基坑变形监测浅析

刘作昌

中化地质矿山总局泰安地质勘查院，山东泰安，271000

岩土工程

基坑变形监测浅析

刘作昌*

中化地质矿山总局泰安地质勘查院，山东泰安，271000

基坑监测与基坑设计、施工同被列为基坑工程质量保证的三大基本要素。基坑变形监测的实施，基坑监测数据的获取、基坑监测的预警及监测报告的提交都应严格按照相关规范、规程执行。基坑工程发生重大事故前都会有相应的预兆。准确有效的监测及报警完全能将基坑事故消灭在萌芽状态，达到确保人民生命财产安全的目的。

基坑 监测 安全

随着我国经济高速发展,高层建筑大量涌现,深基坑工程越来越多,深基坑在开挖和暴露期间的安全,对确保整个工程顺利施工和邻近建(构)筑物及市政设施(道路、各种管线等)的正常使用和安全至关重要。而在深基坑开挖时, 土体原有的平衡被打破，土压力发生变化，土体和支护结构发生变形，周边地面发生不均匀沉降【1】，并且这些变化、变形和沉降相互影响并处于不断变化之中。这种变化与基坑的土质、支护结构、开挖方式、基坑深度、周边环境、天气情况等许多因素有关，过大的变化将造成支护结构的破坏，基坑坍塌及邻近建筑物、地下管线等设施的破坏，因此只有通过监测，才能知道基坑的开挖已经造成了什么程度的影响，及时发现工程事故的前奏，避免发生工程事故。基坑变形监测已成为工程建设必不可少的重要环节，为此本文根据笔者不多的工作经验，就基坑工程监测做一些肤浅的探析。

1 基坑变形监测的重要意义

理论、经验和监测相结合是指导基坑工程的设计和施工的正确途经，对于复杂的大中型工程或环境要求严格的项目，往往难从以前的经验中得到借鉴，也难以从理论上找到定量分析、预测的方法，这就必定要依赖于施工过程中的现场监测。开展基坑变形监测的重要意义主要体现在三个方面。

(1)提供实时动态信息 基坑开挖过程中，由于各种因素的影响，基坑和周边建筑物和设施一直处于不稳定状态，并且其变化和变形无规律可循，这就必须靠施工现场的监测数据来了解基坑的实时变化，为施工单位提供动态的监测数据，方便施工单位安排施工方案和进度。

(2)掌握基坑变形程度 根据监测得到的数据，可以及时了解基坑及周边建筑物和设施在施工过程中所受的影响及影响程度，发生的变形及变形程度，为施工单位提供变形系统资料，方便施工单位安排施工方案和进度。

(3)发现和预报险情 根据很多已发生的基坑安全事故的工程分析、统计可知，几乎所有事故的发生都是由于施工单位对基坑施工过程中的监测工作的不重视，从而造成较严重的工程事故，甚至造成人员伤亡事故。分析研究监测数据，可及时发现和预报险情及险情的发展程度，为设计方改进设计方案和施工方采取安全补救措施提供可靠依据。

2 基坑变形监测措施的实施

基坑监测的项目主要包括基坑的围护结构、相关的自然环境、施工工况、地下水情况、基坑底部及周围土体、周围的建（构）筑物、周边的地下管线及地下设施等。但监测的重点主要是基坑开挖空期间基坑围护结构的稳定性，基坑周边的地面及建筑物的沉降、地下管线变形程度等，在监测工作内容的安排和实际监测过程中，根据工程的不同，应抓住重点，紧紧围绕确保基坑和周边建筑物的安全这一目的展开。

2.1 监测点的布置及仪器的埋设

监测点的布置范围为基坑降水及土体开挖的影响区域，略大于两倍的基坑深度，且布设合理才能经济有效。在确定测点布设前，必须知道基坑位置的地质情况和基坑的围护设计方案，再根据以往的经验和理论的预测来考虑测点的布设范围和密度。

