往往應(yīng)用位移監(jiān)測(cè)技術(shù)，并配合選用各種監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)基坑的實(shí)際情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。近年來，監(jiān)測(cè)設(shè)備的精密程度越來越高，其測(cè)量數(shù)據(jù)可按毫計(jì)算，既可用于監(jiān)測(cè)地下位移，又可用于較深基坑位移監(jiān)測(cè)。但我國的位移監(jiān)測(cè)技術(shù)設(shè)備水平與發(fā)達(dá)國家相比還有一定差距，其監(jiān)測(cè)設(shè)備主要依賴進(jìn)口。盡管我國也在積極研發(fā)相關(guān)的監(jiān)測(cè)設(shè)備，但與國外進(jìn)口設(shè)備相比，我國研發(fā)的監(jiān)測(cè)設(shè)備價(jià)格低廉、穩(wěn)定性差、精度還存在一定差距。

2 基坑位移監(jiān)測(cè)技術(shù)的類型及工作要求

根據(jù)實(shí)際監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，在進(jìn)行建筑基坑監(jiān)測(cè)工作中，合理應(yīng)用位移監(jiān)測(cè)技術(shù)可以提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，有效地應(yīng)對(duì)監(jiān)測(cè)基坑建設(shè)過程中出現(xiàn)的位移問題。其中，基坑水平位移監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有兩種：一是水平位移監(jiān)測(cè)，它能有效地監(jiān)測(cè)水平方向的位移量和位移速度，了解其變形規(guī)律。二是深層水平位移監(jiān)測(cè)，它能有效地監(jiān)測(cè)深層土體側(cè)向的位移量和位移速度，了解其變形規(guī)律。基坑豎向位移監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有兩種：一是豎向位移監(jiān)測(cè)，它能有效地監(jiān)測(cè)垂直方向的位移量和位移速度，了解其變形規(guī)律。二是分層豎向位移監(jiān)測(cè)，它能有效地監(jiān)測(cè)分層土體豎向的位移量和位移速度，了解其變形規(guī)律。從上述四項(xiàng)監(jiān)測(cè)技術(shù)中獲得的數(shù)據(jù)，可以更好地指導(dǎo)基坑建設(shè)工作，提前預(yù)判基坑側(cè)壁的穩(wěn)定性，從而選擇合理的基坑開挖方案，提高基坑施工的安全性和穩(wěn)定性。

在應(yīng)用基坑位移監(jiān)測(cè)技術(shù)監(jiān)測(cè)基坑位移情況前，工作人員應(yīng)提前勘察基坑建設(shè)場(chǎng)地的周邊環(huán)境，確保基坑建設(shè)環(huán)境的安全符合建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，在監(jiān)測(cè)過程中及時(shí)記錄相關(guān)數(shù)據(jù)資料。基坑位移監(jiān)測(cè)工作中一旦出現(xiàn)支護(hù)漏洞，必須加大位移監(jiān)測(cè)力度，深入研究產(chǎn)生問題的原因，制定合理的解決方案，提前預(yù)判可能出現(xiàn)的問題，不斷完善準(zhǔn)備和預(yù)防工作。另外，在監(jiān)測(cè)基坑位移情況時(shí)，若發(fā)現(xiàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)超過警戒數(shù)值，則必須提高警惕，立即停止基坑建設(shè)工作，將實(shí)際施工情況上報(bào)給有關(guān)部門，申請(qǐng)解決方案。如果在監(jiān)測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)位移嚴(yán)重，那么，施工人員是無法解決這一問題的，必須聘請(qǐng)專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行實(shí)地勘察，及時(shí)查找問題的根源，制定科學(xué)合理的處理方案。建筑基坑位移的監(jiān)測(cè)實(shí)際上也是為了檢查基坑支護(hù)的應(yīng)用情況。因此，工作人員不可放松警惕，不能將過重物品堆放在支護(hù)位置，保證支護(hù)具有較強(qiáng)的負(fù)荷能力，從而提高工程建設(shè)的安全性。

3 基坑監(jiān)測(cè)工作特點(diǎn)

