深基坑开挖边坡稳定性监测实施技术

王誉陶

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072）

0 引言

基坑分为深基坑和浅基坑，深度超过5m的称为深基坑。目前，我国建筑工程建设以深基坑为主。基坑深度增加，在一定程度上增加了基坑内部的受力，而且现阶段城市发展过程中出现了很多高层建筑和超高层建筑，为了满足这些建筑的建设，基坑的深度也要相应提升，这更增加了深基坑受力变形的风险。所以，在深基坑施工的过程中，要严格做好变形监测工作。

1 深基坑开挖支护变形监测技术方法

1.1 静态变形监测方法

（1）垂直位移监测技术。垂直位移监测技术是深基坑静态变形监测方法中应用比较广泛的一种。监测工作人员可以利用三角高程测量、GPS高程测量和液体静力水准测量等方法，并辅助运用一些专业的测量仪器，如沉降仪等，完成对深基坑变形的监测。三角高程测量法是技术人员使用精密经纬仪和其他设备，遵循数学理论中的几何三角形原理，精确获取测量点和监测点之间的高度差，从而判断深基坑的变形程度。

（2）倾斜监测技术。这种监测方法比较多地应用在小面积深基坑变形监测中。过去，小面积深基坑变形主要用悬吊重锤的方法进行监测，这种方法能够判断出深基坑的倾斜程度。在某些深基坑外无法悬挂吊线的情况下，可以采用经纬仪投影、光学垂准和测水平角等方法来判断其倾斜程度。

（3）水平位移监测技术。在使用水平位移监测方法判断深基坑的变形时，还要针对深基坑的具体情况分别采用坐标法、视准线法、前后方交会法等，不同的实际情况下，科学地选择方法会达到更好的效果。比如，如果建筑物呈直线，会根据其横向使用视准线法来判断深基坑的形变。

（4）裂缝监测技术。深基坑在施工的过程中，可能由于不同的原因而产生形变，还有可能产生裂缝。在监测裂缝的变化时，技术人员可以在一些典型的裂缝上涂抹观测标志，标志通常包括金属标志和石膏标志。金属标志通常安置在裂缝两侧，并定期测量金属标志的间隔，以此来确定裂缝的变化情况。石膏标志一般使用在裂缝的两端，待石膏凝固后，用颜色明显的漆料将两端石膏连在一起，在其中喷涂一条直线，如果监测的对象裂缝发生变化，石膏就会开裂，漆料的宽度就能比较准确地反映裂缝的变化趋势[1]。

1.2 动态变形监测

常用的风振变形监测有以下几种方法：

（1）激光位移计自动测量法。监测人员可以利用这种方法将位移信号转变成光波信号，通过对光波信号的获取，监测人员可以通过波形的返回数值确定形变程度。

（2）GPS差分载波相位法。监测人员需要两台GPS机来使用这种方法进行测量，其中一台用来发射信号，应将其安置在楼顶，另一台用来接收信号，通常将其安置在一定距离之外的基站中。这两台GPS机需要保持在15min内不间断地记录数据，再将数据用专门的软件进行处理，计算出深基坑的位移。

2 工程概况

某建筑为26层框架剪力墙结构，设置一层地下室，采用管桩基础。基坑面积9800m2，周长390m，场地+0.00标高相当于11.20m（罗零标高，余同），场地整平标高11.50m，场地现状地面标高一般在10.50m，基坑开挖深度为6.40～7.00m，为深基坑。基坑东侧为规划路（现为空地）；基坑南侧为国税建设用地（现为空地）；基坑西侧为空地；基坑北侧现为市政道路，人行道下已敷设有市政供水、电力管道[2]。

2.1 地质情况

基坑开挖深度范围内主要土层如下：①素填土：松散，饱和，厚约3.69m；②淤泥质土：软塑，饱和，厚约3.39m；③中砂：饱和，稍密，厚约3.77m；④砾砂：饱和，稍密，厚约5.69m；⑤中砂：饱和，中密，厚约4.67m。

2.2 基坑支护结构

根据基坑场地的地质水文条件，设计主要采用放坡+单排SMW工法桩+一道环梁支撑进行支护。基坑采用的三轴搅拌桩截面直径为φ850mm，每根桩长15m，桩间距6m，内插长15m的HN700mm×300mm×13mm×24mm型钢，插一跳一。内支撑采用C30圆环混凝土支撑，支撑系统面标高为10.0m，冠梁GL：1.2m×0.8m、环梁ZC1：2.0m×0.8m、支撑梁ZC2：0.7m×0.8m。

