基坑测斜监测技术实例探究

蔡在宁 姜广州

(1.张家口市鼎力岩土治理有限公司，河北 张家口 075000；2.张家口市金石岩土工程技术有限公司，河北 张家口 075000)

0 引 言

随着经济的不断发展，城市基础建设规模不断扩大，高层及超高层建筑高度越来越高，随之对地下开挖深度及质量要求也越来越高，由于施工建设环境复杂，影响安全因素较多，因此实时了解建筑施工支护结构及变形情况显得尤其重要[1-3]，测斜监测作为一种安全监测手段，可以很好的补充施工设计方案，确保施工建设安全高效的进行.

国内学者关于基坑监测均进行了大量的研究，张俊仁[4]等以首都机场深基坑工程实例为研究对象，分别对基坑边坡水平，竖向位移支护结构内力进行了详细监测分析，结果表明：基坑监测技术具有安全可靠，科学高效的特点；张伟[5]等探究了当前基坑监测工程研究现状，在此基础上剖析了基坑监测的特点，并结合工程实例给予验证，为施工监测提供了合理化建议；徐杨青[6]、杨佳[7]等针对基坑监测数据的多与杂问题，均开发了相关监测数据处理软件，该软件系统可以在保证数据准确无误的前提下提高数据处理速度，分类更加合理，推动了施工监测技术的科学高效发展.

基于以上研究发现，涉及测斜监测基坑边坡水平位移偏差的研究相对较少，因此本文以张家口地区“天人大厦”基坑项目为研究对象，通过对具体监测数据进行分析探究，以评价测斜监测手段的价值.

1 工程概况

拟建“天人大厦”呈半环形，长约48～93m，宽约29m，包括建筑高层主体结构和裙楼两部分，其中主体部分采用框剪结构筏板基础，拟建23～28层，总高度约69～84m，裙楼部分采用框架结构独立基础，拟建6层，总高度约为18m，地下结构拟建2层，基础埋深为10.2m，拟开挖基坑深度为13m.

该项目工程重要性等级、场地等级及地基等级均为二级，工程勘察等级为乙级.场地岩性上部为杂填土和粉土，下部为河流冲积之卵石层，其间分布有细砂亚层，自上而下总体可分为四层.

2 测斜监测目的

2.1 及时为施工建设提供反馈信息

地基土开挖一般为分层分段进行，通过不断地实时测斜监测，可以在第一时间了解基坑横向位移变形情况，通过与基坑设计中不同开挖深度时的横向累计位移预警值比较，确定当前开挖是否安全，从而确定是否继续开挖.

2.2 作为改进设计与施工方案的依据

由于基坑开挖场地环境复杂多变，开挖过程中不可避免的出现设计中未考虑到的地质条件，测斜监测数据的变化趋势可以大致定位当前场地开挖问题，从而依据监测数据改进开挖设计方案，及时解决问题，确保施工建设的安全高效进行.

2.3 作为科学性施工的凭证

从古到今，施工建设周边环境较为复杂，后期问题较多且棘手，极易引起施工单位与其它个体或单位的法律纠纷，此时，一份详细完整的监测报告可作为科学施工的有力凭证，从而最大程度避免不必要的事情发生.

3 测斜监测原理及方案

3.1 监测原理

如图1所示，测斜仪探头存在上、下滑轮，两滑轮中心点的直线距离定义为量测间距L，L值为已知值，通过测斜仪测得各量测区段测斜管与铅垂线夹角θ，从而根据下式(1)确定各量测区段的水平位移，根据下式(2)确定水平累加位移值.

图1 测斜监测仪器及原理图

Xi=Lsinθi

(1)

(2)

式中：Xi：第i量测区段的相对水平位移值；X：水平累加位移值；θi：第i量测段测斜管与铅垂线夹角.

3.2 监测方案

本项目共设六个测斜孔，分别布置在场地开挖较深或临近高层建筑附加压力较大位置处，根据地基条件将测量孔深设为23m，监测过程中，首先将测斜仪探头滑轮沿着测斜导管轨道缓慢下滑，直到下沉到指定深度，待测斜记录仪数据波动稳定后开始采集数据.本项目中，测斜探头自下而上每上升0.5m采集一次数据，采集完毕后处理数据，确定各量测区段当日水平位移偏差及累计水平位移偏差，从而指导施工.

