周海峰 李海文

廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

1 高層建筑基坑工程變形監(jiān)測(cè)的目的

高層建筑基坑變形監(jiān)測(cè)，就是通過對(duì)所觀測(cè)基坑的變形量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)基坑的安全隱患，危害程度，從而達(dá)到早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)防、早處理，確?；蛹叭说纳?cái)產(chǎn)安全。在高層建筑基坑工程變形監(jiān)測(cè)中，一旦監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)變形異常，立即向業(yè)主和施工方發(fā)出警報(bào)，基坑施工方應(yīng)立即調(diào)整施工方案或做好加固措施。同時(shí)，通過對(duì)基坑變形監(jiān)測(cè)，掌握變形大小、速率，分析產(chǎn)生的原因，數(shù)據(jù)變化規(guī)律，達(dá)到驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否合理，為今后建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)積累經(jīng)驗(yàn)。

2 高層建筑基坑工程變形監(jiān)測(cè)方案的編制原則

監(jiān)測(cè)人員在基坑監(jiān)測(cè)之前必須針對(duì)基坑的實(shí)際情況制定詳細(xì)的監(jiān)測(cè)方案?；颖O(jiān)測(cè)方案的內(nèi)容大致包括基坑的概況、基坑監(jiān)測(cè)的依據(jù)、基坑的安全級(jí)別、基坑監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目、基準(zhǔn)點(diǎn)及監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置、檢測(cè)方法及精度、監(jiān)測(cè)人員及主要儀器設(shè)備、監(jiān)測(cè)頻率、監(jiān)測(cè)報(bào)警值、出現(xiàn)險(xiǎn)情的監(jiān)測(cè)預(yù)案、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)記錄及處理方法、監(jiān)測(cè)信息的反饋制度等。對(duì)于地質(zhì)和環(huán)境復(fù)雜，周邊有歷史文物、重要古建筑、地鐵、隧道或管線、嚴(yán)重事故，重新組織施工的基坑必須組織專家進(jìn)行方案論證?？傊幹品桨敢敿?xì)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目要全面，監(jiān)測(cè)方法要得當(dāng)，檢測(cè)人員要專業(yè)、儀器設(shè)備要滿足相應(yīng)等級(jí)精度要求，基準(zhǔn)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)布點(diǎn)要均勻，監(jiān)測(cè)頻率要恰當(dāng)，報(bào)警值要準(zhǔn)確。同時(shí)，基坑監(jiān)測(cè)方案還應(yīng)上報(bào)業(yè)主、設(shè)計(jì)單位及質(zhì)量管理部門認(rèn)可，確保監(jiān)測(cè)方案具有針對(duì)性和可操作性，能準(zhǔn)確反映基坑的變形情況。

3 高層建筑基坑工程水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)、觀測(cè)點(diǎn)的建立及監(jiān)測(cè)方法

基坑水平位移監(jiān)測(cè)首先要建立水平位移基準(zhǔn)點(diǎn)控制網(wǎng)，控制網(wǎng)一般由3～4 個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)組成，基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)選在基坑開挖影響范圍以外，一般應(yīng)選在基坑開挖深度3倍以外的非變形區(qū)，基準(zhǔn)點(diǎn)之間組成閉合環(huán)，采用四等導(dǎo)線網(wǎng)精度進(jìn)行測(cè)角、測(cè)邊，連續(xù)觀測(cè)3次，利用平差軟件進(jìn)行導(dǎo)線計(jì)算，取平均值作為水平位移基準(zhǔn)點(diǎn)初始值。坐標(biāo)可以國(guó)家點(diǎn)聯(lián)測(cè)，也可以建立獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)。其次是建立基坑水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，根據(jù)規(guī)范要求，監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)埋在冠梁頂部，沿基坑周邊布置，在周邊中部、陽角處應(yīng)布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平間距不宜大于20m，每邊監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)目不宜少于3 個(gè)。水平位移監(jiān)測(cè)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件，采用全站儀測(cè)量、衛(wèi)星導(dǎo)航定位測(cè)量、激光測(cè)量或近景攝影測(cè)量等方法?；禹敳克轿灰票O(jiān)測(cè)頻率的確定，根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB 50497—2009）表7.0.3，例如某基坑安全級(jí)別為一級(jí)，設(shè)計(jì)開挖深度12m，監(jiān)測(cè)頻率應(yīng)符合表1規(guī)定。

表1

4 高層建筑基坑工程豎向位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)的建立及監(jiān)測(cè)方法

基坑頂部豎向位移監(jiān)測(cè)首先要建立基準(zhǔn)點(diǎn)控制網(wǎng)，基坑豎向位移基準(zhǔn)點(diǎn)一般與水平位移基準(zhǔn)點(diǎn)共用，采用二等水準(zhǔn)測(cè)量方法連續(xù)觀測(cè)3次，平差后取平均值作為基準(zhǔn)點(diǎn)的豎向位移初始值。其次是建立基坑豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，基坑豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)一般與水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)共用?；迂Q向位移監(jiān)測(cè)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件，采用水準(zhǔn)測(cè)量、靜力水準(zhǔn)測(cè)量或三角高程測(cè)量等方法?；禹敳控Q向位移監(jiān)測(cè)頻率與頂部水平位移監(jiān)測(cè)頻率相同，此處不再重復(fù)。

5 高層建筑基坑工程支護(hù)結(jié)構(gòu)或土體深層水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的建立及監(jiān)測(cè)方法

