高层建筑物基坑监测方法探讨*

郁万祥

(甘肃省地质矿产勘查开发局测绘勘查院，甘肃 兰州　730060)



高层建筑物基坑监测方法探讨*

郁万祥

(甘肃省地质矿产勘查开发局测绘勘查院，甘肃 兰州730060)

文章介绍了高层建筑物基坑监测的方法，通过监测及时整理分析了各项量测数据资料，判别监测对象的安全等级状态，并将监测结果及时反馈到施工中去，发挥监测信息对施工的指导作用。对工程施工提出预测和预防措施，保证工程安全施工。

高层建筑物；变形监测；监测频率；监测周期；监测预报

0　引言

随着社会经济高速发展，基础建设、高层、超高层建筑不断涌现，大型水利工程、城市地铁不断涌现有力的验证了这一切。深基坑工程具有造价高、施工难度大、面积大、深度大等特点，其稳定性是非常重要的。深基坑的施工过程状态始终是动态变化的，而其本身就是一个极其复杂的空间系统，并且这个系统是由支护体系与周边土体相互结合的多种介质构成的，所以要利用现场实时监测、数据记录分析，结果预测引导控制等重要手段来保证深基坑施工过程的稳定性。

1　工程概况

晏家坪住房小区4#楼基坑周长约136 m，占地面积1 208 m2。该工程地下开挖深度为9 m。建成后楼高96.3 m，建筑面积16 602.79 m2。拟建建筑物为一类高层住宅楼，地下2层，地上33层，为全现浇钢筋混凝土剪力墙结构。

基础采用桩筏联合基础，基础设计等级为甲级，建筑场地类别为Ⅱ类，建筑抗震设计等级为丙类，剪力墙抗震等级为一级，结构安全等级为二级，建筑耐火等级为一级，建筑物结构使用年限为50年。

2　监测点布设

根据监测基坑的位置环境布设适当的监测点，具体布设如下：

1)基准点选设在变形影响范围以外且便于长期保存的稳定位置。使用时，应作稳定性检验，并以稳定或相对稳定的点作为观测变形的参考点。

2)工作基准点选设在靠近观测目标且便于联测观测点的稳定或比较稳定的位置。如果工作基准点是用于测定总体变形的，那么在使用前应利用基准点或者检核点测定两个层次的布网观测的稳定性。测定区段变形的工作基准点可以直接用作起算点。每一个测区的基准点不应少于2个，每一个测区的工作基准点不应少于2个。

3)一般一个测区的水准基准点不少于3个；但在特殊情况，比如小测区，可以在确定稳定性达到标准后少于3个，但加上工作基准点不能少于3个。对于水准基准点标石的位置，一般要埋设在原状土或基岩层当中，在施工现场，建筑物最大宽度应不小于点位与临近建筑物距离的一半，而地基土压缩层的深度应该小于标石深埋的深度。

根据基坑支护工程提供的资料，本基坑监测项目应含基坑水平位移观测、沉降观测及边坡的变形。沿基坑坑顶布设8个测点，东面二层建筑物上布设3个变形监测点，共11个点，如图1所示。

图1　晏家坪住房小区4#楼基坑测点布置图Fig.1　Foundation pit layout of measuring points at Yanjiaping housing district 4# building

监测基准点埋设在基坑开挖深度3倍范围以外且不受施工影响的区域，本基坑开挖深度为9 m，水平、竖向位移基准点布置在离基坑27 m外处，编号为JD1、JD2，具体监测布置点根据实际情况进行调整[1-3]。

3　监测设备和监测方法

根据工程等级质量要求，结合实际情况采用相应仪器和适当的检测方法[4-5]。

3.1监测设备

观测仪器使用日本拓普康GPT-7500全站仪，测角精度为1″，测距精度为±(2+2×10-6·D)mm。仪器已按时检定，在有效期范围内使用，本次监测由固定的监测小组实施。

3.2监测方法

监测方法如下：

1)水平位移，采用极坐标法进行测量。在邻近基坑边的基准点JD2上设站，以远离基坑的基准点JD1定向，通过全站仪测量观测点与观测基点之间的水平角度以及测站到观测点的距离，计算观测点的水平位移量。

2)垂直位移，采用电磁波测距三角高程测量。在基准点上设站，单向观测垂直角，高差计算公式为：

(1)

式中：D为三角高程测量边的水平距离，单位为m；h为三角高程测量边两端点高差，单位为m；αv为垂直角；K为大气垂直折光数；R为地球平均曲率半径，单位为m；i为仪器高，单位为m；υ为觇标高，单位为m。

在基坑开挖前完成基准点埋设，然后进行位移观测点及沉降观测点的布设，并按闭合观测线路建立位移监测网进行初始值的测量。

3) 相对倾斜，采用差异沉降法。通过观测建筑物上两点间的沉降差及距离来计算倾斜量。相对倾斜值计算公式为：

(2)

