浅谈深基坑监测在工程建设中的应用

郭小斌

(福建省地质测绘院，福州，350011)

深基坑工程施工时应进行常规项目监测，同时也要对基坑周边环境影响范围进行动态监测，通过监测实现整个基坑工程的信息化施工，并对基坑工程在开挖过程中的稳定性及其变形规律进行动态监测，为后续工程建设提供可靠依据。

1 深基坑工程监测内容及布点

1.1 监测内容

深基坑工程监测的主要内容有围护桩地下桩体的侧向位移、沉降和水平位移；围护桩、水平支撑的应力变化；基坑外地下土层的分层沉降；基坑内、外的地下水位监测；基坑外侧土体的侧向位移；地下土体的土压力和孔隙水压力；地下管线、设施、地面道路和建筑物的沉降、位移；基坑坑底回弹监测[1]。

1.2 监测点的布设

(1)监测点布设应依据基底地质特征及实际需求确定[2]。

(2)位移、沉降观测点直接安装在被监测的建(构)筑物上。

(3)测斜管应按工程地质状况，埋设在易引发变形的位置，并靠近基坑支护结构边沿布设，测斜管埋设时十字槽要与基坑边垂直。

(4)开挖基坑时会引起地下水位降低，从而引发基坑外地下水向坑内渗漏。应依据水文地质条件和保护目标，布设水位监测管。埋设时应要求测斜管外的铜环不能被破坏。一般每1 m放一个铜环。

(5)基坑开挖施工中需降低基坑内地下水位，因而导致基坑周边地下水位下降，致使周边建筑物受到影响。应在基坑内外设置水位观测点，及时了解水位变化情况，确保周边建筑物安全。

(6)土压力计与基坑围护结构施工同时安装，压力计应安装在基坑隐患处围护桩的侧向受力点。应力计是水平支撑受力变化和监测基坑围护桩体的仪器。安装应力计部位应方便安装，可选几个断面，一个断面安装2个压力计。

2 监测频率

(1)为了保证测量精度，基坑开挖前测读2～3次初始数据。

(2)围护结构施工期间每3～7 d测量1次。

(3)基坑开挖期间一般每天观测1次。

(4)底板混凝土浇筑完毕后每3～7 d测量1次。

(5)桩基变位监测视开挖标高及实际情况随时监测。

(6)实际测量频率可根据最近2次测量情况而定，当观测值达到相对稳定后，可以适当降低观测频率；遇到观测值变化、报警速率加快时，应加密观测频率及时地掌握基坑变形情况，确保基坑和周边构筑物的稳定与安全。

3 动态监控与信息化施工

基坑开挖过程中，分析各次的监测数据，借助理论和数值反分析工具，及时预报施工中可能出现的问题，判断结构可能产生变位的诱发因素，为相关单位研究对策和采取措施提供有力依据。

基坑施工监测与信息化施工要以施工监测、变形、沉降计算、渗流和经验方法相结合[3]。在前期地质调查的基础上根据经验方法或通过力学计算进行预设计，选定支护参数。后期在施工过程中依据监测中获取的地层稳定性、支护系统力学、工作状态及对周围环境影响程度的相关信息，对施工过程和支护参数进行合理有效的调整。

4 监测报警指标

(1)基坑围护墙水平位移和沉降累计不超过30 mm，每天发展不得超过2 mm。

(2)基坑外地面沉降累计不超过30 mm，每天发展不得超过2 mm。

(3)基坑围护墙和周围土体测斜。对基坑本身安全的测试，最大位移一般为50 mm，每天发展不超过3 mm。若测斜曲线出现明显的折点变化，也应作报警处理。

(4)桩基位移应视桩基允许位移确定。

(5)邻近建筑物沉降或水平位移累计均不超过30 mm，每天发展不得超过2 mm。

5 监测结果统计与分析

(1)竖直及水平位移观测成果汇总表及代表性测点位移-时间关系曲线图、代表性剖面位移分布曲线图；土层水平位移总表及水平位移-深度关系曲线图；邻近建筑物观测点竖直位移总表及竖直位移-时间关系曲线图。

(2)根据监测资料，结合反分析原理，每个开挖工况后对下一阶段的变形情况进行预测，当有危险时及时向业主及施工方提交计算报告并提出合理化建议。

6 深基坑施工监测实例

福州市光明港两岸综合整治工程安置房一期基坑支护工程施工监测项目*福建省现代工程勘察院,福州市光明港两岸综合整治工程安置房一期基坑开挖监测项目,2015。位于福州市鼓山镇六一村，光明港支河北侧，水岸华庭东侧，鳌港路西侧。该工程为北岸部分，由15栋高层住宅(下设1层地下室)及部分商业裙楼组成。

图1 基坑监测沉降点布置总平面图Fig.1 The total plan of the foundation pit monitoring settlement

场地岩土层自上而下分布有杂填土、淤泥、中沙、淤泥、淤泥质土。基坑裙楼开挖深度为3.90 m，主楼开挖深度为5.60 m。坑内土方开挖后处于失稳状态，易产生滑塌引发变形，需进行基坑支护。根据场地条件，在基坑南侧、西北侧采用双排SMW工法桩支护结构，东侧采用单排SMW工法桩+锚杆支护结构，其它方向则采用悬臂桩支护结构。场地止水(泥)帏幕采用φ650@450三轴水泥搅拌桩。

6.1 沉降观测流程

6.1.1 沉降观测点的选定

在距施工现场60～150 m选定9个混凝土或墙角固定点作为沉降观测参考点。根据规范、设计、现场情况及合同要求，在基坑坑顶、基坑周边道路、管线及建筑物共设置163个沉降观测点(图1)。