原则上，能预埋的监测点应在工程开工前埋设完成，并保证有一定的稳定期，在工程正式开工前，各项静态的初始值应测取完毕。沉降、位移的观测点应直接安装在被监测的物体上。

测斜管（测地下土体、围护结构的侧向位移）的安装，应根据地质情况，埋设在那些比较容易引起塌方的部位（基坑周边的中部、阳角处），一般沿平行于围护结构方向按20～30m的间距布设；围护桩体测斜管的安装一般应在围护桩浇灌时放入；而地下土体测斜管的埋设分以下四步骤进行：①在预定的测斜管埋设位置钻孔。根据基坑的开挖总深度，确定测斜管孔深，即假定基底标高以下某一位置处支护结构后的土体侧向位移为零，并以此作为侧向位移的基准。②将测斜管底部装上底盖，逐节组装，并放大钻孔内。安装测斜管时，随时检查其内部的一对导槽，使其始终分别与坑壁走向垂直或平行。管内注入清水，沉管到孔底时，即向测斜管与孔壁之间的空隙内由下而上逐段用砂填实，固定测斜管。③测斜管固定完毕后，用清水将测斜管内冲洗干净，将探头模型放入测斜管内，沿导槽上下滑行一遍，以检查导槽是否畅通无阻，滚轮是否有滑出导槽的现象。由于测斜仪的探头十分昂贵，在未确认测斜管导槽畅通时，不允许放入探头。④测量测斜管管口坐标及高程，做出醒目标志，以利保护管口。现场测量前务必按孔位布置图编制完整的钻孔列表，以与测量结果对应。

基坑在开挖前其基坑所在位置必须降水，而基坑所在位置地下水位降低以后，势必引起周围地下水向基坑所在位置汇流，地下水的流动是引起塌方的主要因素，所以地下水的观测是保证基坑安全的重要内容，水位观测管的埋设应根据水文地质资料，在含水量大和渗水性强的部位，在紧靠基坑的外边，按20～30m的间距沿基坑边埋设，埋设方法与地下土体测斜管的埋设相同。

分层沉降管的埋设也与地下土体测斜管的埋设相同。埋设时须注意波纹管的铜环不要被破坏；在一般情况下，铜环每一米放一个比较适宜，基坑内也可以用分层沉降管来监测基坑底部的回弹，当然基坑的回弹也可用比较精密的水准测量法解决。

2.2 监测频率的确定与调整

基坑工程监测频率应以能反映监测项目的重要变化过程，而以不遗漏其变化时刻为原则。基坑水平位移观测，基坑开挖前必须测取其初始值。基坑开挖过程中的观测，可根据不同工程机动调整，做出监测方案。开挖过程中监测间隔时间要短，开挖后放开间隔时间，中间遇到外界条件变化时可增加监测。

基坑垂直位移、基坑土体位移、地下水位监测周期可与水平位移监测同步进行。

基坑周边建筑物的沉降监测周期可根据基坑开挖的位置与进度进行观测，如果出现水平位移和沉降异常时应增加监测次数，开挖完成后逐渐延长观测周期。

基坑冠梁如果出现裂缝时，根据具体情况对裂缝进行观测，首先对裂缝出现的时间进行编号，在每条裂缝的最宽处和未端布设两组观测标志，采用收敛计观测，裂缝观测的周期视其变化速度而定。

2.3 施工期间的巡查

基坑施工期间，每天应有监测经验的专人巡查，巡视检查的主要内容有支护结构的情况，施工工况，周边环境有无变化，监测设施的保护等。如果基坑周边环境发生明显变化，应及时加密观测，提供监测数据，监测设施一旦遭受损毁，将中断监测信息，给基坑工程带来负面影响，因此应及时与施工单位沟通，加强对监测点的保护，万一破坏，应及时采取补救措施，确保监测工作正常进行。

3 基坑监测数据获取

基坑施工对周围环境的影响范围为坑深的3～4倍，因此，沉降监测所选的后视点应选在施工的影响范围之外，且后视点不应少于2点。沉降监测的仪器应选用精密的水准仪，按二等精密水准观测方法施测，地下管线、地下设施、地面建筑都应在基坑开工前测取初始值。在开工期间，应根据需要不断测取数据，从几天观测一次到一天观测几次都可以，每次的观测值与初始值比较即为累计量，与前次的观测数据比较即为每次变量。

位移观测的方法一般最常用的方法准直线法或小三角法观测。同样测站点应选在基坑的施工影响范围之外，外方向的选用应不少于3点，每次观测都必须定向，为防止测站点被破坏应在安全地段再设一点作为保护点，以便在必要时作恢复测点之用。初次观测时应同时测取测站到各点的距离，有了距离就可以算出各测点的秒差，以后各次的观测只要测出每个测点的角度变化就可以推算出各测点的位移量。观测次数和报警值与沉降监测相同。

地下水位、分层沉降的观测，首次必须测取水位管口和分层沉管管口的标高，从而可测得地下水位和各土层的初始标高。在以后的工程进展中，可按需要的周期和频率，测得地下水位和每层土层的标高的每次变化量。地下水位和各土层沉降的报警值，应由设计人员根据地质水文条件来确定。

