监测技术在深基坑的应用

摘要：改革开放迎来了我国城市建设的高峰，随着城市建设的发展，各地市区中心地带的地价日趋昂贵，向空中求发展、向地下深层要土地便成了建筑商追求经济效益的常用手段，同时一定的基础深度也是为了满足高层建筑的抗震和抗风等结构要求。在很多发达的沿海城市基坑的开挖深度只会越来越深。基坑监测必然成为深基坑质量、安全保证的关键，是工程建设必不可少的重要环节。本论文介绍了基坑监测的常用方法，结合平潭天大山工程实例，选择深基坑监测的工程实例来探讨监测技术在深基坑中的应用和精度分析。

关键词：监测技术； 深基坑； 位移； 沉降

变形是自然界普遍存在的现象，各种荷载作用于变形体，使其形状、大小及位置在时间或空间发生的变化均为变形[1]。监测就是为加强信息化施工，将基础施工风险降低至最小，必须对工程进行监测，随时反映工程变形情况，并将其信息及时反馈给施工、设计、监理及业主等有关单位，以此判断工程进度的安全情况，及时指导施工。当出现风险或异常时及时预警预报，以便及时采取有效措施来确保整个工程的安全，降低风险。国内基坑监测技术应用较广泛，目前绝大多数深基坑工程都进行了施工期监测， 通过设定监测项目的控制值， 监测和保障基坑施工和周边环境的安全。相关的监测手段及方法也较多， 如利用近景摄影测量监测深基坑支护结构位移的新技术、基于人工神经网络的建筑物沉降预测、RBF神经网络在深基坑监测预测中的运用、非固定站二次基准差分法基坑监测技术、城市基坑工程施工控制及其环境监测和深基坑工程监测与控制等[7]。

1 基坑监测主要方法

1.1 平面位移监测

平面位移监测使用全站仪采用前方交会方法进行。监测时后视B点，然后盘左盘右测量C、D两点，然后依次监测所有坡顶及周边建筑物上所布设的平面位移监测点，所得C、D两点坐标偏差在允许范围内时认为基准点A稳固，监测数据有效，若所得C、D两点坐标偏差超出允许范围，则需重新测量，必要时需要进行平面基准网联测，重新推算A点坐标。

图1-1平面基准网示意图

1.2 沉降及竖向位移监测

沉降监测主要采用精密电子水准仪和精密因瓦编码尺进行。每次监测利用同一个基准点，按照相同观测路线，进行闭合水准测量。

1.3 深层土体水平位移监测

深层水平位移监测使用测斜仪进行观测。观测前先在连接测头的电缆上做好深度标记，由测头中心点起算，每隔固定步长标记一次。观测时先由测头导轮沿主方向导槽将测头下入孔底，由下至上每-步长记录一次测斜仪读数，直至孔口，再由测头导轮沿次方向导槽将测头下入孔底，由下至上每一步长记录一次测斜仪读数，直至孔口。观测时测头在孔内的移动应平缓，测头在测斜仪读数时应保证稳定，每次记录时应等测斜仪读数稳定方可记录。

将记录数据传输至测斜数据处理系统，进行深层水平位移分析计算，同时进行数据汇总输出。

1.4 地下水位监测

地下水位使用沉降计观测地下水位的深度，把沉降计打开调到一个比较灵敏的档位，然后把两跟带探针的电线放入测斜孔慢慢往下放直到沉降计有反应，然后拿出来用卷尺量取电线的放入的长度，每次记录时应等读数稳定方可记录。其实沉降计的原理就是利用水导电的原理来测水位的落差。

2 基坑监测工程应用实例

2.1 工程概况

天大山东路位于平潭综合实验区金井湾片区，其中综合管沟起点位于接金井湾大道（渔平大道）综合管沟，终点接如意路电力管沟，沿线与鹅头尾路综合管沟、北湖路综合管沟交叉。天大山东路综合管沟设计起点位于桩号K0+058.88，终点位于桩号K1+254.47，综合管沟总长1196.4米。沿线地形总体地势平坦，为原平潭盐场的盐田地，在K1+100—K2+100路段为积水区，水深0.50-2.00米。道路穿越地貌单元以冲海积平原地貌为主，总体地势较低，道路起点与305省道交叉段为侵蚀低山丘陵坡地，地势较高。沿线场地高程范围在-2.40～4.30米之间。

2.2 监测点的布设

2.2.1 地下水位监测点布设

观测点采用水位管。按照基坑设计要求，并结合基坑地质情况，在基坑周围共布设6个测斜管，孔口用粘性土密封，防止地表水渗入，孔底标高同搅拌桩底标高。

2.2.2 水平位移监测点布设

按照设计要求及周边建筑物分布情况，在基坑的两条平行线上已经浇筑的钢筋架上焊上10个水平位移监测点。

2.3 工程监测频率及报警值

2.3.1 监测频率

1）基坑开挖前，监测项目均应测得不少于2次的初始值；

2）监测项目的监测频率：基坑开挖深度小于5m，1次/2天；基坑开挖深度5-10m，1次/1天；基坑开挖深度大于5m，1次/1天；基坑底板浇筑后的7天内，监测项目的监测频率为1次/3天；7～14天内，监测项目的监测频率为1次/3天；14～28天内，监测项目的监测频率为1次/5天；超过28天，监测项目的监测频率为1次/10天。本次监测项目分为三个月，每周2次。

