郁萬(wàn)祥

(甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局測(cè)繪勘查院，甘肅 蘭州　730060)

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高層建筑物基坑監(jiān)測(cè)方法探討*

郁萬(wàn)祥

(甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局測(cè)繪勘查院，甘肅 蘭州730060)

文章介紹了高層建筑物基坑監(jiān)測(cè)的方法，通過(guò)監(jiān)測(cè)及時(shí)整理分析了各項(xiàng)量測(cè)數(shù)據(jù)資料，判別監(jiān)測(cè)對(duì)象的安全等級(jí)狀態(tài)，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)反饋到施工中去，發(fā)揮監(jiān)測(cè)信息對(duì)施工的指導(dǎo)作用。對(duì)工程施工提出預(yù)測(cè)和預(yù)防措施，保證工程安全施工。

高層建筑物；變形監(jiān)測(cè)；監(jiān)測(cè)頻率；監(jiān)測(cè)周期；監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)

0　引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)、高層、超高層建筑不斷涌現(xiàn)，大型水利工程、城市地鐵不斷涌現(xiàn)有力的驗(yàn)證了這一切。深基坑工程具有造價(jià)高、施工難度大、面積大、深度大等特點(diǎn)，其穩(wěn)定性是非常重要的。深基坑的施工過(guò)程狀態(tài)始終是動(dòng)態(tài)變化的，而其本身就是一個(gè)極其復(fù)雜的空間系統(tǒng)，并且這個(gè)系統(tǒng)是由支護(hù)體系與周邊土體相互結(jié)合的多種介質(zhì)構(gòu)成的，所以要利用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)記錄分析，結(jié)果預(yù)測(cè)引導(dǎo)控制等重要手段來(lái)保證深基坑施工過(guò)程的穩(wěn)定性。

1　工程概況

晏家坪住房小區(qū)4#樓基坑周長(zhǎng)約136 m，占地面積1 208 m2。該工程地下開(kāi)挖深度為9 m。建成后樓高96.3 m，建筑面積16 602.79 m2。擬建建筑物為一類(lèi)高層住宅樓，地下2層，地上33層，為全現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。

基礎(chǔ)采用樁筏聯(lián)合基礎(chǔ)，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，建筑場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)，建筑抗震設(shè)計(jì)等級(jí)為丙類(lèi)，剪力墻抗震等級(jí)為一級(jí)，結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，建筑耐火等級(jí)為一級(jí)，建筑物結(jié)構(gòu)使用年限為50年。

2　監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)

根據(jù)監(jiān)測(cè)基坑的位置環(huán)境布設(shè)適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測(cè)點(diǎn)，具體布設(shè)如下：

1)基準(zhǔn)點(diǎn)選設(shè)在變形影響范圍以外且便于長(zhǎng)期保存的穩(wěn)定位置。使用時(shí)，應(yīng)作穩(wěn)定性檢驗(yàn)，并以穩(wěn)定或相對(duì)穩(wěn)定的點(diǎn)作為觀測(cè)變形的參考點(diǎn)。

2)工作基準(zhǔn)點(diǎn)選設(shè)在靠近觀測(cè)目標(biāo)且便于聯(lián)測(cè)觀測(cè)點(diǎn)的穩(wěn)定或比較穩(wěn)定的位置。如果工作基準(zhǔn)點(diǎn)是用于測(cè)定總體變形的，那么在使用前應(yīng)利用基準(zhǔn)點(diǎn)或者檢核點(diǎn)測(cè)定兩個(gè)層次的布網(wǎng)觀測(cè)的穩(wěn)定性。測(cè)定區(qū)段變形的工作基準(zhǔn)點(diǎn)可以直接用作起算點(diǎn)。每一個(gè)測(cè)區(qū)的基準(zhǔn)點(diǎn)不應(yīng)少于2個(gè)，每一個(gè)測(cè)區(qū)的工作基準(zhǔn)點(diǎn)不應(yīng)少于2個(gè)。

