【摘 要】文章詳細(xì)分析了高層建筑深基坑變形監(jiān)測(cè)及相關(guān)內(nèi)容，供同行參考。

【關(guān)鍵詞】高層建筑 基坑變形 監(jiān)測(cè)

1.基坑介紹

某4棟高層建筑，附有二屋地下室及人防工程，基坑周邊有眾多房屋，基坑邊緣離最近三間房屋距離分別為： 1.8m，樓4.2m，4m?；又?chē)€有不少城市建設(shè)設(shè)施如電纜、水管等。

2.監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)與監(jiān)測(cè)點(diǎn)

建立監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)的同時(shí)兼顧了施工放樣的需要。

2.1平面監(jiān)測(cè)網(wǎng)

由于建筑區(qū)內(nèi)周邊房屋密集，通視困難，因此采用了導(dǎo)線(xiàn)布網(wǎng)。受場(chǎng)地限制，在不受基坑變形影響的安全范圍內(nèi)布設(shè)的控制點(diǎn)（基準(zhǔn)點(diǎn)）看不見(jiàn)基坑，看得見(jiàn)基坑的控制點(diǎn)（工作點(diǎn)）不在安全范圍?？紤]到工作點(diǎn)容易變形或受到破壞，常需恢復(fù)或重新測(cè)定工作點(diǎn)，因此，在初次布設(shè)控制點(diǎn)時(shí)基準(zhǔn)點(diǎn)與工作點(diǎn)全部按四等一次布網(wǎng)共15個(gè)點(diǎn)，邊長(zhǎng)23～249m，導(dǎo)線(xiàn)網(wǎng)總長(zhǎng)2.0391m。以1點(diǎn)坐標(biāo)與1個(gè)方位角起算，平差計(jì)算后，最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差±2.5m，測(cè)角中誤差±1.7’，邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差1/44000～1/200000。

2.2高程監(jiān)測(cè)網(wǎng)

按一等水準(zhǔn)布設(shè)基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)7個(gè)（其中2個(gè)結(jié)點(diǎn)，1個(gè)起始點(diǎn)），閉合水準(zhǔn)線(xiàn)路總長(zhǎng)1.3 lm，精度評(píng)定為每公里水準(zhǔn)測(cè)量偶然中誤差±0.5m， 每公里水準(zhǔn)測(cè)量全中誤差±0.3m。

2.3監(jiān)測(cè)點(diǎn)

在基坑周邊土體、基坑周邊建筑物、支護(hù)樁上，布設(shè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)類(lèi)型分別有沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)、位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)、土體監(jiān)測(cè)點(diǎn)、支護(hù)樁監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

3.變形測(cè)量

3.1平面變形測(cè)量

由于場(chǎng)地狹小，通視困難，其他觀(guān)測(cè)方法不好采用，基坑支護(hù)樁監(jiān)測(cè)點(diǎn)、土體監(jiān)測(cè)點(diǎn)、房屋的監(jiān)測(cè)點(diǎn)均按照極坐標(biāo)法測(cè)量，觀(guān)測(cè)時(shí)水平角按照四等導(dǎo)線(xiàn)觀(guān)測(cè)要求，邊長(zhǎng)單向正倒鏡共6次讀數(shù)后取用平均值，加入紅外儀的相關(guān)改正計(jì)算。

3.2高程變形測(cè)量

沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)按照二等水準(zhǔn)要求測(cè)量，幾次測(cè)量結(jié)果的每公里水準(zhǔn)測(cè)量高差中誤差均小于±

1.3m，平差計(jì)算后的各點(diǎn)高差中誤差均在±O.2m內(nèi)。

4.測(cè)量結(jié)果的檢校

4.1平面基準(zhǔn)網(wǎng)