根据设计单位的设计图纸，基坑工程北侧安全等级设计为一级，其余三侧安全等级设计为二级，基坑正常设计使用期限为1年。

按照《建筑基坑工程监测技术规范（GB 50497—2009）》规定，开挖深度超过5m或开挖深度虽未超过5m但现场地质情况和周围环境较复杂的基坑工程均应实施基坑工程监测。因此，建设方委托具备相应资质的监测单位对基坑支护工程实施现场监测[3]。

3 深基坑开挖支护现场检测

3.1 基坑坡顶水平位移监测

在基坑开挖前，根据设计图纸，在基坑四周坡顶埋设水平位移监测点，浇筑混凝土墩并埋设专用测量钉，共埋设19个点。监测点周边采用砌砖进行维护。基坑坡顶水平位移视现场实际情况采用视准线法、小角度法等方法进行监测。

3.2 坡顶沉降位移监测

在位移监测前，在基坑四周坡顶埋设沉降位移监测点，浇筑混凝土墩并埋设专用测量钉，如图1所示。

图1 坡顶沉降位移监测点

整个基坑周边共布置19个点，采用砌砖进行维护。位移监测时根据预先埋设的基准点进行。

3.3 深层土体水平位移监测（测斜管）

在基坑开挖前，根据设计图纸要求，在基坑开挖边界线1m左右埋设测点，采用钻孔法埋设19根测斜管（PVC管），管径70mm。测斜管每根长度18m，管与孔壁之间用细砂填充密实，管顶管底加盖，防止杂物进入，管顶高出地面20～30cm。在测斜管旁边用砌砖维护。深层土体水平位移用测斜仪进行测试，步长0.5m，倒序测读，每次监测均测读2次（正向与反向），以减小监测误差[4]。

3.4 冠梁及支撑梁内力监测

冠梁及支撑梁施工时，根据设计图纸要求，在冠梁及支撑梁上布置12个应力监测点。冠梁及支撑梁钢筋加工安装好后，在钢筋笼上下位置对称埋设应力计，应力计绑扎在钢筋上，应力计缆线外穿细塑料管，安置于两根钢筋之间，并用绑扎线固定。

钢筋应力计在基坑监测中主要用来测量围护结构的弯矩，结构一侧受拉，另一侧受压，相应的钢筋应力计与其相对应。测得钢筋应力计钢弦频率，再由频率换算成钢筋应力值，核算出整个混凝土结构所受的弯矩。

3.5 冠梁水平位移监测

根据设计图纸，在冠梁顶部埋设专用测量钉，作为冠梁水平位移监测点，共埋设18个点，并用红油漆醒目标注。冠梁水平位移视现场实际情况采用视准线法、小角度法等方法进行监测[5]。

3.6 已有建筑物、道路沉降监测

根据设计图纸埋设专用测量钉，沿道路共布置7个沉降监测点。因本工程基坑东侧、西侧、南侧现均为空地，北侧现为市政道路，故在基坑施工过程中，根据预先埋设的测量基准点，重点对北侧的市政道路进行沉降监测。

3.7 地下水位监测

为掌握基坑开挖过程中地下水位的变化情况，根据设计图纸要求在基坑坡顶埋设2个地下水位监测点，每根水位管长度为10m，采用水位计进行观测。

3.8 支承柱沉降监测

根据设计图纸在每根支承柱上埋设专用测量钉，共布置42个沉降监测点；根据预先埋设的测量基准点进行比照监测。

在基坑施工监测过程中，监测单位的每一次监测均应采用同一方法进行，具体要求如下：①固定监测人员；②同一监测项目使用同一监测仪器和设备；③同一监测项目采用相同的观测路线和观测方法；④同一监测项目在基本相同的环境和条件下监测[6]。

4 结语

随着我国建筑工程的发展，深基坑的施工也相应提高了要求。深基坑的变形监测工作在受到更高重视的情况下，监测人员也要提高认识，根据深基坑的具体情况采用不同的变形监测技术，确保监测结果的准确性，为建筑工程后续施工的进行创造良好的条件。