原 濤（北京市地質(zhì)工程勘察院，北京100048）

北京某深基坑變形監(jiān)測(cè)方法實(shí)例分析

原 濤
（北京市地質(zhì)工程勘察院，北京100048）

目前國(guó)家和相關(guān)部門(mén)加強(qiáng)了對(duì)深基坑變形監(jiān)測(cè)的重視，深基坑變形監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)原理和監(jiān)測(cè)方法得到了一定的研究和發(fā)展。本文以北京某深基坑工程為研究對(duì)象，根據(jù)基坑周邊環(huán)境、工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件，依據(jù)相關(guān)規(guī)范并結(jié)合基坑特點(diǎn)制定了基坑變形監(jiān)測(cè)方案，描述了基坑監(jiān)測(cè)的各個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的內(nèi)容以及各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)位分布情況，對(duì)基坑土釘墻坡頂水平位移、土釘墻坡頂豎向位移、護(hù)坡樁坡頂水平位移、護(hù)坡樁坡頂豎向位移、深層水平位移、土釘及錨桿拉力、地下水位的監(jiān)測(cè)方法及監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，本基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和方法適當(dāng)，能夠真實(shí)準(zhǔn)確地反映基坑的變形情況，基坑變形存在一定的規(guī)律性，其監(jiān)測(cè)方法和變形規(guī)律，對(duì)其他深基坑變形監(jiān)測(cè)的實(shí)施和研究，具有一定的參考價(jià)值和意義。

深基坑；變形監(jiān)測(cè)；變形分析

1　工程概況

1.1工程簡(jiǎn)介

本工程位于北京市朝陽(yáng)區(qū)百子灣地區(qū)，建設(shè)場(chǎng)地呈矩形，南北長(zhǎng)約400m，東西寬約340m，總用地面積約為136916m2。本工程以住宅、配套公建及地下車(chē)庫(kù)為主，主要包括11棟住宅樓、4套配套公建、1個(gè)地下車(chē)庫(kù)。周邊建筑物已拆遷完畢，無(wú)建筑物，場(chǎng)地空曠。

1.2工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件

根據(jù)工程地質(zhì)勘查報(bào)告，建設(shè)場(chǎng)區(qū)按成因年代分為人工堆積層、新近沉積層和一般第四紀(jì)沖洪積層3大類，按地層巖性進(jìn)一步分為8個(gè)大層。 建設(shè)場(chǎng)地內(nèi)的潛水普遍分布，含水層主要為細(xì)砂④層，透水性較好，由于受場(chǎng)地挖土施工致使地面標(biāo)高變化的影響，地下水埋深差別較大，水位埋深為3.50～16.30m，靜止水位標(biāo)高為19.26～21.67m?？辈炱陂g承壓水也是普遍分布，含水層主要為中細(xì)砂⑥層，水頭高度為一般為3～5m，最大水頭高度可達(dá)7m左右。受挖土施工導(dǎo)致的地面標(biāo)高變化影響，承壓水水位埋深差別較大，水位埋深為12.30～24.00m，靜止水位標(biāo)高為11.11～12.98m。隨上部隔水層粉質(zhì)粘土⑤層的厚度及標(biāo)高變化，其承壓性隨之變化，總體上西北部承壓性水頭稍高，東南部略低。

2　基坑支護(hù)方案及監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

2.1基坑支護(hù)方案

為節(jié)約施工空間，保護(hù)臨近構(gòu)筑物和地下設(shè)施，減少基底回彈，利用支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行地下水控制，需選擇有效的支護(hù)方式（李?yuàn)^強(qiáng)，2005）。本工程基坑開(kāi)挖深度約為16m，其中基坑北側(cè)上部1.1m采用放坡掛網(wǎng)噴砼支護(hù)，下部采用護(hù)坡樁+錨桿的支護(hù)形式，基坑?xùn)|側(cè)、南側(cè)和西側(cè)分別采用上部7.50m土釘墻，下部護(hù)坡樁+錨桿的支護(hù)形式。根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB50497-2009）規(guī)定，本基坑為一級(jí)基坑。

