鄭之宏

（安徽省城建設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230000）

以某建筑工程項(xiàng)目為例，需要建造一個(gè)總面積約13萬平方米的兩層地下室?？傮w上呈四邊形分布，項(xiàng)目比較規(guī)整?；又荛L為688.7m，基坑開挖深度大致在9.0m到14.9m的范圍內(nèi)，基坑支護(hù)等級(jí)為一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。變形監(jiān)測內(nèi)容是根據(jù)規(guī)范、設(shè)計(jì)要求和工程實(shí)際情況確定的。

1 深基坑變形監(jiān)測內(nèi)容分析

1.1 對(duì)基坑頂?shù)乃轿灰票O(jiān)測

變形監(jiān)測工程主要內(nèi)容有基坑頂面水平位移和垂直位移、樁身的傾角測量，另外還不包括樁周應(yīng)力計(jì)周圍的道路沉降監(jiān)測，其中的重點(diǎn)監(jiān)測內(nèi)容是基坑上部水平位移。在監(jiān)測基坑點(diǎn)的水平位移時(shí)，要注意高度保證觀測數(shù)據(jù)的可靠性，應(yīng)每隔一至三個(gè)月進(jìn)行一次監(jiān)測，當(dāng)參考點(diǎn)的穩(wěn)定性受到質(zhì)疑時(shí)，也需要對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測。監(jiān)測工作的進(jìn)行，要盡量在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，保證參考點(diǎn)的穩(wěn)定性，選擇與初始觀測相同的路線，使用相同的觀測方法和相同的限值為初始觀測值。如果得到的檢測結(jié)果與初始值相比有變動(dòng)，對(duì)不穩(wěn)定點(diǎn)的坐標(biāo)應(yīng)及時(shí)修改，從而獲得高度準(zhǔn)確的觀測結(jié)果。對(duì)于觀測點(diǎn)，分別在基本工作點(diǎn)設(shè)置觀測站，用極坐標(biāo)法求出各觀測點(diǎn)的側(cè)向角。每個(gè)差分限值的要求如下：1）每個(gè)站有兩個(gè)觀測環(huán)；2）測量距離：兩個(gè)往返測量環(huán)，測量限值為3mm，單程測量環(huán)的測量限值為4mm，往返差測量限值為6mm；3）全站儀標(biāo)稱角測量精度為0.5′，半量回歸的零誤差限值為3′，回路中2C的互誤差限值為5′，同方向各回路的互誤差限值為3′。

1.2 對(duì)基坑頂?shù)呢Q向位移監(jiān)測

監(jiān)測基坑頂部的垂直位移基準(zhǔn)點(diǎn)，觀測采用閉環(huán)調(diào)平的形式，其精度應(yīng)符合《建筑結(jié)構(gòu)變形測量規(guī)范》中2016二級(jí)準(zhǔn)確度，需每間隔1到3個(gè)月進(jìn)行一次基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定檢測，從而保證觀測數(shù)據(jù)的高度可靠性［1］。當(dāng)對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性有疑問時(shí)，應(yīng)及時(shí)檢查，使用相同的路徑、相同的觀察方法和相同的邊界作為初始值。如果檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)參考點(diǎn)有變化，應(yīng)及時(shí)糾正不穩(wěn)定點(diǎn)的高程，以確保觀測結(jié)果的準(zhǔn)確性。觀測技術(shù)的要求和限制如下：1）往返誤差、接合或閉合誤差應(yīng)±1.0mm。2）水準(zhǔn)控制點(diǎn)各站高差平均誤差為±0.5mm。第一次觀測采用閉合水準(zhǔn)線或附著水準(zhǔn)線進(jìn)行往返測量，以兩次觀測的中高差為基礎(chǔ)進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到平差的目的。

1.3 樁身斜側(cè)方向的監(jiān)測

當(dāng)監(jiān)測圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移時(shí)，應(yīng)將帶有導(dǎo)向槽的PVC斜管放置在鋼筋籠上，鋼筋籠位于基坑圍護(hù)地下鉆孔的灌注樁上。PVC斜管的直徑為70mm，管內(nèi)設(shè)有兩組相互成90°的縱向?qū)Р?。?dǎo)向槽會(huì)深刻影響測試的方向和位置，在埋設(shè)斜PVC管時(shí)，應(yīng)確保一組導(dǎo)向槽垂直于外殼體，而且另一組導(dǎo)槽也要與基坑壁平行，在監(jiān)測側(cè)向位移時(shí)，將測斜儀探頭沿導(dǎo)槽慢慢放在孔底，然后按照從下到上的順序，緩慢測量不同高度上X方向的位移，需要每隔0.5m就設(shè)置一個(gè)測量點(diǎn)。根據(jù)上述方法，監(jiān)測開挖基坑各監(jiān)測點(diǎn)的原始位移值。基坑開挖過程通過比較每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的監(jiān)測結(jié)果與位移值，可以計(jì)算出監(jiān)測點(diǎn)的位移。采用這種方法來控制橫向位移，鉆洞必須用鉆孔法。需要埋設(shè)直徑為70mm 的PVC 斜管，鉆孔時(shí)孔的直徑應(yīng)為110mm，將PVC斜管放入孔內(nèi)后需要填充以確保周圍的密實(shí)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)，還必須密封噴嘴，以防止?jié)駳膺M(jìn)入管道。

