黎小田

（長沙市城市建設(shè)科學(xué)研究院 湖南長沙 410000）

基坑水平位移監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用分析

黎小田

（長沙市城市建設(shè)科學(xué)研究院 湖南長沙 410000）

城市土地日益成為城市最重要的資源，伴隨著城市的發(fā)展日益迅速，但由于城市用地有限，建筑物必須向地下拓展空間，因此基坑越挖越深，涌現(xiàn)了大量的深基坑工程。某些工程基坑開挖深度較大，場地地下管網(wǎng)較多，環(huán)境條件復(fù)雜，一旦出現(xiàn)問題，必然帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡和不良的社會影響。如何保證基坑工程的安全成為工程師們?nèi)找骊P(guān)心的重大課題。

基坑開挖；水平位移；監(jiān)測技術(shù)

引言

現(xiàn)代建筑的基坑越挖越深，對深基坑工程進(jìn)行監(jiān)測，可以彌補(bǔ)設(shè)計(jì)中未考慮到的實(shí)際問題，確?；邮┕さ陌踩浔匾晕阌怪靡?。

1 平面控制網(wǎng)的布設(shè)

工程平面控制網(wǎng)一般分為測圖控制網(wǎng)和專用控制網(wǎng)，基坑監(jiān)測屬于專門用途控制網(wǎng)，故皆應(yīng)遵守控制網(wǎng)布網(wǎng)原則，即分級布網(wǎng)，逐級控制；要有足夠的精度；要有足夠的密度；要有統(tǒng)一的規(guī)格。大樓平面控制網(wǎng)布設(shè)概況如圖1所示。

圖1 中心大樓監(jiān)測平面點(diǎn)位圖

2 深層水平位移監(jiān)測方案

支護(hù)結(jié)構(gòu)周邊土體深部水平位移使用專用測斜儀進(jìn)行觀測，沿基坑周邊兩側(cè)每隔一段距離（開挖較深處適當(dāng)加密）布置一個側(cè)向變形（測斜）觀測橫斷面，在止水高壓旋噴樁樁身中埋設(shè)測斜管，測斜管長度比基坑支護(hù)樁長3～5m。觀測支護(hù)樁及土體在土方開挖及主體結(jié)構(gòu)施工期間的側(cè)向變形。

測斜管以鉆機(jī)成孔埋設(shè)，將測斜管埋入高壓旋噴樁體中，待管周土體與管體穩(wěn)定后用測斜儀觀測土體在不同深度的水平位移。埋設(shè)時測斜管的一對管槽應(yīng)盡量與可能出現(xiàn)的最大水平位移方向平行。從觀測管自下而上進(jìn)行觀測，每1m為一個測點(diǎn)，每次觀測讀數(shù)力求準(zhǔn)確。及時繪制出不同時間、不同深度土體的水平位移曲線。

基坑開挖過程中，基本上每天觀測一次，主體結(jié)構(gòu)底板澆搗完畢后每3～4d觀測一次，遇有支護(hù)結(jié)構(gòu)位移過大、支護(hù)面發(fā)生裂縫、鄰近地面不均勻沉降、未加支撐開挖等異常情況時適當(dāng)加大頻率，主體結(jié)構(gòu)施工完畢且土方回填完畢、基坑外土體或支護(hù)樁側(cè)向位移穩(wěn)定，即停止觀測。當(dāng)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的最大水平位移已大于30mm，或其水平位移速率已連續(xù)3d大于3mm/d時發(fā)出預(yù)警信號。

3 工作基點(diǎn)的布置埋設(shè)

