基于虚拟断面法的基坑水平位移监测技术应用
2018-10-30曲政
曲政
[摘要]随着大中型城市地下空间不断利用与开发，基坑的规模不断朝着大、深的方向发展，对深基坑变形监测的精度要求也越来越高。结合广州市生物岛基坑监测工程实例，介绍在工期较紧、施工速度较快的条件下，虚拟断面法成功监测基坑水平位移变形情况。此新型监测方法适应性强，质量可靠，能快速准确地完成水平位移监测工作。
[关键词]深基坑；虚拟断面法；水平位移；监测 文章编号：2095-4085（2018）06-0015-02
1 工程概况
1.1 基坑概况
广州国际生物岛AH0915011-1项目位于广州萝岗区生物岛，项目拟建两层地下室，开挖深度为9.70m，基坑支护周长为1016m，基坑北侧可用地范围较大区域拟采用“放坡+灌注桩十锚索”的支护方式，东北角拟采用“灌注桩+支撑+锚索”的支护方式，南侧及东侧可用地范围较小的区域拟采用“灌注桩+锚索”的支护方式，西侧与相邻基坑挖通处理，基坑周边采用搅拌桩进行封闭止水。
1.2 监测难点
基坑周边环境复杂，布点困难。监测精度要求高。社会影响力大。
2 主要关键技术研究与实践
2.1 基准点强制对中设置
水平位移基准点采用强制对中观测墩（见图1），布置在基坑周边四角冠梁上方。在确定的位置上钻孔，孔深300mm，在孔内埋设多根0.6m长Ф25钢筋，选用管径250mm的PVC管作为外模并浇筑混凝土观测墩，墩尺寸为长×宽×高=250mm×250mm×1200mm，墩顶部埋设强制对中螺栓和仪器整平钢板，螺栓直径为10mm，并刻十字丝。在观测墩旁做防护围栏，保护基准点不被破坏。另在对角设置其他位移基准点，以作为定向和检核。
2.2 测点布设
在基坑四边的支护结构冠梁顶上布设了56个水平位移监测点，点号为WY1～WY56。监测点采用钻孔埋设，孔深100mm，在孔内埋设位移监测专用小棱镜，并填充植筋胶固定。
2.3 虚拟断面法原理
虚拟断面法是一种通过对监测点到虚拟断面线之间的垂距变化，进而得出基坑邊水平位移变形的监测方法。如图2所示，假定基坑如下图所示。假定测点A（XA，YA），测点B（XB，YB），DM1、Dm2为基坑转角点，用于设定虚拟段面。
A（XA，YA）为DM1-Dm2断面上的点，则A至定线距离为：
点到虚拟断面的距离的变化量即为基坑顶部水平位移变化量。
距离正负号约定：
虚拟段面定义要沿着基坑顺时针或者逆时针排顺序，如DM1-Dm2，Dm2-DM3……。
方位角：αDM1Dm2=
RDM1Dm2，若XDm2-XDM1>1，YDm2-YDM1>0
180-RDM1Dm2，若XDm2-XDM1>0，YDm2-YDM1<0
180+RDM1Dm2，若XDm2-SDM1<0，YDm2-YDM1<0
360-RDM1Dm2，若XDm2-XDM1<0，YDm2-YDM1>0αDM1A、αDM1B同理可得。
若虚拟段面沿基坑逆时针方向设置，则距离正负号判定如下：
αDM1A<αDM1Dm2，表示A点在基坑范围（虚拟断面）内，距离值为正。
αDM1A>αDM1Dm2，表示A点在基坑范围（虚拟断面）外，距离值为负。
3 主要创新点
以往的视准线法一次架站只能测量一边的监测点，需要多次架站，工作量大；距离架站点越远，精度越差。虚拟断面法通过基准点的灵活选择，可在影响区域外设置基准点，采用测量基坑断面端点形成虚拟断面线，以直观、快捷、精度高的方式完成基坑边水平位移的监测工作。
4 实施效果
通过采用虚拟断面法进行基坑水平位移变形监测，圆满完成了广州国际生物岛AH0915011-1项目的基坑监测任务，虚拟断面法主要优点如下。
1.适应性强通过外业直接测量坐标、内业绘制基坑虚拟断面线、计算监测点到虚拟断面线的垂距、本次垂距减去上次垂距等于本次位移变化量，使得水平位移测量完全摆脱了视准线的束缚，设站在可在场地范围内自由选择，适宜于各种形态的建筑变形水平位移测量。
2.质量可靠由于虚拟断面线只初始观测一次，实际成为“基坑虚拟边线”，各监测点所测到基坑虚拟断面线的垂线每次都部分相互重合或平行，本次垂距减去初始垂距必然等于累计位移值，从根本上保证了每个监测点的测量成果相对准确；测站点的相对减少，也减少了误差的累计，提高了监测成果的质量。
3.效率提高设站位置不受视准线限制，只需满足规范要求及测量方便，坐标系统按需设置，工作效率提高。
5 结语
随着民用基坑项目朝着大、深、多的方向发展，为保证基坑施工安全，基坑的安全监测和预报预警愈发重要起来。虚拟断面法基坑水平位移监测方法因其准确便捷快速的特点，必将成为深基坑监测中的行业标准方法得到推广。
参考文献：
[1]王志明.几种水平位移监测方法的分析和比较[J].上海建设科技，2008，（05）：75-77.
[2]杜治国.大坝水平位移视准线观测方法及精度分析[J].大坝与安全，2006，（05）.