2.2監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

綜合考慮本工程的地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件，以及基坑周邊環(huán)境對(duì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的影響，并依據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，確定本基坑的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為：①基坑土釘墻坡頂水平位移監(jiān)測(cè)；②基坑土釘墻坡頂豎向位移監(jiān)測(cè)；③基坑護(hù)坡樁樁頂水平位移監(jiān)測(cè)；④基坑護(hù)坡樁樁頂豎向位移監(jiān)測(cè)；⑤基坑深層水平位移監(jiān)測(cè)；⑥土釘及錨桿拉力監(jiān)測(cè)；⑦基坑地下水位監(jiān)測(cè)；⑧現(xiàn)場(chǎng)巡視檢查。

根據(jù)基坑工程的受力特點(diǎn)及由基坑開(kāi)挖引起的基坑結(jié)構(gòu)及周?chē)h(huán)境的變形規(guī)律（夏才初等，2001），布設(shè)各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，如圖1所示。

圖1　基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)示意圖Fig.1 Schematic diagram of the monitoring points

3　監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)及監(jiān)測(cè)方法

3.1水平、豎向位移監(jiān)測(cè)

本工程按照《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB50497-2009）中第5條監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置的具體相關(guān)要求共布設(shè)土釘墻坡頂水平、豎向位移一體監(jiān)測(cè)點(diǎn)100個(gè)，編號(hào)為PD001～PD100，護(hù)坡樁樁頂水平、豎向位移一體監(jiān)測(cè)點(diǎn)98個(gè)，編號(hào)為S001～S090，SJ01～SJ08，北側(cè)暗溝及地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)26個(gè)，編號(hào)為D01～D26。具體埋設(shè)方法為在土釘墻坡頂和護(hù)坡樁樁頂較為穩(wěn)固的地方用沖擊鉆鉆出深約20cm的孔，用稀釋的水泥漿填充，最后垂直放入強(qiáng)制對(duì)中裝置，頂部用工具抹平。

本工程基坑水平位移使用Leica TC1201 1″級(jí)電子全站儀進(jìn)行觀測(cè)，采用極坐標(biāo)法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如圖2所示。豎向位移使用Trimble Dini 12電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測(cè)，采用往返測(cè)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如圖2所示。在測(cè)量過(guò)程中，嚴(yán)格按照《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB50497-2009）中第6.2水平位移監(jiān)測(cè)和6.3豎向位移監(jiān)測(cè)的具體相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行作業(yè)，保證測(cè)量精度。

3.2深層水平位移監(jiān)測(cè)

采用數(shù)字式CX-901E 型測(cè)斜儀進(jìn)行深層水平位移監(jiān)測(cè)。具體測(cè)量方法：①用模擬測(cè)頭檢查測(cè)斜管導(dǎo)槽；②使測(cè)斜儀測(cè)讀器處于工作狀態(tài)，將測(cè)頭導(dǎo)輪插入測(cè)斜管導(dǎo)槽內(nèi)，緩慢地下放至管底，然后由管底自下而上沿導(dǎo)槽全長(zhǎng)每隔0.5m讀一次數(shù)據(jù)，記錄測(cè)點(diǎn)深度和讀數(shù)。測(cè)讀完畢后，將測(cè)頭旋轉(zhuǎn)180°插入同一對(duì)導(dǎo)槽內(nèi)，以上述方法再測(cè)一次，測(cè)點(diǎn)深度與第一次相同。③每一深度的正反兩讀數(shù)的絕對(duì)值宜相同，當(dāng)讀數(shù)有異常時(shí)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)測(cè)。本工程共布設(shè)10個(gè)深層水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

3.3土釘及錨桿拉力監(jiān)測(cè)