测斜管管口必须每次用经纬仪器测取位移量，再用测斜仪测取地下土体的侧向位移量，再与管口位移量比较即可得出地下土体的绝对位移量。位移方向一般应取直接的或经换算过的垂直基坑边方向上的分量，应力、水压力、土压力的变量的报警值由设计人员确定。

监测数据必须写在为该项目专门设计的表格上。所有监测的内容都必须写明：初始值，本次变化量、累计变化量，工程结束后，应对监测数据，尤其对报警值的出现，进行分析，绘制曲线图，并编写工作报告。因此记录好基坑工程中的重大事件是监测人员必不可少的工作。

4 基坑监测的预警

在基坑工作的监测中，确定各项监测项目的监控报警值是一项十分重要的工作。《建筑基坑支护技术规范》【1】规定：基坑开挖前应作出系统的开挖监测方案，监测方案中包括监控报警

在基坑工程监测中，每一监测的项目都应根据工程的实际情况、周边环境和设计计算书，事先确定相应的监控报警值，用以判断支护结构的受力情况，位移是否超过允许的范围，从而判断基坑的安全性，决定是否对设计方案和施工方法进行调整，并采取及时有效的处理措施，因此监测项目的监测报警值的确定是至关重要的。

监控报警值勤的确定原则如下：①满足设计计算的要求，不能大于设计值；②满足监测对象的安全要求，达到保护的目的；③对于相同条件的保护对象，应该结合周围环境的要求和具体的施工情况综合确定；④满足现行的相关规范、规程的要求；⑤在保证安全的前提下综合考虑工程质量和经济等因素，减少不必要的资金投入。

5 基坑监测报告

基坑监测结果的提交应以监测报表的形式体现，现场的监测报表形式一般有当日报表，阶段性监测报表、工程监测结束报表。阶段性报表应包括监测值的变化和分析及发展预测，工程结束时应提交完整的检测报告，报告的内容应包括：①工程概况；②监测依据和监测项目及各测点的平面和立面布置图；③采用的仪器设备和监测方法；④监测频率和监测报报警值；⑤监测数据处理方法和监测结果过程曲线；⑥监测结果结论与建议。

6 基坑监测中应注意的问题

在观测过程中，观测自始至终要遵循“五定”原则，所谓“五定”原则，即通常所说的点位要稳定；所用仪器设备要稳定；观测人员要稳定；观测时的环境条件基本要一致；观测路线和方法要固定，以上措施在客观上尽量减少观测误差的不稳定性，使所测的结果具有统一的趋向性，保证各次复测结果与首次观测结果有可比性，使所观测的数据客观真实。从观测人员上讲，仪器、设备的操作方法与观测程序要熟悉、正确。在首次观测前要对所用的仪器的各项指标进行检测校正，必要时经计量单位预以鉴定。连续使用3～6个月重新对所用仪器、设备进行校检。在观测过程中操作人员要互相配合，工作协调一致，认真细致，做到步步有校核。

7 结束语

当前，基坑监测与基坑设计、施工同被列为基坑工程质量保证的三大基本要素，并且《建筑基坑工程监测技术规范》（GB 50497-2009）强制规定：开挖深度大于5m或小于5m但现场地质情况和周边环境较复杂基坑工程以及需要监测的基坑工程应实施基坑工程监测【2】。基坑工程发生重大事故前都会有相应的预兆，笔者认为准确有效的监测及报警，完全能将这些基坑事故消灭在萌芽阶段，达到确保人民生命财产安全的目的。

1 （JGJ 120-99）建筑基坑支护技术规程[S]. 北京: 中国建筑工业出版社，1999.

2 （GB 50497-2009）建筑基坑工程监测技术规范[S]. 北京: 中国建筑工业出版社，2007

PRELIMINARY ANALYSIS ON FOUNDATION PIT DEFORMATION MONITORING

Liu Zuochang

Taian Geological Institute of China Chemical Geology and Mine Bureau，Taianan，Shandong，271000，China

Three basic elements will ensure the project quality of foundation pit, including foundation pit monitoring, designing and construction. We have to follow the references and regulations when monitoring the foundation pit deformation, taking the dates, early warning and handing in the report. As the premonitor appears before the grave accident, the effective monitoring and alarm given will prevent the accident to ensure our live and property security.

foundation pit ，monitoring ，security

TU471.98

A

1006–5296（2011）02–0125–04

刘作昌（1962～），男，长期从事岩土工程勘察与施工工作，国家首批注册岩土工程师

2011-01-22