為了掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)或土體內(nèi)部微小變化，及時(shí)掌握基坑受到的側(cè)向壓力有多大，對(duì)基坑安全是否產(chǎn)生不良影響。必須對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)或基坑周邊土體進(jìn)行深層水平位移監(jiān)測(cè)。深層水平位移監(jiān)測(cè)，首先要埋設(shè)測(cè)斜管，測(cè)斜管的長(zhǎng)度不能小于支護(hù)結(jié)構(gòu)的深度，如果是埋設(shè)在土體中，測(cè)斜管的長(zhǎng)度不宜小于基坑開挖深度的1.5 倍。埋設(shè)測(cè)斜管時(shí)，要注意把管底密封，防止泥沙倒灌到管子里，鉆孔與測(cè)斜管之間縫隙用細(xì)沙填充密實(shí)；在埋設(shè)時(shí)注意把一對(duì)導(dǎo)槽的方向與所測(cè)量的位移方向保持一致，即對(duì)準(zhǔn)基坑方向，同時(shí)要做好管口保護(hù)裝置，防止管口遭到破壞或雜物堵塞。其次是現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，采用測(cè)斜儀分段采集，一般按照500mm 采集一點(diǎn)，從底部向上采集，首次連續(xù)采集3 次，取平均值作為該孔的初始值。第二次現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)時(shí)，測(cè)斜儀同樣從底部原來位置開始采集，如果支護(hù)結(jié)構(gòu)或土體產(chǎn)生變形，測(cè)斜儀會(huì)根據(jù)導(dǎo)輪產(chǎn)生的傾角和固定采集的高度自動(dòng)計(jì)算該點(diǎn)的位移量，每個(gè)點(diǎn)位移量計(jì)算公式為Δi=Li×sinθi，如圖1所示。

圖1

6 高層建筑基坑工程地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)的建立及監(jiān)測(cè)方法

水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)沿基坑周邊、被保護(hù)對(duì)象（如建筑物、地下管線等）周邊或在兩者之間布置，監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距宜為20m～50m。相鄰建（構(gòu)）筑物、重要的地下管線或管線密集處應(yīng)布置水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)；如有止水帷幕，宜布置在止水帷幕的外側(cè)約2m處。水位監(jiān)測(cè)管的埋置深度（管底標(biāo)高）應(yīng)在控制地下水位之下3m～5m。采用鉆孔法埋設(shè)水位管，水位管管壁開有滲水孔，在下沉之前要使用紗布把水位管纏繞，管底要密封，防止沙子泥漿進(jìn)入管內(nèi)，鉆孔與水位管之間縫隙用細(xì)沙填充，管口做好保護(hù)裝置，防止管口遭破壞或雜物堵塞管口。水位管埋設(shè)完成后，利用水準(zhǔn)儀聯(lián)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)，嚴(yán)格測(cè)出管口標(biāo)高WO。地下水位采用水位儀觀測(cè)，將水位儀緩緩放入水位管中，當(dāng)碰到水面時(shí)接收機(jī)會(huì)發(fā)出蜂鳴聲，上下多放幾次，準(zhǔn)確讀出水位儀繩子上的讀數(shù)，記錄水位儀深度Wi，根據(jù)公式W=WO-Wi（W代表本次水位標(biāo)高，WO代表管口標(biāo)高，Wi代表本次水位儀深度），地下水監(jiān)測(cè)如圖2所示。

圖2

7 高層建筑基坑工程變形常見監(jiān)測(cè)項(xiàng)目報(bào)警值

根據(jù)基坑的支護(hù)類型不同，各級(jí)別基坑監(jiān)測(cè)報(bào)警值大小各不相同，現(xiàn)以某一級(jí)基坑為例，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)類型為灌注樁，其各項(xiàng)監(jiān)測(cè)報(bào)警值應(yīng)符合表2規(guī)定。

表2

8 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理與結(jié)果分析

每期基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目完成后，要及時(shí)對(duì)各項(xiàng)目數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，首先依據(jù)測(cè)量誤差理論和統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)原理對(duì)獲得的觀測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行平差計(jì)算處理，并計(jì)算出各期的變形量；其次要對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行變形分析，當(dāng)兩期的變形量符合公式時(shí)，可以認(rèn)為兩期之間沒有變形或變形不顯著：Δ ＜2μ Q（其中Δ表示兩期間的變形量，μ 表示單位權(quán)中誤差，可取兩期平差單位權(quán)中誤差的算術(shù)平均值，Q表示監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形量協(xié)因數(shù)）；再其次就是對(duì)各項(xiàng)目多期變形觀測(cè)成果建立反映變形量與變形因子關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，對(duì)引起變形的原因作出分析和解釋，必要時(shí)還應(yīng)對(duì)變形的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)報(bào)。

9 結(jié)束語

總之，要做好高層建筑基坑工程變形監(jiān)測(cè)，要從監(jiān)測(cè)方案入手，制定好各個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)及監(jiān)測(cè)方法，明確各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的報(bào)警值，每期監(jiān)測(cè)結(jié)束，要及時(shí)處理數(shù)據(jù)，對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)穩(wěn)定性進(jìn)行分析，同時(shí)還要建立變形量與變形因子關(guān)系數(shù)學(xué)模型，對(duì)基坑引起變形的原因做出分析和解釋，必要時(shí)還要對(duì)變形的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)報(bào)，確保基坑工程在施工過程中的安全穩(wěn)定，同時(shí)確保高層建筑地下室施工安全。