采用采用MSJ-3型錨索測(cè)力計(jì)和608A型振弦讀數(shù)儀進(jìn)行土釘及錨桿拉力監(jiān)測(cè)。具體測(cè)量方法：在錨桿加鎖之前按照技術(shù)規(guī)定把錨桿拉力計(jì)套在錨桿頂端，把拉力計(jì)的電纜引至方便正常測(cè)量的位置，然后用鎖扣鎖上固定，并進(jìn)行拉力計(jì)的初始頻率的測(cè)量，必須記錄在案，以后即可按要求開(kāi)始正常測(cè)量。本工程共布設(shè)12個(gè)土釘及錨桿拉力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分為上下2排，6個(gè)斷面。

3.4地下水位監(jiān)測(cè)

采用電測(cè)水位儀進(jìn)行地下水位監(jiān)測(cè)。具體測(cè)量方法：按四等水準(zhǔn)對(duì)水位觀測(cè)井的井口固定點(diǎn)進(jìn)行高程測(cè)定，每次測(cè)量井口固定點(diǎn)至地下水水面豎直距離兩次，當(dāng)連續(xù)兩次靜水位測(cè)量數(shù)值之差不大于±1CM/10M時(shí)，將兩次測(cè)量數(shù)值及其均值進(jìn)行記錄，根據(jù)記錄值進(jìn)行水位高程的計(jì)算，本次水位高程和上次水位高程的差值就是地下水位的變化量。本工程共布設(shè)8個(gè)地下水位監(jiān)測(cè)井。

4　監(jiān)測(cè)成果分析

通過(guò)獲取實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)資料，并對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行處理、分析，準(zhǔn)確判斷基坑的變化趨勢(shì)，確?；蛹爸?chē)h(huán)境的安全（羅順飛等，2012；黃志全等，2014；楊雪濤等，2014；劉浩等，2015）。由于本工程數(shù)據(jù)量較大，本文只對(duì)各監(jiān)測(cè)項(xiàng)的累計(jì)變化最大值進(jìn)行分析。

4.1土釘墻坡頂水平位移監(jiān)測(cè)

圖2　水平、豎向位移監(jiān)測(cè)Fig.2 Horizontal and vertical displacement monitoring

從監(jiān)測(cè)成果表中的數(shù)據(jù)可以看出：截止到2014年7月15號(hào)，土釘墻坡頂水平位移累計(jì)變化最大值為14.5mm，未達(dá)到設(shè)計(jì)報(bào)警值，該點(diǎn)為PD009監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其位于本基坑北側(cè)邊坡東部區(qū)域，其變化曲線見(jiàn)圖3。

從圖3可以看出：監(jiān)測(cè)點(diǎn)PD009相關(guān)區(qū)域在整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程中其變化前期呈緩慢變大，中期呈現(xiàn)上下波動(dòng)，后期呈趨于平穩(wěn)的發(fā)展態(tài)勢(shì)，整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程中變化值均未達(dá)到設(shè)計(jì)報(bào)警值，該區(qū)域邊坡發(fā)展態(tài)勢(shì)良好，邊坡安全。

4.2土釘墻坡頂豎向位移監(jiān)測(cè)

從監(jiān)測(cè)成果表中的數(shù)據(jù)可以看出：截止到2014 年7月15號(hào)，土釘墻坡頂豎向位移累計(jì)變化最大值為24.4mm，未達(dá)到設(shè)計(jì)報(bào)警值，該點(diǎn)為PD010監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其位于本基坑北側(cè)邊坡東部區(qū)域，其變化曲線見(jiàn)圖3。

從圖3可以看出：監(jiān)測(cè)點(diǎn)PD010相關(guān)區(qū)域在整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程中其變化前期呈緩慢增加，中期呈現(xiàn)上下波動(dòng)并增大，后期呈趨于平穩(wěn)的發(fā)展態(tài)勢(shì)，整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程中變化值均未達(dá)到設(shè)計(jì)報(bào)警值，該區(qū)域邊坡發(fā)展態(tài)勢(shì)良好，邊坡安全。