3.1 對(duì)時(shí)效性要求較高

通過對(duì)基坑監(jiān)測(cè)工作特點(diǎn)的深入分析和研究，可以看出基坑監(jiān)測(cè)工作至關(guān)重要，無論是基層工程建設(shè)，還是地下工程建設(shè)，都需要基坑監(jiān)測(cè)工作，獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)資料，得到的數(shù)據(jù)資料變動(dòng)性較大。因此，加大基坑監(jiān)測(cè)力度、增加監(jiān)測(cè)次數(shù)，就能全面監(jiān)測(cè)測(cè)量模型數(shù)據(jù)的變化。在監(jiān)測(cè)過程中，必須遵循不遺漏任何變化時(shí)刻的標(biāo)準(zhǔn)，做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在開展基坑監(jiān)測(cè)工作期間，必須深入分析建筑基坑工程的安全等級(jí)，了解基坑建設(shè)的實(shí)際要求，分析、研究地下建設(shè)過程中的具體施工要求，勘察周邊工作環(huán)境，及時(shí)發(fā)現(xiàn)影響基坑建設(shè)的各種問題。總之，基坑監(jiān)測(cè)對(duì)時(shí)效性的要求非常高，必須實(shí)時(shí)進(jìn)行測(cè)量工作，在一些基坑位移變化的關(guān)鍵時(shí)段，工作人員必須增加監(jiān)測(cè)次數(shù)。尤其是有些基坑建設(shè)工程的周邊環(huán)境比較特殊，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)周邊環(huán)境的變化，如果在實(shí)際監(jiān)測(cè)工作中環(huán)境變化不大，可適當(dāng)降低監(jiān)測(cè)頻率。但每個(gè)建筑基坑工程的等級(jí)都不同，對(duì)基坑監(jiān)測(cè)工作的要求也大不相同。在監(jiān)測(cè)一級(jí)建筑的基坑變化情況時(shí)，應(yīng)提高監(jiān)測(cè)頻率；監(jiān)測(cè)三級(jí)建筑的基坑變化情況時(shí)，可適當(dāng)減少監(jiān)測(cè)次數(shù)。

3.2 對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精度要求高

施工場(chǎng)地環(huán)境時(shí)常發(fā)生變化，所以，基坑也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，必須仔細(xì)觀察基坑變化的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)基坑的變化特點(diǎn)。正因如此，基坑監(jiān)測(cè)工作的難度較大，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精度要求也比較高。在監(jiān)測(cè)建筑基坑的變化情況時(shí)，應(yīng)摒棄低端的監(jiān)測(cè)設(shè)備和傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方案，以便有效、精準(zhǔn)地測(cè)量基坑變化數(shù)值。現(xiàn)階段，建筑基坑監(jiān)測(cè)工作仍存在監(jiān)測(cè)精度不高的問題，一些監(jiān)測(cè)部門仍然使用普通的測(cè)量?jī)x器設(shè)備，造成數(shù)據(jù)資料的誤差較大。因此，監(jiān)測(cè)基坑位移變化情況時(shí)，必須使用精度較高的新型儀器設(shè)備。

4 基坑位移監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

4.1 水平位移監(jiān)測(cè)

在應(yīng)用位移監(jiān)測(cè)技術(shù)監(jiān)測(cè)水平位移情況時(shí)，必須采用全站儀，利用坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)活動(dòng)，提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精度。例如，工作人員可以利用坐標(biāo)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)埋設(shè)在支護(hù)結(jié)構(gòu)中的元件水平位移變化情況，在觀察和監(jiān)測(cè)時(shí)，通過坐標(biāo)數(shù)值了解各監(jiān)測(cè)位置的數(shù)據(jù)資料。監(jiān)測(cè)工作結(jié)束后，將初始數(shù)據(jù)資料與最新取得的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行比較，就可得到坐標(biāo)數(shù)據(jù)差值，將兩個(gè)數(shù)據(jù)相比獲得的最終數(shù)據(jù)被稱為累計(jì)水平位移數(shù)值。利用位移監(jiān)測(cè)技術(shù)查看基坑水平位移的變化情況，通過坐標(biāo)的變化分析、研究基坑變化的頻率，具有較高的時(shí)效性和精度，可應(yīng)用于建筑基坑建設(shè)工作中。水平位移監(jiān)測(cè)的方法比較簡(jiǎn)單，操作比較容易，工作人員可利用數(shù)據(jù)公式獲得所需的數(shù)據(jù)資料。

4.2 垂直位移監(jiān)測(cè)

