地下车库基坑变形监测初步分析

白国荣

(新疆水利水电勘测设计研究院测绘工程院，新疆 昌吉 831100)

地下车库基坑变形监测初步分析

白国荣*

(新疆水利水电勘测设计研究院测绘工程院，新疆 昌吉 831100)

基坑变形监测是基坑施工过程中必不可缺少的组成部分，是确保基坑施工安全和稳定，对基坑、紧邻的建筑物有效的保护预防手段，结合工程实例，叙述了在城市区域基坑监测的方案布置设计、观测技术要求及实施效果，并对监测成果绘制位移过程线图，进行了初步的分析，总结了城区基坑观测的经验。

基坑；监测；变形；初步分析

1 工程概况

地下车库基坑位于乌鲁木齐市区内，作业场地狭小，建筑楼群较多，该场地属于流侵蚀堆积高慢滩地貌，勘探深度 30 m内未见地下水，基坑开挖深度 7.0 m～7.7 m，采用分区域施工开挖，基坑设定安全等级为二级[1]，在2014年基坑开挖和基础处理已完成一半，计划完成于2015年8月完成另一半的基坑开挖和基础处理，该一半区域南北长约 80 m左右，东西宽约 25 m左右，且基坑边坡顶部都进行了喷浆保护，南侧为已完工区域，基础已搭建无需观测，北侧邻近2#楼(混24层)约 10 m，西侧紧邻7层多层楼约 5 m，东侧邻近6层楼房约 9 m，如图1所示；为了使基坑开挖顺利进行，能有效监测开挖基坑可能对原有建筑物造成影响和新建建筑物的安全，需要对基坑支护结构和周边建筑物进行观测，基坑监测时间为5月底～8月初，观测频率为1次/天[1]。

2 方案的布置设计

2.1 监测点的布设

结合规范和业主的意见，主要监测对象为基坑东、西侧的顶部水平和竖向位移以及基坑西侧7层住宅楼的竖向位移。基坑顶部边的监测点间距 20 m左右[1]，西侧布设4个平面监测点Wi和3个竖向监测点WSi，对车辆经常通过的东侧布设5个平面监测点Ei和4个竖向监测点ESi；监测点布设示意图见图1所示，由于场地局限，采用传统的常规方式施测，利用全站仪和几何水准的方法施测[2，5]。

由于基坑观测时间只有2个月左右，监测点的安装和埋设都采用简易的标志，节约了很多成本。基坑

图1 基坑监测方案布设图

图2 标点埋设示意图

坡顶监测点标志埋设利用 0.8 m长螺纹钢Φ20以45°斜插入基坑边坡顶部喷浆体内，预留 0.1 m，在顶部焊接棱镜装置，并用胶水紧固，见图2中a所示。根据业主要求和居民居住情况，基坑周围的建筑物主要有1幢楼房需要监测，即基坑西侧的7层居民楼。进行竖向位移观测，竖向位移布点方案沿建(构)筑物四角布设。根据现场情况建筑物监测点共布设4个，标志埋设可采用 30 cm长的膨胀杆镶嵌入墙内，外留 1 cm便于水准尺有承载的固定点，并保证上方 3 m无障碍遮挡标尺。

2.2 基准点的布设

基准点的埋设顾忌了诸多不利因素：场地狭小，附近居民的不配合，施工影响较大，项目费用低等，根据实地情况分别布设了3个水平位移和3个竖向位移观测基准点[2]，水平位移基点利用三角钢架标的形式安置有强制归心的设施(可重复拆卸使用)，钢架标底部使用膨胀螺丝固定在已建建筑物的顶部，平面基准点设计安装示意图见图2，水平位移基点J1、J2布设在已建成的基础顶部，J3位于2#集资楼前的混凝土地坪上，没有按规范3～4倍的基坑深度执行，但位置相对安全稳定，便于观测；竖向位移基点布设在1#集资楼附近埋设简易标志，使用岩石标志埋设类型，标志镶入到混凝土地坪中，距基坑较远。2.3 方案设计