由于場(chǎng)地狹小，作為工作點(diǎn)使用的基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)先后受到施工影響產(chǎn)生位移或被破壞。監(jiān)測(cè)過(guò)程中，先后幾次重新補(bǔ)點(diǎn)恢復(fù)?；謴?fù)時(shí)仍然以四等平面要求測(cè)量，起始數(shù)據(jù)采用基準(zhǔn)網(wǎng)的點(diǎn)。幾次恢復(fù)工作點(diǎn)后平差計(jì)算結(jié)果的最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差均小于±1.5mm，最大測(cè)角中誤差±2.3”，最大坐標(biāo)閉合差均小于2mm，邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差l/48000～1/136000。

4.2平面變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)

對(duì)以極坐標(biāo)法測(cè)量的基坑支護(hù)樁監(jiān)測(cè)點(diǎn)，仍按四等平面要求，將全站儀架在以極坐標(biāo)法測(cè)定過(guò)的支護(hù)樁監(jiān)測(cè)點(diǎn)上，后視測(cè)定過(guò)的支護(hù)樁監(jiān)測(cè)點(diǎn)，測(cè)量基坑對(duì)面的支護(hù)樁監(jiān)測(cè)點(diǎn)，檢查基坑支護(hù)樁兩監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的直接距離。檢查結(jié)果為檢測(cè)點(diǎn)間平均距離為70m，直接量取的邊長(zhǎng)與在四等基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)上測(cè)得的坐標(biāo)反算邊長(zhǎng)比較，較差最大為1.6mm；直接測(cè)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間水平角與坐標(biāo)反算水平角的最大夾角較差為7’’。

4.3高程基準(zhǔn)網(wǎng)

以二等水準(zhǔn)測(cè)量各高程監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，聯(lián)測(cè)了3個(gè)一等高程基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)，以2個(gè)點(diǎn)作起算，平差計(jì)算后，剩余的一個(gè)一等高程基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)的平差數(shù)據(jù)，與已知的一等水準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較差O.1 mm。

5.監(jiān)測(cè)結(jié)果與作用

5.1支護(hù)樁

當(dāng)支護(hù)樁水平位移達(dá)到報(bào)警值時(shí)，減少了報(bào)警地段的監(jiān)測(cè)間隔時(shí)間，設(shè)計(jì)施工上采取了硬化地面、減少地面滲水、加強(qiáng)地下水的排放、清除該地段上堆放的材料以減輕載荷、加設(shè)預(yù)應(yīng)力錨桿等措施。加設(shè)預(yù)應(yīng)力錨桿后，將水平位移的極限值控制在60mm內(nèi)。采取了上述措施后，當(dāng)基坑開(kāi)挖到坑底時(shí)，支護(hù)樁水平位移累計(jì)值最大達(dá)到59mm后，不再繼續(xù)位移而趨于穩(wěn)定，基坑施工繼續(xù)進(jìn)行。

5.2周邊土體

隨著基坑的逐步挖深，采取放坡土釘掛網(wǎng)噴砼支護(hù)方法的土體向基坑內(nèi)發(fā)生緩慢位移。在基坑挖深到設(shè)計(jì)深度的2/5時(shí)，位移5mm。因該地段需建施工用房與堆放施工材料會(huì)增加該地段載荷，建施工用房前挖走了該地段高約2.5m的土方，減少了該地段的載荷。載荷減少后，該地段土體的位移趨于平穩(wěn)，直到基坑施工結(jié)束，新發(fā)生的土體位移累計(jì)不到3mm。

5.3周邊地下設(shè)施

由于基坑周邊地下設(shè)施覆蓋在混凝土下，開(kāi)挖工作量與開(kāi)挖難度大，特別是地下電纜的開(kāi)挖難度大，因而不容易對(duì)地下設(shè)施進(jìn)行直接監(jiān)測(cè)，而采取了對(duì)其地段的土體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)該地方土體變化間接判定地下設(shè)施的沉降與位移狀況，當(dāng)其地段的土體沉降或位移達(dá)到報(bào)警值時(shí)，再進(jìn)行有目標(biāo)的開(kāi)挖出地下設(shè)施后，對(duì)地下設(shè)施進(jìn)行直接的沉降與位移監(jiān)測(cè)。

