宁夏某工程基坑变形监测技术研究

柳小燕

摘 要：在大型工程建设中，往往需要进行基坑开挖。由于基坑内外压力的变化，引起土体的变形，对邻近建筑物造成影响。因此，需要对基坑及邻近建筑物进行变形监测，本文基于笔者多年从事基坑变形监测的相关工作经验，以宁夏某基坑开挖对建筑物影响的监测为例，介绍了监测方案，并对不同的数据处理模型进行对比研究，得出对于本项目变形监测中精度较高的数学模型。

关键词：基坑 变形监测 数据处理 精度

中图分类号：TV551 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（a）-0000-00

1概述

在城市中进行建筑物的基坑开挖时，不仅要求保证基坑本身的安全，还必须保证邻近建筑的安全使用。在基坑开挖及以后的施工过程中，由于地下水位下降、荷载增加、土体变形以及其它一些不确定因素，必然引起周边环境变化，影响周边建筑的安全使用。变形监测是掌握基坑形变规律以及对周边环境影响进行评价的有效手段，在建筑物兴建、施工、运营阶段都起着重要作用。通过变形监测，分析基坑形变规律，以及对周边建筑物影响的变化趋势进行有效的预测，对基坑和建筑物的安全监控，确保建筑物安全运营具有重要意义。本文以宁夏某基坑的监测为例，对变形监测的数据进行处理分析，对观测量进行预报并与实际沉降量进行比较，以确定模型的有效性。

2工程概况

此基坑位于宁夏某体育场。在基坑开挖的施工过程中，基坑内外的土体将由原来的静止土压力状态向被动和主动土压力状态转变，应力状态的改变将引起土体的变形，因此会对邻近建筑物造成影响。此次观测的目的就在监测基坑的开挖对邻近建筑物造成的影响，以及了解邻近建筑物的变形情况，从而控制开挖基坑的进度来保证工程的安全，最终保证周围几座建筑物的安全。

2.1 基准点和监测点布设方案

基坑监测工作于2009年6月17日开始布点，总计观测20次。在基坑上布设变形监测点，平面位置上力求对称，做到全面监测，突出重点。监测项目主要是对基坑旁3号、4号、5号楼进行沉降监测。本次共布设监测基点5个（ZB1、ZB2、ZB3、ZB4、BM1），水平位移监测点9个（全为基坑边监测点，编号为JC1～JC9，间距约20 m，距基坑边线约0.2m），沉降监测点16个（11个水平位移监测点同时作为沉降监测点，建筑物沉降观测点为5个，编号为3D-1、3D-2、4D-1、4D-2、5D-1），点位详见基坑监测布点图1。6月19日对监测点进行了初始数据的观测，初次观测独立观测两次，取其平均值作为初始数据，并对基点进行了联测。在基坑开挖过程中，每3天～4天进行一次观测，若沉降观测点的沉降量出现异常，则对各观测点进行加密观测[5]。

沉降监测测量仪器选用Leica DNA03数字水准仪，水准尺为与DNA03配套的Leica编码标尺。在观测之前水准仪和水准尺经过严格检验。我们的控制点（BM1）选取在距离基坑200m以外比较牢固的建筑物（6号楼）上，控制点（BM2）选取在距离基坑200m以外比较牢固的建筑物（4号楼）上。

图1 基坑监测点布置图

2.2 建筑物沉降观测数据计算及分析

对建筑物一共布设了5个监测点，以基准点BM1为起点，BM1高程为10.00m。观测流程为由BM1→5D-1→3D-1→3D-2→4D-1→4D-2→BM1形成一个观测闭合环，每次观测结束利用△h=∑a-∑b≤1.0（路线距离）检查记录的数据和计算是否正确，精度是否合格，然后，调整高差闭合差，推算出各沉降观测点的高如有超限应当返工。经计算得出闭合水准路线全长闭合差为0.21mm，路线长为0.8703km，闭合差限差为±4=±3.8mm，故初次观测完全符合二等水准测量要求[1][2]。由于观测数据很多，这里取前10期建筑物沉降观测数据进行分析研究：（1）计算各观测点本次沉降量：Δh=本次观测所得的高程Hi-上次观测所得的高程Hi-1 ；（2）计算累计沉降量：ΔH = ΣΔh（3）计算沉降速率：ν=沉降量/观测天数，有观测数据绘制建筑物监测点沉降观测曲线图，各点沉降量如图2所示：