該項(xiàng)目監(jiān)測點(diǎn)分為工作基點(diǎn)、校核基點(diǎn)和監(jiān)測點(diǎn)三類。采用假設(shè)坐標(biāo)系法，其基準(zhǔn)點(diǎn)的埋設(shè)需在基坑周圍較穩(wěn)定的區(qū)域完成，基準(zhǔn)點(diǎn)個數(shù)不應(yīng)少于3個。根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，該平面控制點(diǎn)布設(shè)9個，編號為SP01～SP09。其中SP01～SP06為校核基準(zhǔn)點(diǎn)，SP07～SP09為工作基點(diǎn)?？刂茀^(qū)域?yàn)檎麄€測區(qū)，為使測角、測距誤差在橫縱坐標(biāo)上均勻分布，監(jiān)測點(diǎn)網(wǎng)形為閉合導(dǎo)線網(wǎng)，引側(cè)外方向確立為施工用平面控制網(wǎng)。點(diǎn)位設(shè)置地點(diǎn)必須確保安全、穩(wěn)定，常用的方法是在地面埋設(shè)頂上刻畫“+”字形的鋼釘點(diǎn)。

3.1 基準(zhǔn)點(diǎn)的觀測及工作基點(diǎn)的穩(wěn)定性檢查

①儀器設(shè)備選用。工作基點(diǎn)測量采用徠卡TS30全站儀，其標(biāo)稱精度為測距1mm+1ppm，測角0.5″。②控制精度的要求平面控制網(wǎng)采用二級城市導(dǎo)線，其精度按照測量二級導(dǎo)線精度控制指標(biāo)執(zhí)行，具體為：測角中誤差±2"，點(diǎn)位中誤差±1mm，邊長中誤差1/1000mm。為了達(dá)到上述精度要求，監(jiān)測過程中原則上應(yīng)固定觀測人員及儀器，且必須保證每次測量成果嚴(yán)格平差。③以SP05，SP06，SP07，SP08為基準(zhǔn)點(diǎn)確定觀測基準(zhǔn)線，根據(jù)現(xiàn)場情況確定一基準(zhǔn)點(diǎn)為測站點(diǎn)。例如，圖1中SP07為測站點(diǎn)，SP08為檢查點(diǎn)，SP03為定向點(diǎn)。若基坑長度不大于200m，則假設(shè)SP07坐標(biāo)為（500，200），SP03，SP07方向?yàn)樽鴺?biāo)北方向，那么SP03為（500+d（SP03，SP07），200），δSP07SP03=0。

3.2 基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性檢查

對基準(zhǔn)點(diǎn)初次觀測時，應(yīng)在確?；鶞?zhǔn)點(diǎn)布設(shè)完成且相對穩(wěn)定之后進(jìn)行。在SP07點(diǎn)設(shè)站，SP03點(diǎn)做后視并置零。具體步驟為：首先，將全站儀照準(zhǔn)SP08測得一組角度值；然后順時針旋轉(zhuǎn)倒鏡照準(zhǔn)SP08；再按逆時針旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)SP03點(diǎn)，又測得一組角度值。觀測完一個測回后，再次正鏡照準(zhǔn)SP03并將角度盤值置為60°，按同樣的方法完成一測回；最后，把度盤讀數(shù)置為120完成一測回。平差這3個測回讀數(shù)求出δSP07SP08，并以其讀數(shù)作為角度檢查的一個依據(jù)。照準(zhǔn)固定建構(gòu)物的某部分，通過測量記錄下方向值，作為檢查該基準(zhǔn)點(diǎn)的參考方向。分別對這3條基準(zhǔn)邊進(jìn)行至少3測回的觀測，記錄下初始觀測的各邊長?？梢苑謩e在SP07，SP03，SP08設(shè)站測得各邊角值，使之構(gòu)成基準(zhǔn)網(wǎng)，通過每次檢查邊角的讀數(shù)來檢驗(yàn)基準(zhǔn)邊的穩(wěn)定性，并可求出網(wǎng)型參數(shù)，以此來保證每次數(shù)據(jù)的真實(shí)可靠。

4 監(jiān)測點(diǎn)的觀測

4.1 布點(diǎn)原則

水平位移監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)布置在圍護(hù)墻的周邊，其中部、陽角位置，須布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)。布點(diǎn)間距不宜大于20m，每一條邊的監(jiān)測點(diǎn)數(shù)不應(yīng)少于2個。在基坑冠梁上布設(shè)一組測點(diǎn)，共10個測點(diǎn)，編號為PD01～PD08。其中在監(jiān)測過程根據(jù)需要增加2個，編號為PD03-1，PD03-2。實(shí)際布點(diǎn)作業(yè)中，使用帶棱鏡卡槽頭的鋼筋埋入冠梁中，用混凝土固定使其牢穩(wěn)。