應(yīng)用位移監(jiān)測(cè)技術(shù)監(jiān)測(cè)垂直位移情況時(shí)，必須使用水準(zhǔn)儀，以保證監(jiān)測(cè)的整體線路處于閉合狀態(tài)。監(jiān)測(cè)過程中，要想及時(shí)了解垂直位移的具體變化情況，必須定期進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將多次監(jiān)測(cè)所得的高程數(shù)據(jù)完整記錄下來，將建筑基坑開挖前的原始數(shù)據(jù)與所獲得的數(shù)據(jù)一一進(jìn)行比較，最終計(jì)算得到的高程數(shù)據(jù)差就是監(jiān)測(cè)點(diǎn)的垂直位移數(shù)值。該監(jiān)測(cè)技術(shù)能有效地監(jiān)測(cè)垂直位移的變化，數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確，計(jì)算公式和操作簡(jiǎn)便，可用于建筑基坑監(jiān)測(cè)。

4.3 深層水平位移監(jiān)測(cè)

應(yīng)用位移監(jiān)測(cè)技術(shù)監(jiān)測(cè)深層水平位移情況時(shí)，必須使用合適的測(cè)斜儀，測(cè)斜儀系統(tǒng)主要由讀數(shù)儀、線纜、探頭傳感器、埋設(shè)在圍護(hù)墻中或周邊土體中的專用測(cè)斜管組成。測(cè)斜管內(nèi)側(cè)有方向相互垂直的導(dǎo)槽，一般設(shè)定垂直于坡線走向的方向?yàn)锳0-A180，設(shè)定平行于坡線走向的方向?yàn)锽0-B180。監(jiān)測(cè)時(shí)，傳感器可逐段測(cè)量得到傾角變化，根據(jù)傳感器的長(zhǎng)度和傾角變化，可得出該深度的相對(duì)水平位移，每次與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，可求出任一深度的累計(jì)水平位移量。當(dāng)測(cè)斜管的埋設(shè)深度足夠時(shí)，可視為管底是不動(dòng)的，而當(dāng)不能保證測(cè)斜管底部不動(dòng)，需要得到其水平位移時(shí)，必須以測(cè)斜管頂部為基準(zhǔn)點(diǎn)，使用全站儀測(cè)出測(cè)斜管頂部的絕對(duì)水平位移，由測(cè)斜管頂部向下推算各深度的水平位移。

4.4 分層沉降監(jiān)測(cè)

應(yīng)用位移監(jiān)測(cè)技術(shù)監(jiān)測(cè)分層沉降情況時(shí)，必須使用合適的沉降儀，測(cè)量系統(tǒng)由電磁式沉降儀、沉降管和沉降環(huán)組成并進(jìn)行監(jiān)測(cè)。電磁式沉降儀的工作原理是在探測(cè)器內(nèi)部安裝一個(gè)電磁振蕩線圈，當(dāng)探測(cè)器在沉降管內(nèi)移動(dòng)時(shí)，探測(cè)器內(nèi)的振蕩線圈一旦靠近埋設(shè)于土體內(nèi)的沉降環(huán)，探測(cè)器便發(fā)出蜂鳴信號(hào)，根據(jù)發(fā)出蜂鳴信號(hào)時(shí)測(cè)尺上的讀數(shù)，即可確定沉降環(huán)相對(duì)沉降管口的具體深度位置。每次監(jiān)測(cè)時(shí)需用水準(zhǔn)儀測(cè)出沉降管的孔口高程，根據(jù)沉降環(huán)到沉降管孔口的距離，即可換算出該沉降環(huán)的高程，測(cè)點(diǎn)的沉降量就等于沉降環(huán)初測(cè)時(shí)的高程減去此時(shí)沉降環(huán)的高程，這樣就能由其所在位置深度的變化計(jì)算出地層不同標(biāo)高處的沉降變化情況，得到不同深度不同時(shí)期土體的分層壓縮量。

5 結(jié)語

在基坑建設(shè)過程中，應(yīng)高度重視基坑監(jiān)測(cè)工作，特別是對(duì)位移的測(cè)量。工作人員必須積極運(yùn)用位移測(cè)量技術(shù)，選擇合理的位移監(jiān)測(cè)方案，使用精度較高的測(cè)量?jī)x器，提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和工程建設(shè)的安全性。