深基坑變形監(jiān)測方法

張海懷

（甘肅煤田地質(zhì)局慶陽資源勘查院，甘肅 慶陽 745000）

深基坑變形監(jiān)測方法

張海懷

（甘肅煤田地質(zhì)局慶陽資源勘查院，甘肅 慶陽 745000）

深基坑施工中通過準(zhǔn)確及時的監(jiān)測，全面準(zhǔn)確地反映基坑、支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的安全狀況，如發(fā)現(xiàn)異常情況立即采取應(yīng)急措施，防止發(fā)生工程事故，有利于及時指導(dǎo)工程的施工。文章敘述了某地鐵車站風(fēng)道基坑變形監(jiān)測方法。

深基坑；變形；監(jiān)測

1 工程概況

某地鐵車站2號風(fēng)道位于車站的東北角,基本呈南北向布置。風(fēng)道分兩段:標(biāo)準(zhǔn)段長16.7m、寬11.4m，擴(kuò)大段長12.45m、寬15.15m，開挖深度均為16.8m。采用鉆孔灌注樁支護(hù)明挖順做法施工。

2號風(fēng)道施工場地所處地貌單元類型屬第四系渾河新扇，地形平坦，地面標(biāo)高介于41.21～41.70m左右，地表主要為8層住宅樓、4層以下的廠房，舊樓房及拆遷區(qū)。

2號風(fēng)道場區(qū)有一層地下水，主要為松散巖類孔隙潛水，地下水埋深7.4～8.9m。地下水的補(bǔ)給主要是大氣降水、地表人工河渠垂向滲透補(bǔ)給及渾河側(cè)向滲透補(bǔ)給，水位季節(jié)性變幅在0.5～2.0m，地下水的排泄主要為地下水向下游徑流排泄和地下水人工開采。

2 深基坑變形監(jiān)測項目及特點(diǎn)

2.1 時效性

普通工程測量一般沒有明顯的時間效應(yīng)。基坑監(jiān)測通常是配合降水和開挖過程，有鮮明的時間性。測量結(jié)果是動態(tài)變化的，一天以前（甚至幾小時以前）的測量結(jié)果都會失去直接的意義，因此深基坑施工中監(jiān)測需隨時進(jìn)行，通常是1次/d，在測量對象變化快的關(guān)鍵時期，可能每天需進(jìn)行數(shù)次。

深基坑監(jiān)測的時效性要求對應(yīng)的方法和設(shè)備具有采集數(shù)據(jù)快、全天候工作的能力，甚至適應(yīng)夜晚或大霧天氣等嚴(yán)酷的環(huán)境條件。

2.2 高精度

普通工程測量中誤差限值通常在數(shù)毫米，例如60m以下建筑物在測站上測定的高差中誤差限值為2.5mm，而正常情況下基坑施工中的環(huán)境變形速率可能在0.1mm/d以下，要測到這樣的變形精度，普通測量方法和儀器部不能勝任，因此基坑施工中的測量通常采用一些特殊的高精度儀器。

2.3 等精度

基坑施工中的監(jiān)測通常只要求測得相對變化值，而不要求測量絕對值。例如，普通測量要求將建筑物在地面定位，這是一個絕對量坐標(biāo)及高程的測量，而在基坑維護(hù)樁變形測量中，只要求測定維護(hù)樁相對于原來基準(zhǔn)位置的位移即可，而維護(hù)樁原來的位置（坐標(biāo)及高程）可能完全不需要知道。

由于這個鮮明的特點(diǎn)，使得深基坑施工監(jiān)測有其自身規(guī)律。例如，普通水準(zhǔn)測量要求前后視距相等，以清除地球曲率、大氣折光、水準(zhǔn)儀視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸不平行等項誤差，但在基坑監(jiān)測中，受環(huán)境條件的限制，前后視距可能根本無法相等。這樣的測量結(jié)果在普通測量中是不允許的，而在基坑監(jiān)測中，只要每次測量位置保持一致，即使前后視距相差懸殊，結(jié)果仍然是完全可用的。