6.1.2 仪器设备

观测仪器采用Wild N3水准仪及线条式铟钢瓦水准标尺，观测前水准仪、标尺均按要求进行检查、校正，作业方法按规范执行。

6.1.3 数据处理

6.1.4 主要成果

主要成果为外业观测记录手簿、沉降水准观测平差计算成果、沉降观测高程成果表及各观测点总沉降量曲线图。

6.2 水平位移观测

6.2.1 观测网布设及施测

为观测基坑坑顶、冠梁，周边道路、管线及建筑物倾斜共设置161个水平位移观测点。为观测在基坑开挖施工期间产生的水平位移，在距施工现场外50～200 m，布设12个四等导线网控制点，作为水平位移观测的首级控制。原始观测数据采用全站仪记录，导线网平差采用软件进行严密平差计算，计算结果精度最大点位误差为0.008 6 m，最大点间误差为0.003 2 m，测角中误差为1.3″，方向闭合差为-1.0″～+8.0″,测量误差符合规范要求。

6.2.2 位移观测

基坑坑顶、冠梁，周边道路、管线及建筑物的水平位移观测点，均以四等导线网点为基础，每次尽量在同一基准点设站，观测、记录、限差要求严格执行规范相应规定。

6.3 基坑支护桩外深层土体位移观测

为监测基坑坑壁的稳定性及现场施工具体情况设置22个测斜孔，埋设测斜管374 m。测斜仪传感器灵敏度每500 mm为±0.02 mm，耐水压850 kpa。每隔500 mm采集一组数据，外业记录及取值精确到0.01 mm。现场测斜仪测出的读数直接输入计算机，计算出差值、变化值及位移值，并绘制各测点的测斜曲线。

6.4 水位观测

在基坑外影响范围设置8个水位观测孔,梅花形埋设水位观测管128 m。将观测仪的探头沿管壁缓慢下移，待蜂鸣器发出叫声时，读取电子测量尺上的读数，并输入计算机，计算出实际水位深度，最终计算出基坑外周边地下水位标高均值。

6.5 基本分析

6.5.1 垂直沉降量

通过基坑坑顶58次(52个点)，基坑周边道路、管线30次(39个点)，基坑周边建筑物30次(72个沉降观测点)的观测，沉降情况如下。

(1)基坑坑顶西北侧与西南侧沉降量多数大于30 mm， 其中J46沉降量高达39.0 mm。主要原因为基坑开挖引起水土流失及其压缩模量增大等影响所致(图2)。

图2 基坑坑顶总沉降变化量曲线图Fig.2 Curves of total settlement variation of the foundation pit top

(2)基坑周边道路、管线沉降量均小于20 mm，主要原因为基坑开挖导致周边水土流失，及其压缩模量增大等影响所致。

(3)基坑周边建筑物垂直沉降量均小于5 mm。

6.5.2 水平偏移测量

通过基坑坑顶58次(52个点)，基坑冠梁45次(52个点)，基坑周边管线、道路30次(39个点)，基坑周边建筑物30次(18个点)的观测，各点变化如下。

(1)基坑坑顶四周均向基坑内水平位移。坑顶西侧、西北侧往基坑内偏移量多数大于20 mm，其中S14偏移量达33 mm。在基坑开挖时，水平位移向基坑内位移较明显，后逐渐趋向缓慢(图 3)。

(2)基坑冠梁西侧、北侧位移量多数大于20 mm，其中S17位移量最大为25 mm。主要原因是基坑开挖后导致周边水土流失和基坑开挖后形成悬臂梁等产生的影响(图4)。

图3 基坑坑顶平面位移曲线图Fig.3 Plane displacement curve of the foundation pit top

图4 基坑冠梁总位移变化量曲线图Fig.4 Curves of total displacement variation of the foundation pit beams

(3)基坑周边道路、管线位移量均小于20 mm，周边建筑物位移量均小于10 mm。

6.5.3 深层土体位移测量及水位测试

(1)深层土体位移曲线基本呈现为中间鼓出、两端小，土体水平位移最大值对应的深度为基坑开挖的深度。在基坑支护施工期间其位移量都较小，基坑开挖时位移较明显，深层水平位移量均小于40 mm(图5)。

(2)基坑支护桩外的水位变化约1.8 m,该工程采用SMW工法桩截水，坑外与坑内的水位变化不相关，主要原因是降雨引发的潜水位变化(图6)。

图5 22#深层土体位移剖面图Fig.5 Profile of NO.22 deep soil displacement

图6 基坑坑顶支护桩外的水位曲线图Fig.6 Water level curve chart outside the foundation pit of the foundation pit top

7 深基坑监测结果

根据上述各监测点的监测数据分析，各项监测数值均在设计单位规定的变形预警限值内，处于正常范围，周边建筑沉降量都在规范允许的范围内。在监测过程中，根据监测数据成果配合建设、监理、施工单位进行基坑开挖施工，基坑回填后，周边沉降和变形即停止，基坑开挖施工未对周边建构筑物产生不良影响。

8 结语

通过对深基坑周边的土体深层位移、基坑坑顶的水平与垂直沉降、周边建构筑物的沉降观测、基坑周围地下水的水位监测，基本能够满足基坑监测规程的要求，监测数据客观真实，反映了该工程支护结构各种变形及监测数据可靠。

1 JGJ8-2007 建筑变形测量规范.

2 GB 50497-2009 建筑基坑工程监测技术规范.

3 郭波.建筑工程深基坑施工需要注意的几个问题.中小企业管理与科技(上旬刊),2012(09).