1.4 其他監(jiān)測內(nèi)容

深基坑變形監(jiān)測還包括樁身應(yīng)力監(jiān)測，樁身鋼筋制作過程中監(jiān)測支撐樁內(nèi)力，應(yīng)用主筋焊接鋼筋應(yīng)變儀埋設(shè)方法進(jìn)行測量，將內(nèi)力監(jiān)測單元嵌入相應(yīng)的施工過程中，在開挖前獲得穩(wěn)定的初始值。深基坑應(yīng)變形監(jiān)測包括基坑周圍地表垂直位移監(jiān)測，監(jiān)測的位置應(yīng)該在基坑斷面中心及其它有代表性的部位。監(jiān)測剖面應(yīng)垂直于井口邊緣，每個(gè)井口的監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量應(yīng)不小于5。深基坑變形監(jiān)測包括對(duì)周圍建筑物沉降的監(jiān)測，在建筑物的四個(gè)角分別設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，沿外墻每隔10-15m設(shè)置一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，或每隔2-3根柱基設(shè)置一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)?？刂泣c(diǎn)應(yīng)設(shè)置在不同地基或基礎(chǔ)的分界點(diǎn)上。

2 監(jiān)測采用的方法及精度控制

2.1 采用小角法

在監(jiān)測樁頂水平位移和豎向位移時(shí)，采用小角度法和全站儀法進(jìn)行測量。把棱鏡的頂部直接焊接在梁頂壁上，以減小偏心誤差。使用小角度法進(jìn)行測量，需要一個(gè)更好的后視點(diǎn)位置，每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)偏離基準(zhǔn)線的角度不得超過30°，當(dāng)確定后視位置時(shí)，首先通過全站儀的設(shè)置確定后視點(diǎn)的方位，然后構(gòu)造對(duì)準(zhǔn)中墩作為后視點(diǎn)。

2.2 偏差值計(jì)算

就水平位移的計(jì)算而言，在測量時(shí)采用的是小角度法現(xiàn)場進(jìn)行角度的測量，工作基點(diǎn)A位于基坑側(cè)邊線的延長線上，施工測量時(shí)，應(yīng)將測量儀器安裝在施工現(xiàn)場的A點(diǎn)，將棱鏡安裝在監(jiān)測點(diǎn)P的位置上，B點(diǎn)作為測量控制點(diǎn)。AB線是零參考線，BAP前后兩次測量的角度可得到兩次測量結(jié)果的角度變化量，然后根據(jù)以下公式計(jì)算偏差值：其中Lp代表的是位移變化量，單位是mm；αρ為角度變化量；Sp代表的是從測量點(diǎn)到基本監(jiān)測點(diǎn)的距離，單位是mm；ρ代表的是角度常數(shù)，該常數(shù)值為206265。

3 處理監(jiān)測數(shù)據(jù)并反饋

3.1 監(jiān)測信息的收集

在整個(gè)監(jiān)測工作中，重點(diǎn)和核心內(nèi)容是深基坑現(xiàn)場的信息采集，應(yīng)當(dāng)在測量點(diǎn)規(guī)范埋設(shè)儀器，在此基礎(chǔ)上要保證操作的規(guī)范化和讀數(shù)的合理性，這將直接影響到儀器所測量數(shù)據(jù)是否科學(xué)準(zhǔn)確?，F(xiàn)場監(jiān)測工作一般包括以下幾個(gè)方面，一是埋設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，二是保護(hù)監(jiān)測點(diǎn)，三是采集測量前的初始值，四是日常的監(jiān)控活動(dòng)，主要有維護(hù)監(jiān)控點(diǎn)，做好現(xiàn)場的巡視工作。