實(shí)際監(jiān)測(cè)結(jié)果為大多地段的土體位移未達(dá)報(bào)警值，少數(shù)地段的土體位移快達(dá)到報(bào)警臨界值時(shí)趨于平穩(wěn)，未進(jìn)行地下設(shè)施的開(kāi)挖工作，因而未在施工過(guò)程中因地下設(shè)施位移和沉降而增加其他的設(shè)計(jì)施工措施。到基坑施工結(jié)束，土體內(nèi)埋設(shè)的地下水管、地下煤氣管、地下電纜等地下設(shè)施均處于安全狀態(tài)，所有地下設(shè)施運(yùn)行正常。

5.4建筑物的位移與沉降的關(guān)聯(lián)

離基坑近的周邊房屋是重點(diǎn)監(jiān)測(cè)對(duì)象，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，所有房屋沉降均在允許范圍內(nèi)，房屋外觀(guān)正常。

以極坐標(biāo)法對(duì)已有房屋的平面監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了首次測(cè)定后，不需對(duì)所有的平面監(jiān)測(cè)點(diǎn)再進(jìn)行觀(guān)測(cè)，而是根據(jù)沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)沉降量較大所在房屋的平面點(diǎn)進(jìn)行再觀(guān)測(cè)。對(duì)兩基坑之間一棟7層樓監(jiān)測(cè)的變形數(shù)據(jù)見(jiàn)下圖。

當(dāng)最大累計(jì)沉降為5.4mm時(shí)，對(duì)該房屋所在的平面點(diǎn)B西和B東進(jìn)行了再次觀(guān)測(cè)，B東的坐標(biāo)變形值為0，B西的坐標(biāo)變形值J為6mm、Y為-1mm。該房屋為磚混結(jié)構(gòu)，以東西方向不均勻沉降差計(jì)算的傾斜角 =arctan（（5.4-0.5））/54000）=0。0 7’ 19’’，由傾斜角 引起的房頂變形值應(yīng)為 ；以南北方向不均勻沉降差計(jì)算的傾斜角 由傾斜角 引起的房項(xiàng)變形值應(yīng)為

由此可見(jiàn)，當(dāng)平面監(jiān)測(cè)與沉降監(jiān)測(cè)達(dá)到一定的精度時(shí)，由沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降數(shù)據(jù)推算一定高度內(nèi)房屋的傾斜角和平面位移，與直接觀(guān)測(cè)的房屋平面位移結(jié)果有一定的吻合性，推算結(jié)果還與兩沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的距離有一定的關(guān)系。當(dāng)觀(guān)測(cè)對(duì)象較高（如高聳的房屋與煙囪等），應(yīng)考慮受日照、溫度、風(fēng)力影響發(fā)生的傾斜、扭曲等復(fù)合變形，單純依靠由沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降數(shù)據(jù)推算建筑物的傾斜角和平面位移，其推算結(jié)果與實(shí)際結(jié)果會(huì)有不同程度的差異。

6.結(jié)果的相關(guān)探討

由于變形觀(guān)測(cè)的數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的相對(duì)性，始終采用同一儀器、固定測(cè)站和后視點(diǎn)、固定水準(zhǔn)路線(xiàn)進(jìn)行觀(guān)測(cè)具有較好效果。

導(dǎo)線(xiàn)網(wǎng)布點(diǎn)具有較強(qiáng)的靈活性與適用性，在建筑物密集和通視困難的城建區(qū)常常難以避免導(dǎo)線(xiàn)邊長(zhǎng)不均勻、邊長(zhǎng)端點(diǎn)高差過(guò)大、圖形不理想等情況，作為基準(zhǔn)網(wǎng)時(shí)應(yīng)將導(dǎo)線(xiàn)網(wǎng)增加適量的結(jié)點(diǎn)，增加圖形強(qiáng)度，使以后采用同級(jí)恢復(fù)控制點(diǎn)時(shí)能得到較好的數(shù)據(jù)成果，不至于使監(jiān)測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生的前后數(shù)據(jù)誤差掩蓋位移值，能真實(shí)反映出監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)際變動(dòng)值。