因此，基坑監(jiān)測要求盡可能做到等精度。使用相同的儀器，在相同的位置上，由同一觀測者按同一方案施測。

3 深基坑監(jiān)測的儀器及方法

3.1 圍護(hù)樁水平位移監(jiān)測

圍護(hù)樁頂水平位移量測，在連續(xù)墻頂布設(shè)水平測點(diǎn)來監(jiān)測墻頂水平位移。

測量方法：自樁頂架全站儀或經(jīng)緯儀，串直線布點(diǎn)，定期監(jiān)測點(diǎn)位偏移，根據(jù)偏移方向偏移量來確定墻頂?shù)乃轿灰啤?/p>

3.2 圍護(hù)樁豎向位移監(jiān)測（測斜）

測斜是本工程的一項主要量測項目，也是最能夠直接反映圍護(hù)安全狀況的量測項目。用測斜儀由下至上測量預(yù)先埋設(shè)在鉆孔樁內(nèi)測斜管的變形情況，以了解基坑開挖施工過程中圍護(hù)樁墻在深度方向上的水平位移的情況，用以了解、推算圍護(hù)體變形。

3.2.1 測斜原理及方法

測斜儀由測斜器、電纜、顯示器和測斜導(dǎo)管組成。國產(chǎn)BF515型測斜儀橫截面為圓形，上下各有兩對滾動輪，上下輪距500mm，量程：±53°。其工作原理是利用重力擺錘始終保持鉛直方向的性質(zhì)，測得儀器中軸線與擺錘垂直的傾角，傾角的變化可由電信號轉(zhuǎn)換而得，從而可以知道被測構(gòu)筑物的側(cè)向位移變化值。

測定測斜儀與垂直線之間的傾角變化，即可得出不同部位的兩對滾輪之間的相對水平位移，圖1為測斜原理圖。根據(jù)顯示器讀數(shù)進(jìn)行計算，得出每個區(qū)段的位移量，以底部固定端值為零點(diǎn)，自下而上將各區(qū)段的位移量累加起來，得出水平位移曲線。

圖1 測斜原理示意圖

3.2.2 測斜管埋設(shè)

測斜管埋設(shè)分混凝土灌注樁內(nèi)測斜管埋設(shè)和土體內(nèi)測斜管的埋設(shè)兩種。

混凝土灌注樁內(nèi)測斜管的埋設(shè)一般在鉆孔樁施工時進(jìn)行。將測斜管綁扎于鋼筋籠上，連同鋼筋籠一同下到孔底。

土體內(nèi)測斜管的埋設(shè)可以在樁頭開挖后進(jìn)行。土體內(nèi)埋設(shè)測斜管按照如下步驟進(jìn)行：

1）在預(yù)定的測斜管埋設(shè)位置采用Φ108鉆具鉆孔。根據(jù)基坑的開挖總深度，確定測斜管孔深，即假定基底標(biāo)高以下某一位置處支護(hù)結(jié)構(gòu)后的土體側(cè)向位移為零，并以此作為側(cè)向位移的基準(zhǔn)。

2）將測斜管底部裝上底蓋，逐節(jié)組裝，并放入鉆孔內(nèi)。安裝測斜管時，隨時檢查其內(nèi)部的一對導(dǎo)槽，使其始終分別與坑壁走向垂直或平行。管內(nèi)注入清水，沉管到孔底時，即向測斜管與孔壁之間的空隙內(nèi)由下而上逐段用砂填實，固定測斜管。

3）測斜管固定完畢后，用清水將測斜管內(nèi)沖洗干凈，將探頭模型放入測斜管內(nèi)，沿導(dǎo)槽上下滑行一遍，以檢查導(dǎo)槽是否暢通無阻，滾輪是否有滑出導(dǎo)槽的現(xiàn)象。由于測斜儀的探頭十分昂貴，在未確認(rèn)測斜管導(dǎo)槽暢通時，不允許放入探頭。

