高层住宅建筑深基坑施工沉降监测技术研究

祁玉涛

（济南市勘察测绘研究院，山东 济南 250101）

1 深基坑施工沉降监测的实际意义

在城市高速发展中，建筑密度迅速上升，高层建筑已成为居民住宅的主要建筑形式，深基坑开挖对高层住宅建筑影响也更加凸显，较常见的有沉降、变形等问题。通常深基坑开挖是在市区范围，地上交通繁忙，地下管线密布，而且还有许多的高层建筑林立，深基坑开挖要注意更多的质量问题，切实避免基坑事故发生。正是因为较多不确定性因素，使得深基坑开挖作业时会有更多的安全隐患，难以做到有效预测，特别是基坑支护环节。所以，深基坑监测技术的实施是不可少的，能够对基坑支护结构、管线、土体等有较好的监护效果。

在深基坑开挖支护环节，基坑设计与其实际的状态有时会有不小的差距，使得基坑设计难以对基坑开挖起到指导作用，该问题的具体表现如下。

（1）基坑地质勘察不到位，勘测结果与基坑实际状况有较大差别。

（2）深基坑的施工设计未能严格依据相关理论实施；

（3）深基坑施工阶段受降雨、超挖等问题影响，难以较为准确地预测支护结构载荷情况，使得基坑支护稳定性得不到有效保障，进而使基坑支护结构设计缺乏合理性。同时，为保证深基坑良好的设计效果，应当做好基坑监测工作，准确掌握基坑范围的受力及形变等问题，尽可能降低深基坑对高层住宅建筑影响，更好地保障基坑安全及建筑质量。总之，基坑监测技术的实施，既要有坚实的理论依据，更要对基坑状况做到准确把握，这样才能保证基坑施工决策的正确性，保障深基坑施工安全与质量。

2 深基坑监测技术及其基本原则

2.1 监测技术分析

对于基坑监测工作的开展，其主要依据为《建筑基坑工程监测技术规范》（GB 50497—2009），主要针对的是开挖深度不小于5m的深基坑工程，以及基坑深度小于5m但其周边地质、环境问题相对复杂的情况。由于基坑开挖受限因素过多，而深基坑开挖又有着严格的质量要求，面对复杂的基坑开挖条件，仅仅依靠理论分析与计算难以保证基坑质量，这时就必然要实施全面的基坑监测，辅助基坑施工设计，对基坑施工起到指导作用，保证基坑施工安全及可靠。

就深基坑监测技术而言，传统的人工监测方式不仅监测时间长、反馈速度慢，而且对天气变化的适应性差，存在较大局限性。而自动化监测系统的开发与应用，可有有效地解决以上问题。自动化监测系统主要采用固定设站的监测方式，并增加了监测的频率，能够实现深基坑中的沉降、水平位移、深层水位以及锚索轴力等监测项目；而且借助于软件平台，具备监测数据的集成化处理能力，极大地提高深基坑监测效率；同时，在远程控制系统的辅助下，能够对深基坑进行连续实时动态监测。

深基坑监测工作的实施，需要有效地结合基坑设计及施工方案，并做好基坑施工现场勘查，科学地制定基坑监测方案并做到严格落实。通常，基坑设计环节就要对基坑监测有更明确的要求，主要涉及基坑监测的具体项目、频率以及位置等信息。同时，实际监测工作开展通常是以第三方监测机构为主导，在制定基坑监测方案后，还要交由项目的建设、设计以及监理等部门审核，基坑监测方案在取得认可后方可执行。

2.2 基坑监测应遵循的原则

由于基坑监测涉及内容较为复杂，只有保证基坑监测方案科学合理，才能使监测结果具有实际指导价值。

（1）系统性原则。要从整体考虑基坑监测项目，进行全面的分析与检验，建立起监测项目内在联系性。基坑监测的过程要保持连续性，还要保证监测数据准确，并对基坑监测项目予以系统规划，有效控制监测项目成本投入。

（2）可靠性原则。要确保基坑监测数据真实性和可靠性，应掌握基坑监测技术，熟悉相关仪器、监测方法的使用，还要做好监测点的保护工作。

（3）重点监控的原则。要对深基坑划定的重点区域予以监控，并对监测点予以加密，需特别注意地质变化剧烈的区域，注意险情规避，并实施重点监测。

（4）经济合理的原则。随着监测点的增多，意味着基坑监测成本上涨，通常要在满足基坑监测需求基础上，合理规划监测点，并创新优化监测仪器及手段，提高基坑监测的经济性。

（5）与实际相结合的原则。由于基坑施工影响因素较多，需要结合基坑监测实际需要，对监测点位置及数量进行调整，更好地提高基坑监测质量及效率。

3 深基坑施工沉降监测技术的具体应用

为保证建筑深基坑施工顺利实施，应当掌握基坑变形机理，科学开展深基坑监测工作，进而获取有效监测数据用于指导具体施工活动。相关人员根据这些信息可对施工开挖方案进行修改，有利于完善施工和设计的不足之处。同时，深基坑监测的实施，较好地保证了深基坑施工质量，基坑设计水平也得到了有效提高。