图2 建筑物各监测点沉降量变化曲线

根据观测数据成果计算各观测点的累积沉降量即：

沉降观测数据表明：大部分房角沉降观测点变化很少，其中最大的变化是4D-1（-0.97mm）和3D-1（-0.95mm），但监测点的累积变化量小于警戒值，已有支护结构能维持基坑边坡的稳定，目前基坑处于稳定状态。

3对建筑物的监测点的线性回归模型分析预测

根据3号、4号和5号楼沉降观测数据为例，对沉降量和观测天数进行线性回归分析[6]，

依次可求得各观测点沉降量y与监测天数x的线性回归方程及相关系数。

图3 各点累积沉降值的回归分析图

通过回归分析的结果可以看出，其回归分析值和实际观测值一般都有一定差异，但总的分析曲线的走势大致一致，通过此线形回归即可做沉降观测的变形预测，做好对将来建筑物的安全预报。由图3可知累积沉降的回归分析值并不能准确的反映其沉降量，和实际的累积沉降有一定的差异，但在反映点与点之间的沉降差异方面却有很好的反映：（1）通过回归分析可发现点3D-11和点4D-1沉降最快，而离基坑较远的点5D-1则沉降的比较少。（2）从表3中可知，点3D-1和点4D-1沉降比较均匀，其余三点沉降发生不均匀变化。根据它们累积沉降的不同也可以分析后期建筑物的倾斜情况，从而更好的控制，作好防御措施。

4结束语

本文立足于深基坑沉降变形监测的方案设计及数据分析处理，以宁夏某体育场深基坑沉降变形监测为实例，阐述了变形监测的方案设计与数据处理，并根据不同的数据处理模型对变形趋势的预测预报的有效性进行了对比分析。采用线性回归预测模型对监测数据进行处理分析能够简单、快速、准确地得到深基坑沉降变形状况以及对周边建筑物的影响，并对下一次沉降量进行预报，能为验证基坑开挖及保证周边建筑物的安全，提供必要的数据和评价资料。

参考文献

[1] 朱建军，曾卓乔.变形测量的理论与方法[M].中南大学出版社.2004.2.

[2] 黄声享，尹晖.变形监测数据处理[M].武汉大学出版社. 2002.

[3] 伊晓东，李保平.变形监测技术及应用[M].黄河水利出版社.2007.2.

[4] 何秀凤.变形监测新方法及其应用[M].科学出版社.2009.4.

[5] 吴子安.工程建筑物变形观测数据处理[M].宁夏测绘出版社.1989.

[6] 陈永奇，吴安，吴中如.变形监测分析与预报[M].宁夏测绘出版社.1998.

[7] 李香娥.工程建筑物的变形观测[J]. 四川测绘， 2006（01）：43-46.

[8] 朱建军.边坡变形测量资料分析[J].矿业工程. 2002（3）：22-26.

[9] 李雪生.建筑物静态变形监测方法研究[J].深圳市勘察测绘院. 2009（28）.

[10] 朱学明.沉降观测数据分析及其工程意义[J].常州新区测绘勘察.1996（2）.

[11] 范志龙，陈雪丰.基于MATLAB的高层建筑沉降变形监测数据处理[J].武汉大学测绘学院.2009（5）：138-143.

[12] 伍卫星，莫颖军.地质滑坡变形监测方法探讨[J].广西水文地质工程地质勘察院.2009（25）：34-36.