基坑设定安全等级为二级，水平和竖向位移观测等级均为二等，观测频率为1次/天。水平位移基准网采用边角网方法测量[2]，监测点的水平位移因施工场地和环境条件限制采用极坐标法观测[3]，水平角、边长和天顶距的观测按二等的技术要求执行，为了方便位移变化量的比较，设定工程的平面坐标系统，J1～J2的连线为Y轴(东西向)，垂直Y轴的为X轴(南北向)，根据图1示意，基坑坡顶的水平位移量即各点在Y分量上的变化，只要观测计算监测点的Y坐标即可；竖向位移的观测采用传统的二等几何水准观测方法，基准网和监测网的水准路线皆为闭合水准路线，其往返测高差不符值限差和环闭合差都按二等水准的技术要求执行。根据规范要求，监测报警值[1]按表1中设定。

监测报警值 表1

3 方案的实施

3.1 基准网初始值获取及复核

水平位移基准网：水平位移基准网由3个点组成(J1、J2、J3)，依次在3个平面基准网点上架设SOKKIA NET05智能全站仪，按二等边角测量方法进行观测，独立连续观测两次，取两次计算成果的平均值作为基准点的初始值成果，作为基坑水平位移基准；工程进行到快结束时对对平面基准网进行全网的复核，以2倍点位中误差( ±6 mm)为极限误差衡量，各坐标分量差值(最大差值为 4 mm)都没有超过限差，平面基准点较为稳定，后续监测点的观测计算原使用初始值成果。

竖向的水准基准网由3个水准基准点组成(S1～S2～S3)，使用Trimble DiNi03电子水准仪按二等水准测量方法进行观测，独立连续观测两次，取两次计算成果的平均值作为基准点的初始值成果，按测站平差；竖向位移基准点复核进行了S1-S3、S1-S2测段检测，检测结果(最大为 0.27 mm)都优于规范要求(±0.8 mm)。竖向基准点直至观测结束一直使用初始值作为已知数据。3.2 监测点的观测

基坑顶部监测点水平位移使用智能全站仪在基准点上架设仪器，采用单测站极坐标法观测，极坐标法：根据在基准站上观测的方位角和边长计算待定点坐标；通过索佳SOKKIA NET05全站仪观测待测点的水平角、边长距离、天顶距获得原始数据，6个测回观测，限差要求按规范要求严格设置；边长通过气象改正、加乘常数改正、倾斜改正后化算到水平面上，通过基准点计算得到各待测点的坐标，基坑东侧和西侧的点变化主要反应在Y方向上的变化，比较只需比较Y坐标分量即可。在实际观测中，监测点的棱镜安装也是随着工程的开展逐个安装，位移量的变化可能有不连续情况；受施工影响基准点的仪器安置也进行了更换，5月26日～6月27日架设J1基准点观测，6月28日～结束架设J3基准点观测，相应的棱镜方向也进行了调整。

二等竖向位移观测分为2个闭合环，基坑东侧的变形点为一个环，基坑西侧的点与建筑物沉降点是一个闭合环，起算与S1基准点，每个闭合环都进行往返观测，且点与点之间都是偶数站，采用二等水准的观测技术要求执行，测区较小只加入了水准标尺长度误差改正和闭合差改正。

监测工作自2015年5月20进点日起～2015年8月7日结束，历时80天，7月25日正式观测，共观测73次。

4 基坑支护坡顶和邻近建筑物的变形分析

对基坑监测的水平位移和竖向位移量的符号给予划分：水平位移量向基坑内为“正”，反之则“负”；竖向位移量沉降为“正”，上升为“负”[1]。本章节对基坑东侧、西侧及西侧建(构)筑物的各监测点的水平位移和竖向位移分别给以分析，绘制位移过程线图[4]，如图3所示。

6月28日后由于基准点更换位置，W3、W5棱镜调制方向影响导致变化量偏大，但后期变化值稳定，7月23日施工单位对W5拆卸棱镜又导致累计变化量增大至 15.4 mm，随后变化值没有发生很大变化，其他点变化量均比较稳定，变化基本都在 ±4 mm范围内，如图4所示。