3.1 监测仪器

（1）精密水准仪或电子水准仪：主要用于监测基坑结构、周边的地面、相关建筑物和管线等方面的沉降。

（2）精度0.5″以上的高精度全站仪：主要用来测量水平位移。

（3）测斜仪：种类多样，使用场合也不同，有伺服加速度式和差动电容式等类型，目前在使用时常见的类型是伺服加速度式测斜仪，这种仪器工作效率很高，适应性强。

（4）钢筋计：能巧妙地将应力（通常为结构轴力）转化成弯矩（通常为平面弯矩），在这个转化过程中需要保证应力沿着深度方向。

3.2 监测项目及监测频率

当需要开展监测工作时，需要明确监测项目，并合理设置监测频率。

（1）坡顶水平位移的监测。主要采用全站仪进行监测，监测方法以极坐标法为主，利用两个已知的监测点，通过极坐标换算，获取未知观测点的坐标数据。

（2）坡顶竖向位移及周边道路沉降的监测。选择电子水准仪进行监测，其观测点的埋设，坡顶竖向位移监测点可共用水平位移监测点，而周边道路沉降监测点主要是通过击入界址点钢钉来进行布设。在进行沉降观测时，应当结合深基坑现场状况，合理确定观测测量模式，首次观测时应当选择往返测量的方式，而其余沉降观测，单程测量方式即可。还需注意监测仪器的检查，应及时检验和校正，确保沉降观测结果准确性，每次观测还需控制好系统误差，使其维持在固定范围，便于后期消除。

（3）深层水平位移监测。选用设备为测斜仪、测斜管等，对于深层水平位移的量测，应合理控制测量方法，首先测斜管的导槽应当利用模拟测头进行检查，然后要保证测斜仪的工作状态良好，要正确操作测斜仪，以便获取准确的测点深度及读数。

现场监测频率应当根据监测方案予以确定。基坑开挖过程中监测时间间隔最初为1～2d，随后随着基坑开挖深度增长需要提高监测频率。基坑底部垫层浇筑完成后，最初要保证每2d一次的监测频率，随着浇筑后时间的延长，适当放宽监测时间间隔至3～10d。测量结束后，需要根据获得的数据调整监测频率，若监测值较为稳定，监测频率可以适当降低；若监测数据变化较快，应当提高监测频率。

3.3 基坑监测布置及实施

在进行沉降监测时，主要涉及管线、地表和建筑物沉降等方面。为了减少外界干扰对高程基准的影响，需要保证基准点的稳定性。在选择基准点的位置时一定要结合观测方法、观测周期等慎重考虑，水准点通常布设在变形区域外且坚实稳定的地方，与基坑的距离为50～100m，尽可能地保证固定的监测人员、仪器、观测路线，从而尽量减小测量系统误差。当需要对地表进行监测时，需要考虑地表沉降点的布置，在基坑周边相隔15～20m，沉降点的布置一定要合理，有效反映周边的沉降情况。在监测管线时，也需要布置观测点，需要明确管线阀门和检查井的位置，在此基础上连接地下管线和煤气罐凝水阀。当进行建筑物沉降点监测时，应当注意监测范围与基坑开挖深度成一定的比例关系，通常为1.5倍左右，对于建筑大拐角需要根据实际情况来对监测频率进行适当的调整和检查。在工程上主要是通过冲击钻来得到钻孔，确定好沉降测点的位置以后再进行监测点的埋设，在此过程中会用到半圆头钢筋，长度在0.5～0.8m。在做好上述工作的基础上开展测量工作。精密水准仪是比较常用的仪器，对地表和管线等进行沉降测量，高程差测量精度高，很好地满足了工程上的需求。在进行具体测量时，需要根据工程需要，考虑实际工况，利用获得的数据来绘制时间-位移等曲线散点图，充分利用好测量数据，对施工工程进行深入分析。

进行应力监测的过程中，当涉及测点布设时，需要进行焊接工作，主要以钢弦式钢筋予以替代，然后根据测量数据转化得到轴力值，并且需要得到对应的频率，在此基础上就可以得到与钢筋有关的时间变化曲线，从中分析可以得到开挖距离与钢筋应力等因素对施工造成的影响。在获取和绘制应力值点时，需要严格按照比例将其展现在桩体横截面图上，并将各个点连接起来，最后可得到钢筋的应力分布状态图。

4 结束语

综上所述，在城市化进程中，人地关系更加紧张，高层建筑成为居民住宅的主要形式，然而深基坑开挖作为高层建筑施工基础，对基坑质量及安全要求甚高。出于对深基坑施工质量的高要求，应当严格落实基坑监测工作，采用先进的监测设备及手段，如自动化监测系统，并做好深基坑监测方案设计，在保证深基坑监测质量的同时，还要注重基坑监测成本的控制，进而更好地避免深基坑施工沉降问题发生，有力保障高层建筑安全。