建筑深基坑监测技术实例分析

祝 侃，桑超杰，李宗杰

（中国瑞林工程技术股份有限公司，江西 南昌 330000）

建筑深基坑地下室监测项目，临近水源，四周为现状道路及已建高层建筑，基坑支护施工技术难度大，安全风险更高。基坑工程施工中，工程的实际工况与设计理论状态往往差异较大，设计值不能全面、准确指导施工，必须进行第三方基坑监测。

本文结合工程实例，探讨工程中基坑监测技术方法的具体应用，总结数据处理和变形分析方法[1-3]。

1 工程概况

本基坑监测工程为房地产综合体，位于南昌市凤凰洲，四面均为现状道路（南侧有高层办公楼），东临赣江（最近处不足110m）。基坑面积约23850m2，二层地下室，周长约620m，基坑开挖深度7.60m，局部坑深达9.60m。基坑安全等级为“一级”，采用“土钉墙”+“SMW 工法桩”+“锚索”的组合支护方式。

2 监测项目及设备

2.1 监测项目

本工程设置监测项目如下：支护结构顶部水平位移及竖向位移；深层水平位移；锚索内力；地下水位；地表裂缝；周边地表、管线及道路竖向位移；巡视检查。

2.2 监测投入的仪器设备

投入本项目主要仪器设备：徕卡TS60 全站仪，标称精度（测角±0.5″；测距±(0.6mm+1ppm)）；天宝DiNi03 电子水准仪，标称精度（±0.3mm/km）；XB338-2 测斜仪（系统总精度：≤±2mm/30m）；JSC-1600 多功能频率采集仪；XBHV-10 水位计（最小读数1 mm）。

3 监测方案与应用

3.1 监测坐标系和高程基准的选择与建立

本工程实例地下室深基坑，大致呈长方形，基坑边线与坐标北方向不垂直。采集支护结构顶部水平位移数据，主要判断监测点相对基坑开挖边线的变形方向和趋势，而水平位移变形集中发生在垂直基坑开挖边线方向。若采用城市（南昌城建）坐标系，直接获取的坐标值，不能直接反映出监测点的变形情况，必须相对监测点所在基坑边进行坐标投影，转换成相对基坑的坐标平移量δX、δY；长此以往，将给基坑监测分析造成很大的计算工作。

本工程为矩形基坑，采用纵坐标轴(X)平行于基坑长边的独立坐标系，则横坐标轴(Y)垂直于基坑长边，纵坐标轴(X)垂直于基坑短边。测定基准点、工作基点的独立坐标，用工作基点的独立坐标作为起算数据进行监测，其位移量的偏差值将能直观反映监测点位移情况。高程基准采用假定高程。假定起算水准点高程，采用闭合水准测量方法，测定基准点及工作基点的水准高程。独立坐标系和高程基准测设的基准点、工作基点宜共点。

3.2 监测点布设

3.2.1 基准点、工作基点的布设

基准点应选设在3 倍基坑开挖深度影响范围以外的稳定区域，或利用已有稳定的施工控制点，布设时应充分考虑利于监测及便于保护。应至少布设三个基准点，布设成近似等边三角形网，其三角形内角不宜小于30°，组成监测基准网。另根据现场情况选设2～3 个工作基点。

3.2.2 监测点的布设

基坑支护结构顶部水平和竖向位移监测点宜共点。本工程采用“土钉墙”+“SMW 工法桩”+“锚索”的组合支护，土钉墙放坡坡顶及工法桩冠梁顶部均应布设水平和竖向位移监测点。

本工程深层水平位移测斜管，因“SMW 工法桩”施工工艺为“三轴搅拌桩+插H 型钢”，桩内无法埋设，考虑土体位移变形特性，测斜管埋设于支护桩顶冠梁与基坑周边土钉墙坡脚间土体中。

锚索内力监测点应设在设计计算受力较大且有代表性的位置，满足数量要求并在竖向上宜保持一致。各区域开挖深度不同，本工程锚索分上下两层。

有止水帷幕的支护结构，水位监测点宜布置在止水帷幕外侧约2m 处。水位监测管的埋置深度（管底标高）应控制地下水位之下3m～5m。本工程支护结构“SMW 工法桩”同时充当止水帷幕，在土钉墙坡顶钻孔埋设水位管，孔深14m。

在基坑开挖影响范围内，布设支护结构顶部、地表、管线和道路竖向位移监测点。一般采用直接法埋设监测点，管线竖向位移也可以采用间接法或套管法设置监测点。

3.3 监测技术及控制

3.3.1 水平位移监测的控制

水平位移工作基点数据采集使用闭合导线测量，监测点监测采用后视定向法，固定人员、仪器、测量方式和基准，使用徕卡TS60 全站仪进行观测。基坑变形趋势主要为朝向基坑内侧变形。各监测点初值应在不同时间段，至少采集2 次以上，每次采集4 测回有效坐标取均值，对比每次坐标值，确保误差值在3.0mm 以内，方可取各次均值为该监测点初值。监测期间，应现场对比各监测点位移变化，对有位移突变监测点应复测，同时检核人员方法仪器设备等观测条件是否变化，确保观测数据准确有效。