3)一般一個(gè)測(cè)區(qū)的水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)不少于3個(gè)；但在特殊情況，比如小測(cè)區(qū)，可以在確定穩(wěn)定性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后少于3個(gè)，但加上工作基準(zhǔn)點(diǎn)不能少于3個(gè)。對(duì)于水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)石的位置，一般要埋設(shè)在原狀土或基巖層當(dāng)中，在施工現(xiàn)場(chǎng)，建筑物最大寬度應(yīng)不小于點(diǎn)位與臨近建筑物距離的一半，而地基土壓縮層的深度應(yīng)該小于標(biāo)石深埋的深度。

根據(jù)基坑支護(hù)工程提供的資料，本基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目應(yīng)含基坑水平位移觀測(cè)、沉降觀測(cè)及邊坡的變形。沿基坑坑頂布設(shè)8個(gè)測(cè)點(diǎn)，東面二層建筑物上布設(shè)3個(gè)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)，共11個(gè)點(diǎn)，如圖1所示。

圖1　晏家坪住房小區(qū)4#樓基坑測(cè)點(diǎn)布置圖Fig.1　Foundation pit layout of measuring points at Yanjiaping housing district 4# building

監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)在基坑開(kāi)挖深度3倍范圍以外且不受施工影響的區(qū)域，本基坑開(kāi)挖深度為9 m，水平、豎向位移基準(zhǔn)點(diǎn)布置在離基坑27 m外處，編號(hào)為JD1、JD2，具體監(jiān)測(cè)布置點(diǎn)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整[1-3]。

3　監(jiān)測(cè)設(shè)備和監(jiān)測(cè)方法

根據(jù)工程等級(jí)質(zhì)量要求，結(jié)合實(shí)際情況采用相應(yīng)儀器和適當(dāng)?shù)臋z測(cè)方法[4-5]。

3.1監(jiān)測(cè)設(shè)備

觀測(cè)儀器使用日本拓普康GPT-7500全站儀，測(cè)角精度為1″，測(cè)距精度為±(2+2×10-6·D)mm。儀器已按時(shí)檢定，在有效期范圍內(nèi)使用，本次監(jiān)測(cè)由固定的監(jiān)測(cè)小組實(shí)施。

3.2監(jiān)測(cè)方法

監(jiān)測(cè)方法如下：

1)水平位移，采用極坐標(biāo)法進(jìn)行測(cè)量。在鄰近基坑邊的基準(zhǔn)點(diǎn)JD2上設(shè)站，以遠(yuǎn)離基坑的基準(zhǔn)點(diǎn)JD1定向，通過(guò)全站儀測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)與觀測(cè)基點(diǎn)之間的水平角度以及測(cè)站到觀測(cè)點(diǎn)的距離，計(jì)算觀測(cè)點(diǎn)的水平位移量。

2)垂直位移，采用電磁波測(cè)距三角高程測(cè)量。在基準(zhǔn)點(diǎn)上設(shè)站，單向觀測(cè)垂直角，高差計(jì)算公式為：

(1)

式中：D為三角高程測(cè)量邊的水平距離，單位為m；h為三角高程測(cè)量邊兩端點(diǎn)高差，單位為m；αv為垂直角；K為大氣垂直折光數(shù)；R為地球平均曲率半徑，單位為m；i為儀器高，單位為m；υ為覘標(biāo)高，單位為m。

在基坑開(kāi)挖前完成基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)，然后進(jìn)行位移觀測(cè)點(diǎn)及沉降觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)，并按閉合觀測(cè)線路建立位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)進(jìn)行初始值的測(cè)量。

3) 相對(duì)傾斜，采用差異沉降法。通過(guò)觀測(cè)建筑物上兩點(diǎn)間的沉降差及距離來(lái)計(jì)算傾斜量。相對(duì)傾斜值計(jì)算公式為：

(2)