测斜监测中采用正负方向监测，如图2(a)所示，同支点滑轮为面向基坑侧较高，背向基坑侧较低，此时测读数据时，测斜探头向基坑侧倾斜时为正值，背向基坑侧倾斜时为负值，如图2(b)所示，与其方向相反.由此确定以图2(a)方向监测时视为正方向，以图2(b)方向监测时视为负方向.正负方向监测时相同深度处采集数据分别相加确定校核值，从而校检采集数据的准确性.

图2 测斜仪监测方向布置图

4 测斜监测数据分析

为了确定基坑开挖深度对各测点不同深度处的水平位移偏差的影响规律，本文以基坑开挖深度1m为递增分别监测2～13m各测点对应深度处的水平位移偏差值，且为了提高监测数据的稳定性，当日监测时对各测点进行至少三组平行监测，并保持监测周期为一天，实时观测各测点不同深度水平位移变化情况.

针对此项目，为了更详细的区分开挖深浅及开挖深度保持稳定时对各测点不同深度水平位移偏差影响规律，定义基坑开挖深度在1～7m之间施工时为监测前期，基坑开挖深度在7～13m之间施工时为监测中期，基坑开挖深度在达到设计开挖深度并保持此深度监测时为监测后期，本文以测斜孔1、3、5为例进行分析，以此分别对其三个监测时期进行测斜监测数据分析.

4.1 监测前期数据分析

监测前期监测结果如图3所示，其中图a、b、c分别表示测斜孔1、3、5对应测点处的不同开挖深度水平位移偏差图.

图3 监测前期各测孔处不同开挖深度水平位移偏差图

如图3分析可知，测孔1、3、5中，孔1测点监测数据相对于其它测孔受开挖深度影响较大，孔3与孔5测点监测数据相差不大，这是由于测孔1处临近超高层建筑，附加压力较大，基坑开挖时，对其影响较大，孔3与孔5测点工程地质情况及周边环境相差较小，因此监测数据差异性较小；各测孔不同开挖深度处水平位移偏差较小，基本保持在-1mm～1mm之间波动，且各测孔深度在15～23m之间进行监测时水平位移偏差几乎不受开挖深度的影响.

4.2 监测中期数据分析

监测中期监测结果如图4所示，其中图a、b、c分别表示测斜孔1、3、5对应测点处的不同开挖深度水平位移偏差图.

如图4分析可知，相对于施工前期，各测孔不同开挖深度处水平位移偏差均增大，基本保持在-1mm～4mm之间波动，且各测孔深度在15～23m之间进行监测时水平位移偏差依然保持稳定不变，由此可知，开挖深度较深时，开挖深度的变化对水平位移偏差影响较大，且开挖深度越大，水平位移偏差越大.

4.3 监测后期数据分析

监测后期监测结果如图5所示，开挖深度已达到设计深度，本文以十天为一个监测分析周期，以此分析各测孔在稳定开挖深度时测孔不同深度处的水平位移偏差规律，其中图a、b、c分别表示测斜孔1、3、5对应测点处的不同监测日期水平位移偏差图.

图5 监测后期各测孔处不同监测日期水平位移偏差图

如图5分析所示，不同监测时间，各测孔不同深度处水平位移偏差关系曲线趋势保持一致，由此可知，当基坑开挖到设计深度且保持此深度不再继续开挖时，各测孔不同深度处水平位移偏差值不再随着时间的增长而出现蠕性变形；水平位移偏差值在0mm～10mm随距地表深度的减小而增大，由此可知，距地表深度越小，水平位移偏差值越大.

综上所述，此项目开挖到设计深度时累计最大水平位移偏差仅为10mm，由此可知，此项目支护结构安全可靠，施工建设科学合理.

5 结 论

基于以上研究得出如下结论：

(1)当基坑开挖周边环境存在诸如高层及超高层建筑等附加压力较大的建筑物及构筑物时，临近基坑边坡水平位移偏差较大，建议对其增加支护措施，加大支护强度.

(2)基坑开挖深度较浅时，基坑不同开挖深度对基坑边坡水平位移偏差影响较小；开挖深度较深时，开挖深度的变化对水平位移偏差影响较大，且开挖深度越大，水平位移偏差越大.

(3)开挖深度对其深度以下较深位置深度处水平位移偏差几乎没有影响.

(4)距地表深度越小，基坑边坡水平位移偏差值越大.