4.2 觀測與計(jì)算

觀測方法采用極坐標(biāo)法。在基坑圍護(hù)樁頂外側(cè)的平面控制點(diǎn)設(shè)觀測站，取遠(yuǎn)方50m外遠(yuǎn)離人車流的相對穩(wěn)定位置，彼此通視的控制點(diǎn)架設(shè)棱鏡定后視方向，每次6測回取平均值A(chǔ)，從而計(jì)算出該點(diǎn)本次位移量，將第一次位移量直到本次位移量求和，計(jì)算得出的數(shù)值即為該測點(diǎn)累計(jì)位移量。

4.3 監(jiān)測階段性成果

根據(jù)節(jié)水技術(shù)推廣研究中心大樓監(jiān)測工程進(jìn)度見表1，按照不同施工階段的監(jiān)測周期制訂監(jiān)測方案，實(shí)際測量中結(jié)合實(shí)時實(shí)地情況進(jìn)行作業(yè)，獲得階段性監(jiān)測成果。從2012年08月03 日～2013年4月16日基坑開挖至-12.4～-13.95m（歷時240d），基坑水平位移最大量PD05為21.1mm，平均為17.5mm；基坑噴漿支護(hù)至-12.4m，沉降基坑未出現(xiàn)涌土、流沙、管涌等現(xiàn)象，周邊也未出現(xiàn)地面裂痕，基坑邊坡的變化比較穩(wěn)定（如表2）。

表1 監(jiān)測頻率一覽表

表2 監(jiān)測項(xiàng)目預(yù)警值一覽表

4.4 監(jiān)測過程中的關(guān)鍵問題

（1）應(yīng)注意對測斜管埋設(shè)點(diǎn)的保護(hù)，在施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)測斜管被破壞的情況，而有些測斜管被破壞后受場地限制無法再次埋設(shè)，使監(jiān)測效果大打折扣。

（2）適當(dāng)安排監(jiān)測的頻率，應(yīng)集中安排在土方開挖至地下室底板澆筑的期間內(nèi)，尤其對經(jīng)常出現(xiàn)的未撐先挖現(xiàn)象，要加強(qiáng)監(jiān)測頻率，遇異常情況應(yīng)及時預(yù)警。

（3）在監(jiān)測過程中要注意對基坑周邊鄰近建筑物的觀測，確保鄰近建筑物的正常使用不受影響。

（4）若出現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)警值，應(yīng)及時報(bào)告建設(shè)單位，并建議采取補(bǔ)救措施，如停止開挖、設(shè)置臨時支撐、砂袋反壓、土方回填等。

（5）應(yīng)將土體深層水平位移測量結(jié)果與地表沉降、支護(hù)樁位移、支撐內(nèi)力、錨索內(nèi)力等監(jiān)測結(jié)果相互對照，判斷監(jiān)測數(shù)據(jù)是否失真，若失真，找出失真原因。

5 結(jié)束語

土體深層水平位移監(jiān)測作為基坑監(jiān)測技術(shù)的十分重要的一環(huán)，其可靠性和準(zhǔn)確性已得到了大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的證明，隨著精度更高的測斜儀器的不斷涌現(xiàn)，監(jiān)測理論的不斷完善，該監(jiān)測技術(shù)在基坑工程中必將發(fā)揮著越來越重要的作用。

[1]李恒楊.基坑水平位移監(jiān)測有關(guān)問題的探討[J].地礦測繪，2010，26（3）：8～9.

[2]范偉賢.深基坑位移監(jiān)測的方法[J].廣東建材，2006（4）：30～31.

[3]孫濤.淺析幾種建筑基坑水平位移監(jiān)測的方法[J].測繪與空間地理信息，2014，37（2）：201～202.

TU753

：A

：1673-0038（2015）05-0125-02

2015-1-5

黎小田（1982-），男，中級工程師，本科，主要從事工程測量工作。