式中：ΔSAB為相對(duì)傾斜值；SA、SB為傾斜段兩端觀測(cè)點(diǎn)A、B的沉降量；L為A、B間的水平距離。

4　監(jiān)測(cè)頻率及監(jiān)測(cè)報(bào)警值

4.1監(jiān)測(cè)頻率及監(jiān)測(cè)周期

監(jiān)測(cè)頻率的確定：

1)在基坑開(kāi)挖前需要測(cè)定初始值；

2)圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工期間每2d監(jiān)測(cè)一次；

3)基坑開(kāi)挖、澆筑墊層及底板時(shí)每1d監(jiān)測(cè)一次；

4)底板澆筑后每5d監(jiān)測(cè)一次；

5)澆筑頂板、回填結(jié)束后監(jiān)測(cè)結(jié)束；

6)當(dāng)變形超過(guò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或者場(chǎng)地的條件變化較大時(shí)，要加密觀測(cè)；

7)當(dāng)遇到大雨、暴雨等自然災(zāi)害時(shí)或者基坑荷載條件發(fā)生改變時(shí)，應(yīng)該及時(shí)增加監(jiān)測(cè)；

8)當(dāng)出現(xiàn)危險(xiǎn)事故征兆時(shí)，連續(xù)觀測(cè)。

監(jiān)測(cè)周期從建立監(jiān)測(cè)網(wǎng)開(kāi)始，直至土建工程做到±0.000。監(jiān)測(cè)于2012年4月23日開(kāi)始，至2012年8月2日結(jié)束，歷時(shí)101d。根據(jù)62次監(jiān)測(cè)值分析，數(shù)據(jù)無(wú)明顯變化，基坑變形穩(wěn)定。

4.2各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的報(bào)警值及實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)分析

根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)繪制監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平位移、豎向位移、沉降差異變化速率、周邊建筑物相對(duì)傾斜值曲線圖，如圖2、圖3、圖4、圖5所示。

圖2　水平位移曲線圖Fig.2　Horizontal displacement curve

從圖2可以看出：監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移量小，在開(kāi)挖初期土體應(yīng)力變化較大，位移量增長(zhǎng)較快，達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，變形速度逐漸減小，自第二期開(kāi)始形變趨于平穩(wěn)；最大位移點(diǎn)為JCD11(9.5 mm)，點(diǎn)形變未超過(guò)10 mm，最小位移點(diǎn)為JCD4(3.2 mm)。所有觀測(cè)點(diǎn)的累計(jì)位移量都小于預(yù)警值(54 mm)，最大日均位移量為2.5 mm/d，在±10 mm/d內(nèi)，都在控制范圍內(nèi)，在施工過(guò)程中基坑周?chē)孛鏇](méi)有出現(xiàn)過(guò)裂縫。

圖3　豎向位移曲線圖Fig.3　Vertical displacement curve

從圖3可看出：監(jiān)測(cè)點(diǎn)最大沉降值為9.7 mm(JCD3)，平均沉降6.0 mm，所有觀測(cè)點(diǎn)的累計(jì)沉降值都小于預(yù)警值(54 mm)，最大日均沉降量為-2.9 mm/d，在±5 mm/d內(nèi)，都在控制范圍內(nèi)，在施工過(guò)程中基坑周?chē)孛鏇](méi)有發(fā)生過(guò)大的地表沉降。隨著基坑的開(kāi)挖，觀測(cè)點(diǎn)呈下沉趨勢(shì)，總體態(tài)勢(shì)平穩(wěn)。

圖4　沉降差異變化速率圖Fig.4　Velocity diagram of differential settlement

圖5　周邊建筑物相對(duì)傾斜值Fig.5　Relative tilt of surrounding buildings

對(duì)基坑西面六層樓房所布設(shè)的3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)(JCD9、JCD10、JCD11)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，并繪制了相對(duì)傾斜值和沉降差異變化速率圖(見(jiàn)圖4、圖5)。

由圖4可知：樓體沉降差異由開(kāi)始的0.7 mm逐漸變小，最后趨于零，這說(shuō)明基坑開(kāi)挖后至基坑工程結(jié)束期間，基坑施工對(duì)樓體所造成的擾動(dòng)呈總體下降趨勢(shì)，所造成的樓體傾斜量微乎其微。