4）測量測斜管管口坐標(biāo)及高程，做出醒目標(biāo)志，以利保護(hù)管口?，F(xiàn)場測量前務(wù)必按孔位布置圖編制完整的鉆孔列表，以與測量結(jié)果對應(yīng)。

3.3 基坑周圍地表沉降監(jiān)測

用水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺進(jìn)行沉降量測，判斷地層的穩(wěn)定性。共布設(shè)11個斷面，每個斷面在垂直基坑方向2倍挖深范圍內(nèi)布設(shè)沉降測點(diǎn)。布設(shè)時遠(yuǎn)離開挖影響區(qū)，離墻體越近越密。

3.4 支撐軸力監(jiān)測

支撐施加應(yīng)力按設(shè)計要求設(shè)置。為掌握支撐系統(tǒng)的正常受力，支撐軸力測點(diǎn)布設(shè)從平面、立面、斷面三方面綜合考慮：

1）根據(jù)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案中支撐內(nèi)力計算結(jié)果，在設(shè)置同一平面（同一標(biāo)高），即同一道支撐桿件中選擇軸力最大者 （或選擇平面凈跨較大者）跟蹤監(jiān)測。

2）在基坑豎直方向的4道支撐中，選擇1道并使各道支撐的測點(diǎn)位于同一斷面位置，以便根據(jù)軸力-時間曲線觀察各道支撐設(shè)置-加力-拆除。

監(jiān)測方法：采用應(yīng)變計進(jìn)行量測，測點(diǎn)布置在鋼支撐的中心。通過頻率儀量測結(jié)果分析鋼支撐的受力情況，確定是否調(diào)整鋼支撐參數(shù)。

3.5 周圍建筑物沉降監(jiān)測

用高程觀測的方法來了解被保護(hù)建筑物的沉降，從而了解其是否發(fā)生會引起傾斜或開裂的不均勻沉降。

周圍建筑物沉降主要設(shè)在基坑周圍30m范圍內(nèi)的多層民宅上，主要設(shè)在房屋四角，距離基坑距離＜15m的建筑物測點(diǎn)加密，受2號風(fēng)道施工影響的建筑物主要集中在基坑?xùn)|側(cè)，而且離基坑較近，這些房屋需重點(diǎn)保護(hù)和監(jiān)測。

分別在其輪廓邊線轉(zhuǎn)角點(diǎn)、與基坑平行的墻面設(shè)立沉降點(diǎn)，與基坑平行的墻面每20m設(shè)置一監(jiān)測點(diǎn)，測點(diǎn)應(yīng)安設(shè)在樓的結(jié)構(gòu)體下部盡量靠近地表處，可用具有凸球形頭部的鋼制測釘打入結(jié)構(gòu)體中而成。

3.6 周圍地下管線沉降監(jiān)測

對地下管線的監(jiān)測主要是防止管線發(fā)生由埋設(shè)處土層位移而產(chǎn)生的變形，防止管線的接頭部因此產(chǎn)生開裂泄漏的事故?；镜姆椒ň褪菍芫€位置采用抱箍法測量，即管線的沉降位移測量。

利用上述方法對變形體進(jìn)行監(jiān)測，通過對監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行反分析及預(yù)測，結(jié)合警戒值，判斷當(dāng)前基坑的安全度，預(yù)測和評價下一步施工的基坑安全度，通過修正施工參數(shù)，對已有施工方案進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到信息化施工的目的。

[1] 黃聲享，尹暉，蔣征.變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2003.

[2] 張正祿.工程測量學(xué)[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2005.

[3] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[4] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.城市軌道交通工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[5] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.城市軌道交通工程測量規(guī)范[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008.

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