以布設(shè)合理的沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，且達(dá)到較高精度的沉降數(shù)據(jù)，推算一定高度內(nèi)建筑物的傾斜角和平面位移，其結(jié)果有一定的吻合性。可結(jié)合沉降數(shù)據(jù)對(duì)房屋進(jìn)行有具體目標(biāo)及重點(diǎn)位置的位移監(jiān)測(cè)，確定建筑物的傾斜與位移值。當(dāng)觀(guān)測(cè)對(duì)象發(fā)生傾斜、扭曲等復(fù)合變形時(shí)，可由沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降數(shù)據(jù)推算建筑物的傾斜角和平面位移，分離出由沉降帶來(lái)的變形值后，再分析受日照、溫度、風(fēng)力等影響發(fā)生的傾斜、扭曲變形。

在通視困難及場(chǎng)地狹小地方，采用其它監(jiān)測(cè)方法難以具備條件時(shí)，以極坐標(biāo)法測(cè)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)，具有較大的靈活性。測(cè)角精度與邊長(zhǎng)精度的要求應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)象的要求確定，應(yīng)控制邊長(zhǎng)長(zhǎng)度，控制點(diǎn)位誤差在要求范圍。根據(jù)歷次監(jiān)測(cè)結(jié)果，求出監(jiān)測(cè)對(duì)象的相對(duì)位移與累計(jì)位移，必要時(shí)可將位移值分解成其它所需方向的位移值。

有支護(hù)樁鎖口梁的基坑監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)以布設(shè)在支護(hù)樁上為主。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)間間距一般lOm，拐彎處應(yīng)布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，還應(yīng)視監(jiān)測(cè)地段的建筑物狀況、地質(zhì)狀況、基坑形狀等適當(dāng)調(diào)整點(diǎn)位，觀(guān)測(cè)時(shí)可采用普遍監(jiān)測(cè)與重點(diǎn)監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方法。

一般來(lái)說(shuō)，對(duì)地下設(shè)施的變形監(jiān)測(cè)應(yīng)是對(duì)地下設(shè)施直接進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但對(duì)所有監(jiān)測(cè)的地下設(shè)施開(kāi)挖，工作量太大。由于土體有不同程度的可塑性，淺埋的、依靠土體支撐的一般地下設(shè)施，變形值一般不會(huì)大于土體變形值。采取對(duì)淺埋的一般地下設(shè)施地段的土體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)土體變形間接判定地下設(shè)施的變形狀況，只對(duì)變形達(dá)到報(bào)警值的地下設(shè)施進(jìn)行開(kāi)挖后，對(duì)開(kāi)挖出的地下設(shè)施進(jìn)行直接變形監(jiān)測(cè)的方法，可以節(jié)省大量的開(kāi)挖工作量。

在支護(hù)樁與房屋之間的土體中布設(shè)適量的土體監(jiān)測(cè)點(diǎn)，既可監(jiān)測(cè)基坑邊土體，也可間接監(jiān)測(cè)土體內(nèi)淺埋的一般地下設(shè)施，還可作為房屋變形的間接監(jiān)測(cè)點(diǎn)。深埋監(jiān)測(cè)點(diǎn)的混凝土中應(yīng)加入適量的鋼筋，保證監(jiān)測(cè)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，期望能反映出監(jiān)測(cè)土體的沉降和側(cè)向位移，盡管這種反映不能完全準(zhǔn)確的反映出不同土層的不同變化，但作為一般建筑物的監(jiān)測(cè)或?qū)ζ渌ㄖ锏妮o助監(jiān)測(cè)手段，具有操作簡(jiǎn)單、省工的優(yōu)點(diǎn)，較之測(cè)斜儀還有對(duì)變化反應(yīng)靈敏和準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 馮志成，淺析數(shù)字測(cè)量在深基坑變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，2011