由圖5可知：樓體的相對(duì)傾斜值較小，遠(yuǎn)小于規(guī)范的2/1000，可見(jiàn)此工程施工安全、可靠。

5　監(jiān)測(cè)反饋程序及信息管理

監(jiān)測(cè)小組在每次完成外業(yè)監(jiān)測(cè)的作業(yè)后，都應(yīng)及時(shí)整理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，由監(jiān)測(cè)組長(zhǎng)對(duì)原始數(shù)據(jù)仔細(xì)檢查審核后再進(jìn)行計(jì)算，將實(shí)測(cè)變形值與允許值進(jìn)行比較分析，然后繪制各種變形點(diǎn)隨時(shí)間變化的曲線圖，最后對(duì)業(yè)主和監(jiān)理工程師匯報(bào)預(yù)測(cè)的變形發(fā)展趨向，以此作為工程安全施工的重要依據(jù)。

本次監(jiān)測(cè)日?qǐng)?bào)表對(duì)施工情況進(jìn)行了詳細(xì)的描述，由于數(shù)據(jù)完整，精度可靠，為工程設(shè)計(jì)和施工提供了可靠的依據(jù)，起到了較好的施工監(jiān)控作用。當(dāng)發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)值有明顯異常時(shí)，應(yīng)經(jīng)過(guò)反復(fù)、慎重檢驗(yàn)核對(duì)，然后及時(shí)通知施工主管和監(jiān)理單位，進(jìn)而采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施保證施工安全[6]。

6　結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)判定，基坑變形在施工中是穩(wěn)定正常的。本著服務(wù)工程、驗(yàn)證設(shè)計(jì)合理的監(jiān)測(cè)理念，通過(guò)對(duì)基坑進(jìn)行監(jiān)測(cè)，包括基坑坡頂水平位移、豎向位移及周邊建筑物傾斜等，主要的參考依據(jù)是各個(gè)極限值、監(jiān)測(cè)值、發(fā)展趨勢(shì)等。監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)反饋到施工方、監(jiān)理方，如果變形量或變形速率過(guò)大，要及時(shí)分析原因，提出預(yù)警，這樣有利于施工單位及時(shí)采取措施控制變形，保證施工的安全。在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，利用監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)施工進(jìn)行優(yōu)化，也可以在一定程度上為施工方節(jié)約施工成本。

[1]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB 50007—2002 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版，2002.

[2]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50497—2009建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版，2009.

[3]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.JGJ 120—99建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版，1999.

[4]喬高勇，楊小東.簡(jiǎn)析深基坑施工監(jiān)測(cè)方案[J].工程質(zhì)量，2010，28(10)：14-17.

[5]裘寶華，張文健，裘洪明，等.超大深基坑施工監(jiān)測(cè)技術(shù)[J].施工技術(shù)，2011，35(6)：76-80.

[6]黃聲亨，尹暉，蔣征.變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2003：90-91.

Discussion on Monitoring Method of High-Rise Buildings Foundation Pit

YU Wan-xiang

(Institute of Surveying and Mapping Exploration，Gansu Bureau of Geology and Mineral Resources，Lanzhou Gansu 730060)

The article introduces monitoring method of high-rise buildings foundation pit.Through monitoring and analysis of various measurement data in a timely manner，the security level of monitoring objects is to judge，and the monitoring results are timely fed back to construction company，which can play a guiding role of monitoring information on the construction.Prediction and prevention measures are proposed for engineering construction to ensure the safety of engineering construction.

high-rise building；deformation monitoring；monitoring frequency；monitoring period；monitoring and prediction

2016-02-05

P 258； TU 196

B

1007-9394(2016)03-0023-03

郁萬(wàn)祥(1972～)，男，甘肅永登人，學(xué)士，工程師，現(xiàn)主要從事工程測(cè)量、不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪等方面的工作。