2.3.2 监测报警值

当出现下列情况之一时，必须立即进行危险报警，并应对基坑支护结构和周边环境中的保护对象采取应急措施。监测数据达到监测报警值的累计值（按表2-2取用）；基坑结构或周边土体的位移值突然明显增大或基坑出现流沙、管涌、隆起、陷落或较严重的渗漏等；基坑支护结构或锚杆体系出现过大变形、断裂、松弛或拔出的迹象；周边建筑的结构部分、周边地面出现较严重的突发裂缝或危害结构的变形裂缝；周边管线变形明显增长或出现裂缝、泄漏等。

表2-1 监测项目及报警标准

监测项目 坡顶水平位移 坡顶竖向位移 深层土体水平位移 基坑周边地表竖向位移 锚杆内力 周边建筑沉降 地表裂缝宽度

预警值 35mm 30mm 40mm 35mm 0.7f 15mm 12mm

变化率 4mm 3mm 3mm 2mm - - 持续变化

注：○1 f为锚杆承载力设计值；

○2 当监测项目的变化速率达到表中规定值或连续3d超过该值的70%，应报警；

○3 周边建筑物整体倾斜度累计达到2/1000或倾斜率连续3d大于0.001H/d（H为建筑物承重结构高度）时应报警。

2.4 地下水位监测数据

在对应的地下水位监测点量取对应的测斜管在露出地面的高程，然后用沉降计慢慢往下放，等仪器读数稳定的时候记录量取沉降计电线放入管内的水位管深，最后用记录的水位管深减去管口高程就是对应的水位深度。

表2-2 地下水位监测数据

次数 第二次

点号 管口高程，m 水位管深，m 本次水位，m

SW1 1.956 1.54 0.416

SW2 2.812 2.066 0.746

SW3 2.417 1.383 1.034

SW4 1.794 2.658 -0.864

SW5 1.5424 0.89 0.652

2.5 水平位移监测数据

采用前方交会在固定的已知点上架站，后视另一个固定的已知点，采用多测回观测方法来达到精度要求。

表2-3 水平位移观测数据

点号 平面（m） 本次位移（mm） 累计位移（mm） 速率

CJ03 9995.974 -8.0 3.0 -8.0

CJ04 9994.427 1.0 1.0 1.0

CJ05 9996.067 -3.0 -3.0 -3.0

CJ06 9996.989 5.0 -6.0 5.0

CJ07 9994.086 2.0 -20.0 2.0

CJ08 9992.234 -1.0 72.0 -1.0

CJ09 9991.448 3.0 8.0 3.0

CJ10 10249.85 86.0 341.0 86.0

CJ11 10256.44 4.0 110.0 4.0

3 数据精度分析

变形监测采用平面导线测量，通过测量距离与方位角，按极坐标计算公式可准确求出每周期各变形点的坐标[8]。从得到监测点的坐标通过下面的公式以一个监测点为例来分析精度有没有达到二级规范要求。

（3-1）

表3-1 监测点w1的坐标x中误差分析

次序 观测值，m △l，cm

改正值v，cm vv， cm2 m，mm

1 469802.65 65.4 0.2 0.04 =

2 469802.65 65.3 0.3 0.09

3 469802.66 65.8 -0.2 0.04

4 469802.66 65.8 -0.2 0.04

5 469802.66 65.6 0 0

6 469802.66 65.7 -0.1 0.01

∑ （Lo=469802） 393.6 0 0.22

表3-2 监测点w1的坐标y中误差分析

次序 观测值，m △l，cm 改正值v，cm vv，cm2 m，mm

1

2

3

4

5

6

∑ 2820269.119

2820269.12

2820269.115

2820269.116

2820269.116

2820269.116

（Lo=2820269） 11.9

12

11.5

11.6

11.6

11.6

70.2 -0.2

-0.3

0.2

0.1

0.1

0.1

0 0.04

0.09 2820269.117

0.04

0.01

0.01

0.01

0.2

求出这个监测点的中误差m=2.89mm小于3mm，达到了精度要求。

4. 小结

通过基坑监测施测和监测数据的分析，基坑监测需要注意以下几方面：

1）作业人员必须严格按规范要求监测并进行自检，做到记录清晰、齐全，计算准确无误。

2）在监测过程中应采用固定的仪器固定的观测人员采用固定的观测路线和观测方法。

3）每次观测前按技术要求对仪器进行检查和校正，观测应遵守“五固定”原则，沉降观测依据的基准点及沉降观测点，点位要固定；所用仪器、设备要固定；固定测量人员；固定测量仪器和固定路线；观测环境和条件基本相同，以保证观测结果精度。

参考文献

[1] 依晓东.变形监测技术及应用[M].黄河水利出版社，2007：1-10.

[2] 邵小江.基坑支护设计[J].铁道建筑，2001，10（12）：8-11.

[3] 徐至钧.深基坑工程逆作法施工[J].住宅科技，2000.12：22-25.

[4] 覃睿.基坑监测技术的现状及应用[J].工程质量A版，2008，8（A）：18-21.

[5] 潘正风等.数字测图原理与方法[M].武汉大学出版社，2004.8：179-180.

[6] 武汉大学测绘学院测量平差学科组.误差理论与测量平差基础[M].武汉大学出版社，2009.5：14-20.

作者简介：徐梅，女，重庆，1986 02 23，造价员，研究方向；工程造价