3.2 監(jiān)測信息的處理

深基坑變形監(jiān)測所獲得的信息涉及水平位移信息，包括上部擋土墻、深層擋土墻、結(jié)構(gòu)柱，此外還有上部擋土墻的垂直位移、結(jié)構(gòu)柱的豎向位移、支撐軸力、基坑底標(biāo)高、土壓力、孔隙水壓力、地下水位及地表沉降。上述監(jiān)測內(nèi)容共有11項(xiàng)。需做好原始觀測數(shù)據(jù)的可靠性檢驗(yàn)工作，觀測儀器性能是否穩(wěn)定、正常；測量數(shù)據(jù)的偏差是否在規(guī)定的范圍內(nèi)。錯(cuò)誤數(shù)據(jù)大致可分為三種，一種是觀察誤差，這是由于測量人員的工作失誤而導(dǎo)致。第二種是偶然誤差，也稱為隨機(jī)誤差，偶然誤差是指施工人員在測量工作中受到不可控因素的影響，可以在后面的處理中用常規(guī)的理論分析這一類的錯(cuò)誤［2］。第三種是系統(tǒng)誤差，在系統(tǒng)中，通常由儀器結(jié)構(gòu)和測量工作中的環(huán)境因素引起，可以通過在施工測量工作中對(duì)儀器進(jìn)行校正來有效消除這一類的誤差。對(duì)監(jiān)測信息的處理應(yīng)遵循兩個(gè)原則，一是盡快計(jì)算和處理外部監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時(shí)向第三方監(jiān)測單位提交，形成每日、每周報(bào)告，并對(duì)相關(guān)監(jiān)測技術(shù)報(bào)告進(jìn)行分類。

3.3 計(jì)算單次變形量和累計(jì)變形量

從實(shí)際的測量情況來看，所獲得的深基坑變形數(shù)據(jù)大多呈現(xiàn)出較為明顯的收斂性，這深刻影響到對(duì)基坑變形規(guī)律與施工期關(guān)系的分析。在實(shí)施深基坑變形監(jiān)測的工作時(shí)，應(yīng)定期采集數(shù)據(jù)，并與以前的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以計(jì)算單次變形量和累積的變形量。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，需要以累積的變化量和時(shí)間軸為依據(jù)，構(gòu)造S-T曲線，采用灰色GM （1，1）模型，也可以采用多元回歸方法對(duì)基坑的短期變形進(jìn)行有效的預(yù)測，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的分析。以基坑監(jiān)測點(diǎn)S-T曲線為依據(jù)，并按規(guī)定范圍評(píng)價(jià)基坑的穩(wěn)定性。如果發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)中存在一些異常的數(shù)據(jù)信息，則應(yīng)將異常數(shù)據(jù)與容差數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。當(dāng)確定變形有異常時(shí)，就立即發(fā)出警報(bào)?；邮┕るA段及監(jiān)測點(diǎn)分布、變形速率差異明顯，基坑開挖初期變化量較大，后期趨于穩(wěn)定，而受應(yīng)力影響，基坑中部的形變量一般略大于基坑邊角處的形變量，但基坑監(jiān)測與基坑開挖深度、基坑工程等級(jí)、變形速率密切相關(guān)，當(dāng)變形速率較大時(shí)，應(yīng)加大監(jiān)測頻率的密度。

3.4 監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)用效果

總體而言，變形監(jiān)測系統(tǒng)在整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)中占有重要地位。由于項(xiàng)目工程是非常復(fù)雜的，在設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)中往往無法充分考慮施工過程中可能出現(xiàn)的問題，而變形監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用則可以更好地保證施工全過程的信息化水平，對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行不斷優(yōu)化，同時(shí)不斷改進(jìn)施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種施工質(zhì)量問題的有效規(guī)避，使得整個(gè)項(xiàng)目工程順利竣工。合理應(yīng)用變形監(jiān)測系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，有效處理監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時(shí)反饋，為后續(xù)的施工活動(dòng)提供指導(dǎo)性意見。實(shí)現(xiàn)信息化施工，保證基坑開挖的進(jìn)度與計(jì)劃相符［3］。控制變形監(jiān)測應(yīng)用的時(shí)間間隔，定期采集數(shù)據(jù)，每次能完成對(duì)30個(gè)以上監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集，不斷擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，分布式監(jiān)測信號(hào)傳輸可靠性高，數(shù)據(jù)傳輸效率高，根據(jù)監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)量不同，系統(tǒng)可以完成所有監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集，同時(shí)采集時(shí)間最短為30秒。應(yīng)用變形監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測前的設(shè)計(jì)將直接影響到監(jiān)測工作的成效，水準(zhǔn)線的長度和監(jiān)測點(diǎn)的位置等因素將直接決定監(jiān)測效果，假設(shè)線路過長，也一定會(huì)引發(fā)管道和電纜連接過長的問題，這會(huì)直接影響到監(jiān)控系統(tǒng)的測量精度和所得數(shù)據(jù)的可靠性。

4 結(jié)語

深基坑變形監(jiān)測內(nèi)容包括對(duì)基坑頂?shù)乃轿灰票O(jiān)測、對(duì)基坑頂?shù)呢Q向位移監(jiān)測、樁身斜側(cè)方向的監(jiān)測，另外還有其他的監(jiān)測內(nèi)容。監(jiān)測采用的方法是小角度法，并采用計(jì)算偏差值的方法實(shí)現(xiàn)精度控制。在處理監(jiān)測數(shù)據(jù)并反饋信息的工作中，需要計(jì)算單次變形量和累計(jì)變形量，并注意合理把握監(jiān)測的時(shí)間和方法，確保所獲得數(shù)據(jù)的實(shí)用性和準(zhǔn)確性。