圖3　各監(jiān)測(cè)項(xiàng)累計(jì)變化最大值變化曲線圖Fig.3 Curve chart of the cumulative change maximum of various monitoring items

4.3護(hù)坡樁樁頂水平位移監(jiān)測(cè)

從監(jiān)測(cè)成果表中的數(shù)據(jù)可以看出：截止到2014 年6月30號(hào)，護(hù)坡樁樁頂水平位移累計(jì)變化最大值為14.1mm，未達(dá)到設(shè)計(jì)報(bào)警值，該點(diǎn)為S084監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其位于本基坑西側(cè)邊坡北部區(qū)域，其變化曲線見(jiàn)下圖3。

從圖3可以看出：監(jiān)測(cè)點(diǎn)S084相關(guān)區(qū)域在整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程中其變化前期呈緩慢變大，中期呈現(xiàn)上下波動(dòng)并增大，后期呈趨于平穩(wěn)的發(fā)展態(tài)勢(shì)，整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程中變化值均未達(dá)到設(shè)計(jì)報(bào)警值，該區(qū)域邊坡發(fā)展態(tài)勢(shì)良好，邊坡安全。

4.4護(hù)坡樁樁頂豎向位移監(jiān)測(cè)

從監(jiān)測(cè)成果表中的數(shù)據(jù)可以看出：截止到2014 年6月30號(hào)，護(hù)坡樁樁頂豎向位移累計(jì)變化最大值為8.9mm，未達(dá)到設(shè)計(jì)報(bào)警值，該點(diǎn)為S040監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其位于本基坑?xùn)|側(cè)邊坡中部區(qū)域偏南，其變化曲線見(jiàn)圖3。

從圖3可以看出：監(jiān)測(cè)點(diǎn)S040相關(guān)區(qū)域在整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程中其變化前期呈緩慢變大，中期和后期呈現(xiàn)上下波動(dòng)、平穩(wěn)的發(fā)展態(tài)勢(shì)，整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程中變化值均未達(dá)到設(shè)計(jì)報(bào)警值，該區(qū)域邊坡發(fā)展態(tài)勢(shì)良好，邊坡安全。

4.5深層水平位移監(jiān)測(cè)

從監(jiān)測(cè)成果表中的數(shù)據(jù)可以看出：截止到2014 年7月30號(hào)，深層水平位移累計(jì)變化最大值為5.17mm，未達(dá)到設(shè)計(jì)報(bào)警值，該點(diǎn)為4號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，深度為11.5m，其位于本基坑北側(cè)邊坡東部區(qū)域，其變化曲線見(jiàn)圖3。

從圖3可以看出：監(jiān)測(cè)點(diǎn)4—11.5該區(qū)域在整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程中其變化前期呈快速變大，中期呈先平穩(wěn)發(fā)展，后呈“V”形狀發(fā)展，最后又平穩(wěn)發(fā)展，后期呈快速變大的發(fā)展態(tài)勢(shì)，整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程中變化值均未達(dá)到設(shè)計(jì)報(bào)警值，該深度區(qū)域邊坡發(fā)展態(tài)勢(shì)良好，邊坡安全。

4.6土釘及錨桿拉力監(jiān)測(cè)

從監(jiān)測(cè)成果表中的數(shù)據(jù)可以看出：截止到2014 年6月30號(hào)，土釘及錨桿拉力監(jiān)測(cè)最大拉力值為189.39KN，未達(dá)到設(shè)計(jì)報(bào)警值，該點(diǎn)為第一排M05監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其位于本基坑西側(cè)邊坡中部區(qū)域，其變化曲線見(jiàn)下圖3。