图3 基坑西侧监测点水平位移过程线图

图4 基坑东侧监测点水平位移过程线图

6月28日由于基准点更换位置，E3棱镜调制方向导致有 5 mm左右的变化量，但随后变化稳定；E5、E7、E9是随着工期的进行在7月1日新增加的监测点，E5由于施工的原因导致需经常拆卸棱镜，从而导致其有轻微的波动，其最大的累计变化量最大为 9.5 mm。8月1日因施工单位夜间施工，由施工单位人员拆卸棱镜造成E5、E7、E9三个点，位移量整体上升，随后监测点变化量均保持平稳，变化量不大。

图5、图6显示基坑坡顶和建筑物监测点的竖向位移很小，均在 1 mm左右变化，基本无竖向位移。

图5 基坑东、西侧监测点竖向位移过程线图

图6 建筑物监测点竖向位移过程线图

5 总 结

通过本次基坑监测，各水平和竖向位移监测点变化均没有达到报警值，说明基坑和邻近建筑物是安全稳定的，也验证了基坑的支护设计是成功的，同时也反映了基坑观测方法的合理性。为了今后能更好地组织和实施基坑的变形监测工作，归纳如下：

(1)监测方法的选择一定要根据施工场地的实际情况、后续施工的影响、确保测量精度能满足变形监测的要求，选择高效实用的快捷方法，本项目采用极坐标法，利用测量机器人观测，发挥了传统测量手段的优势。

(2)本次基坑施工时间不是很长，基准点和监测点安装都使用简易的装置，一定要确保其稳定性和实用性，本次监测点的安装就没有考虑仪器架设基准点更换的问题，棱镜焊接安装工艺较差，棱镜方向的调整差异造成数据的偏离。

(3)数据处理的及时性和时效性[6]，为了将本项目数据资料能快速及时地反映给管理方，在作业前针对此工程进行了计算程序的编制、报表设计和过程线图的绘制，实现成果处理的办自动化，基本上观测完2个小时内就能完成数据的处理和当日的报表。

(4)竖向位移观测方法改进建议，本次基准点距监测点都比较近，而且只是对相对量进行比较，可以采取固定1根尺子观测，采用单站法多测回直接测点得到高差，可提高观测效率和精度。

基坑工程监测是确保基坑施工安全和稳定，对基坑、紧邻建筑物的有效保护，是施工过程中必不可缺少的组成部分，应重视基坑的变形监测，加大其资金的投入，避免因监测工作不到位而造成基坑支护失败的损失。

[1] GB50497-2009. 建筑基坑工程监测技术规范[S].

[2] 伊晓东 李保平. 变形监测技术及应用[M]. 河南：黄河水利出版社，2006.

[3] 白迪谋. 工程建筑物变形观测和变形分析[M]. 成都：西南交通大学出版，2002.

[4] 刘祖强，张正禄，邹启新. 工程变形监测分析预报的理论与实践[M]. 北京：中国水利水电出版社，2008.

[5] 黄鹤，肖敬东，金科等. 基坑监测技术在某建筑工程项目中的应用[J]. 黑龙江水利科技，2010(5)：156～158.

[6] 吴振君，王浩，王水林等. 分布式基坑监测信息管理与预警系统的研制[J]. 岩土力学，2008(9)：2503～2507.

A Preliminary Analysis on Monitoring Deformation of Underground Garage Foundation Pit

Bai Guorong

(Surveying Department of XinJiang Hydroelectricity Institute of Surveying and Design，Xinjiang Changji 831100，China)

Deformation monitoring is essential part of the less in the process of foundation pit construction，At the same time，It is to ensure that the foundation pit construction safety and stability，to protect the effective prevention methods of foundation pit and adjacent buildings. Combined with practical project，It Describes the foundation pit monitoring scheme of layout design、technical requirements and implementation effect in city，And then，drawes displacement process line diagram、makes a preliminary analysis of monitoring results，sums up the experience in the monitoring foundation pit in city.

foundation pit；monitoring；deformation；analysis；research

1672-8262(2016)06-135-04

P258

B

2016—08—01

白国荣(1974—)，男，硕士，高级工程师，主要从事水利水电测绘工作。