式中：ΔSAB为相对倾斜值；SA、SB为倾斜段两端观测点A、B的沉降量；L为A、B间的水平距离。

4　监测频率及监测报警值

4.1监测频率及监测周期

监测频率的确定：

1)在基坑开挖前需要测定初始值；

2)围护结构施工期间每2d监测一次；

3)基坑开挖、浇筑垫层及底板时每1d监测一次；

4)底板浇筑后每5d监测一次；

5)浇筑顶板、回填结束后监测结束；

6)当变形超过相关标准或者场地的条件变化较大时，要加密观测；

7)当遇到大雨、暴雨等自然灾害时或者基坑荷载条件发生改变时，应该及时增加监测；

8)当出现危险事故征兆时，连续观测。

监测周期从建立监测网开始，直至土建工程做到±0.000。监测于2012年4月23日开始，至2012年8月2日结束，历时101d。根据62次监测值分析，数据无明显变化，基坑变形稳定。

4.2各监测项目的报警值及实测统计分析

根据观测数据绘制监测点水平位移、竖向位移、沉降差异变化速率、周边建筑物相对倾斜值曲线图，如图2、图3、图4、图5所示。

图2　水平位移曲线图Fig.2　Horizontal displacement curve

从图2可以看出：监测点位移量小，在开挖初期土体应力变化较大，位移量增长较快，达到设计深度后，变形速度逐渐减小，自第二期开始形变趋于平稳；最大位移点为JCD11(9.5 mm)，点形变未超过10 mm，最小位移点为JCD4(3.2 mm)。所有观测点的累计位移量都小于预警值(54 mm)，最大日均位移量为2.5 mm/d，在±10 mm/d内，都在控制范围内，在施工过程中基坑周围地面没有出现过裂缝。

图3　竖向位移曲线图Fig.3　Vertical displacement curve

从图3可看出：监测点最大沉降值为9.7 mm(JCD3)，平均沉降6.0 mm，所有观测点的累计沉降值都小于预警值(54 mm)，最大日均沉降量为-2.9 mm/d，在±5 mm/d内，都在控制范围内，在施工过程中基坑周围地面没有发生过大的地表沉降。随着基坑的开挖，观测点呈下沉趋势，总体态势平稳。

图4　沉降差异变化速率图Fig.4　Velocity diagram of differential settlement

图5　周边建筑物相对倾斜值Fig.5　Relative tilt of surrounding buildings

对基坑西面六层楼房所布设的3个监测点(JCD9、JCD10、JCD11)的监测数据进行对比分析，并绘制了相对倾斜值和沉降差异变化速率图(见图4、图5)。

由图4可知：楼体沉降差异由开始的0.7 mm逐渐变小，最后趋于零，这说明基坑开挖后至基坑工程结束期间，基坑施工对楼体所造成的扰动呈总体下降趋势，所造成的楼体倾斜量微乎其微。

由图5可知：楼体的相对倾斜值较小，远小于规范的2/1000，可见此工程施工安全、可靠。

5　监测反馈程序及信息管理

监测小组在每次完成外业监测的作业后，都应及时整理监测数据，由监测组长对原始数据仔细检查审核后再进行计算，将实测变形值与允许值进行比较分析，然后绘制各种变形点随时间变化的曲线图，最后对业主和监理工程师汇报预测的变形发展趋向，以此作为工程安全施工的重要依据。

本次监测日报表对施工情况进行了详细的描述，由于数据完整，精度可靠，为工程设计和施工提供了可靠的依据，起到了较好的施工监控作用。当发现监测值有明显异常时，应经过反复、慎重检验核对，然后及时通知施工主管和监理单位，进而采取相应的应对措施保证施工安全[6]。

6　结束语

根据监测数据判定，基坑变形在施工中是稳定正常的。本着服务工程、验证设计合理的监测理念，通过对基坑进行监测，包括基坑坡顶水平位移、竖向位移及周边建筑物倾斜等，主要的参考依据是各个极限值、监测值、发展趋势等。监测结果及时反馈到施工方、监理方，如果变形量或变形速率过大，要及时分析原因，提出预警，这样有利于施工单位及时采取措施控制变形，保证施工的安全。在监测过程中，利用监测结果对施工进行优化，也可以在一定程度上为施工方节约施工成本。

[1]中华人民共和国建设部.GB 50007—2002 建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版，2002.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50497—2009建筑基坑工程监测技术规范[S].北京：中国标准出版，2009.

[3]中华人民共和国建设部.JGJ 120—99建筑基坑支护技术规程[S].北京：中国建筑工业出版，1999.

[4]乔高勇，杨小东.简析深基坑施工监测方案[J].工程质量，2010，28(10)：14-17.

[5]裘宝华，张文健，裘洪明，等.超大深基坑施工监测技术[J].施工技术，2011，35(6)：76-80.

[6]黄声亨，尹晖，蒋征.变形监测数据处理[M].武汉：武汉大学出版社，2003：90-91.

Discussion on Monitoring Method of High-Rise Buildings Foundation Pit

YU Wan-xiang

(Institute of Surveying and Mapping Exploration，Gansu Bureau of Geology and Mineral Resources，Lanzhou Gansu 730060)

The article introduces monitoring method of high-rise buildings foundation pit.Through monitoring and analysis of various measurement data in a timely manner，the security level of monitoring objects is to judge，and the monitoring results are timely fed back to construction company，which can play a guiding role of monitoring information on the construction.Prediction and prevention measures are proposed for engineering construction to ensure the safety of engineering construction.

high-rise building；deformation monitoring；monitoring frequency；monitoring period；monitoring and prediction

2016-02-05

P 258； TU 196

B

1007-9394(2016)03-0023-03

郁万祥(1972～)，男，甘肃永登人，学士，工程师，现主要从事工程测量、不动产测绘等方面的工作。