從圖3可以看出：監(jiān)測(cè)點(diǎn)第一排M05相關(guān)區(qū)域在整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程中其拉力值前期呈緩慢變大，中期和后期趨于平穩(wěn)的發(fā)展態(tài)勢(shì)，整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程的拉力值均未達(dá)到設(shè)計(jì)報(bào)警值，該區(qū)域邊坡發(fā)展態(tài)勢(shì)良好，邊坡安全。

4.7地下水位監(jiān)測(cè)

從監(jiān)測(cè)成果表中的數(shù)據(jù)可以看出：截止到2014 年7月30號(hào)，地下水位監(jiān)測(cè)累計(jì)變化量最大值為28.5cm，在正常變化范圍之內(nèi)，該點(diǎn)為4號(hào)井，其位于本基坑北側(cè)邊坡東部區(qū)域，其變化曲線見(jiàn)圖3。

從圖3可以看出：監(jiān)測(cè)點(diǎn)4號(hào)井在整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程中其累計(jì)變化量前期呈快速增大，中期呈緩慢減小，后期逐步趨于平穩(wěn)的發(fā)展態(tài)勢(shì)，整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程中累計(jì)變化量的變化均在正常范圍內(nèi)，邊坡安全。

5　結(jié)論

（1）在基坑監(jiān)測(cè)過(guò)程中，本工程基坑的各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變化量均在正常變化范圍之內(nèi)，基坑護(hù)坡及支護(hù)均未發(fā)生過(guò)大位移和變形，基坑整體變形情況良好，未出現(xiàn)異常情況，基坑狀態(tài)穩(wěn)定，安全狀態(tài)良好。

（2）基坑的土釘墻坡頂水平位移與豎向位移變化趨勢(shì)以及護(hù)坡樁樁頂水平位移與豎向位移變化趨勢(shì)基本一致?？偟淖兓厔?shì)為前期緩慢變大，中期上下波動(dòng)并增大，后期趨于平穩(wěn)。

（3）季節(jié)的變化、降雨量的多少是引起水位變化的重要因素。止水帷幕的質(zhì)量是防止基坑涌水涌沙的重要保障。

（4）基坑一旦開(kāi)挖，支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和應(yīng)變都會(huì)不斷變化。本次監(jiān)測(cè)工作方法適當(dāng)，較準(zhǔn)確的反映了基坑和周邊環(huán)境的變形情況，并及時(shí)向有關(guān)單位和部門(mén)反饋了相關(guān)的變形監(jiān)測(cè)信息，順利完成了本工程的基坑監(jiān)測(cè)工作。

［1］李?yuàn)^強(qiáng). 基坑土釘支護(hù)的數(shù)值模擬及其預(yù)報(bào)系統(tǒng)［D］. 中南大學(xué)，2005.

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Analysis on Deformation Monitoring of a Deep Foundation Pit in Beijing

YUAN Tao
（Beijing Institute of Geological & Prospecting Engineering， Beijing， 100048）

At present， the state and the relevant departments have strengthened the deformation monitoring of deep foundation pit， the deformation monitoring principle and method of the deep foundation have been studied and developed. As the research object of a deep foundation pit in Beijing， the monitoring plan was scheduled according to the specifications and characteristics of the foundation by considering the surrounding environment， geological and hydrological condition. The contents of each monitoring project and the distribution of the monitoring points are described. And the monitoring method and data of the horizontal and vertical displacement of the top of soil nailing wall， horizontal and vertical displacement of the top of slope protection pile， deep horizontal displacement，bolt pulling force， and the underground water levels were analyzed. The results suggest that the monitoring project and method are appropriate， the deformation of the foundation pit has a degree of regularity， and the monitoring method and deformation law have a certain reference value and significance.

Deep foundation pit； Deformation monitoring； Deformation analysis

TU753

A

1007-1903（2016）01-0052-05

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.01.011

原濤（1986- ），男，碩士，工程師，主要從事基坑監(jiān)測(cè)和工程測(cè)量研究工作。電子郵箱：yt-533@163.com。