3.3.2 竖向位移监测的控制

竖向位移工作基点及监测点，使用Trimble DINI03 测量几何水准。本工程高程控制网高程值采用二等水准测量方法施测,水准观测按往、返测进行，高程初始值需至少经过2 次复测；施工监测期间定期对高程控制网高程值进行检测确保其稳定性。

3.3.3 深层水平位移的控制

测斜仪观测各深度处墙体或土体中预埋测斜管的深层水平位移。测斜管埋设及监测注意事项如下：埋设前应检查测斜管连接质量，测斜管孔应保证垂直度，测斜管与孔壁之间缝隙需用细砂回填密实；一般以上部管口作为深层水平位移相对基准点时，每次监测均应测定孔口坐标的变化且应不超过一定范围；测斜仪应下入测斜管底5～10min，待探头接近管内温度后再量测；测斜仪探头从管底，按0.5m 间隔依次拉出，记录各深度位移数值；每个监测方向均应进行正、反两次量测，两次量测结果符号相反，取绝对值均值作为该监测方向当次数据[4]。

3.3.4 锚索内力的控制

锚索计选择应根据索数、单索设计张拉力值计算锚索计设计应承受内力值为参考。锚索计应置于垫板和锚索夹具之间。使用千斤顶对锚索施加预应拉力，多功能频率采集仪应与锚杆张拉设备仪表相互标定，锚索施工完成后应对锚索计进行检查测试。监测前应试验验证多功能频率采集仪的准确性和精度。

3.3.5 地下水位的控制

地下水位监测通过钻孔埋设水位管，使用水位计，测量各时段稳定水位距管口深度；测定水位管管口高程，反算各监测期水位高程。水位管应在基坑降水前至少1 周埋设，并逐日连续观测水位并取得稳定初始值。

建筑深基坑临近水源，受降雨影响，地下水位变化很大，长时强降雨甚至会造成基坑外侧水位与基坑支护结构顶部平齐；此类基坑对止水帷幕要求较高，同时水位超高预警时，基坑周边应紧急降水。

3.3.6 基坑巡视

基坑监测工作重点在于防范预警，及早预判险情，控制风险源。常规可通过对监测数据的变形分析发现超过控制及预警值等异常情况；多数情况下，基坑巡视中发现如坡脚冒水、周边地表裂缝增大等征兆，或基坑周边堆载重物、强降雨导致水位暴涨等外部环境变化，都是基坑安全风险加大的指示标。

3.4 监测频率

监测项目阶段划分“基坑开挖前”、“基坑开挖至整体底板浇筑完成前”和“整体底板浇筑完成后至基坑回填完毕”三个阶段。第一阶段，各项监测点应采集初始值；第二阶段，大型基坑多分区域开挖、底板浇筑施工，基坑监测点应按照施工计划分区域分组，执行不同监测频率，此阶段为监测高风险期，应加强监测；第三阶段相对为监测低风险期，可适当降低监测频率。

3.5 监测控制与预警

基坑监测预警值应满足基坑工程设计、地下室结构设计以及周边环境被保护对象的控制要求。监测方案应通过建设单位、监理单位审核和基坑设计方认可，需综合考虑各项具体因素以确定控制值、变形速率和预警值。基坑报警主要参考监测数据累计值、速率及连续性变化；基坑出现明显危险征兆，结合经验，也应及时报警。

4 监测数据处理及变形分析

4.1 监测数据处理

（1）各监测期采集的监测数据，要保证基准条件一致，并且受外界环境条件（如气温、风力、人员、设备等）影响较小。监测数据相对初始值出现突变，应现场检核判断；不同时段，多次监测，查明是否为真实变形。

（2）监测数据剔除伪数据后，应根据真实数据分析变形大致趋势，考虑到仪器测量误差，直观体现当次监测数据无法反映真实变形情况，需长期监测数据综合分析取舍，依据变形趋势取值[5]。

4.2 监测变形分析

监测数据分析应摒弃唯数据论。根据设定的监测频率，参照控制与预警值，定期监测与巡视，互相参考，互为印证，准确把控基坑整体变形趋势。

5 结束语

统筹分析本工程实例，建筑深基坑地下室项目基坑设计、施工难度较大，危险源重多，风险较高。基坑监测除应保证监测方案合理、可靠、有效，更需恰当的数据处理方式和变形分析方法；真实反映基坑变形情况，用准确的监测成果指导施工实践，保证施工安全。统计基坑变形特征和规律，总结改进监测技术和方法，提升基坑监测专业能力。