建筑基坑常规变形检测技术问题探讨

■卢鸿荣

（广东省核工业地质局测绘院广东广州510800）

建筑基坑常规变形检测技术问题探讨

■卢鸿荣

（广东省核工业地质局测绘院广东广州510800）

文章通过实例阐释变形监测的必要性，基坑监测的多重手段和内容，深基坑安全及对邻近建（构）筑物影响最小。基坑开挖是建筑工程施工中的重要组成内容，而现阶段城市建筑施工中，基坑开挖工程通常位于建筑密集区域，所用的支护桩开挖基坑方式，在开挖施工中无法避免会对附近建筑造成影响，因此应开展基坑监测，为基坑工程的顺利、安全开展及附近建筑的稳固提供有力保证。

基坑变形检测技术问题探讨

0　引言

建筑基坑变形监测工作有重大的意义，主要体现在以下两个方面：首先，建筑基坑监测可以为建筑的稳定性，和是否可以继续安全运行的诊断提供一个依据，便于及时准确的发现问题并采取措施。其次，认真做好建筑基坑变形监测的资料分析和数据管理工作，能够为提高工程设计的安全性，对建筑的安全状况科学的评估和预测等提供一个可靠的科学依据。

1　工程概况

该基坑位于广州市花都区花东镇花侨。北侧为花侨市场，东侧为广东电网花东供电所，西侧为已建8层居民楼，南侧为广东省华侨铝制品厂，均为桩基础，无地下室结构；基坑与各建筑物间均有水泥路分隔。基坑南北长约135m、宽约87m。围护结构采用钻（冲）孔灌注桩结合内支撑、预应力锚索的支护形式。同时在支护桩外侧采用水泥搅拌止水帷幕，砂层较厚区段采用在支护桩间增加高压旋喷桩与支护桩共同形成止水帷幕。本基坑支护安全等级为一级。基坑开挖深度约10.4m。

2　监测深基坑主要目的及内容

监控基坑开挖过程中因施工原因造成的基坑支护结构变形和位移、地下水位升降等因素对基坑自身及周边环境形成的影响；以确保工程顺利进行，在出现异常情况时及时反馈，并采取必要的工程应急措施，甚至调整施工工艺或修改设计参数。

（1）将监测数据与预测值相比较以判断前一步施工工艺和施工参数是否符合预期要求，以确定和优化下一步的施工参数，做到信息化施工；

（2）将现场监测结果反馈设计单位，提供设计参考数据，使设计能按现场工况发展，及时对开挖方案进行调整，优化设计，使设计达到优质安全、经济合理、施工快捷的目的。

（3）为业主提供及时信息，以便业主对整个项目进行科学化管理。

测量监测深基坑主要内容有：测量坐标点位的平面位移和高程监控点沉降量；测量支护结构侧向位移变化量值；测量基坑内地下水位的高度；测量支护结构体土的压力值；测量邻近基坑建筑物等环境及市政管线变形量等深基坑的稳定性，保证深基坑工程正常安全施工。

3　监测实施及技术措施

3.1平面基准点

3.1.1埋设

本基坑埋设基准点3个，监测过程中要定期检查基准点的稳定性。根据具体施工时的现场条件，基准点的埋设方式可先用以下两种方式之一或组合方式。一是采用钻钻孔置入法，钻孔钻至基岩或硬质土层以下2米，成孔后埋入φ18以上螺纹钢并浇灌混凝土，并用砼在周围作保护。二是建造具有强制对中装置的观测墩，强制对中装置的对中误差不应超过±0.1mm。

3.1.2选用仪器：日本SOKKIA NET05AX型全站仪，标称精度：测角±0.5″，测距（0.8±1PPM×D）mm。

3.1.3测量：采用边角网法施测，采用独立坐标系统。

其观测技术要求如下表：

（4）平差计算：观测数据可利用“南方平差易”进行严密平差，取得控制点的坐标数据。

3.2高程基准点

（1）埋设：当平面基准点采用第一种方法（钻钻孔置入法）时，高程基准点使用同一点作为控制点；当平面基准点采用第二种方法（观测墩）时，在观测墩制作时，在离地面0.2m至0.6m处现浇一个L形圆头水准标志，该标志应与观测墩主体钢筋焊接。

（2）选用仪器：日本索佳SDL1X型电子水准仪，标称精度：± 0.3mm/km。

（3）测量：1）按《建筑变形测量规范》中一级变形测量的精度要求施测。各基准点间进行往返测。一级水准观测的仪器，i角不得大于15″。观测时读数取至0.01mm。2）应避免望远镜直接对着太阳，并避免视线被遮挡。仪器应在生产厂家规定的温度范围内工作。振动源造成的振动消失后才能启动测量键。当地面振动较大时，应随时增加重复量次数。3）测段往测与返测的测站数均应为偶数，否则应加入标尺零点差改正。由往测转向返测时，两标尺应互换位置，并应重新整置仪器。在同一测站上观测时，不得两次调焦。

（4）平差计算：高程通过严密平差得到。

3.3水平位移监测

3.3.1点位埋设

水平位移监测有两项，一是环基坑顶均匀布设17个水平位移及沉降一体监测点，间距约25m。二是5个基坑内立柱位移及沉降一体监测点。

3.3.2观测：

（1）采用仪器：日本SOKKIA NET05AX型全站仪，标称精度：测角±0.5″，测距（0.8±1PPM×D）mm。

（2）观测方法：分别在基准点上设站，按极坐标法或前方交会方法进行观测。

（3）位移量计算公式：坐标增量

选取与基坑边线垂直方向的坐标增量作为观测点的本次位移量，各次位移量之和即为该点的累计位移量。

3.3.3测量精度

按《建筑变形测量规范》中一级变形测量的精度要求施测，水平位移观测时读数取至0.1mm。

3.4沉降观测

沉降观测有四项：一是环基坑顶均匀布设17个水平位移及沉降一体监测点，间距约25m；二是5个基坑内立柱位移及沉降一体监测点；三是8个周边道路沉降监测点；四是14个邻近基坑建筑物沉降监测点。观测点采用冲击钻钻孔置入法埋设。

基坑开挖引起的基坑顶部沉降，测量方法采用二等水准测量方法，具体做法是：

（1）每次沉降观测前均应对基准点进行联测检校，确定其点位稳定可靠后，才对沉降点进行观测。基准点联测及沉降点观测均组结成闭合水准路线。

（2）采用仪器：日本索佳SDL1X型电子水准仪，仪器标称精度为±0.3mm/km，观测时读数取至0.01mm。

（3）技术要求：参考一级变形观测（JGJ 8-2007）的技术要求，结合变形监测特点制定各项限差如下表所示。

表中N为测站数

（4）每次观测应固定仪器、路线、仪器站位和立尺位置，并尽量不替换观测人员。观测时仪器应避免在搅拌机、卷扬机等有震动影响的范围内设站。

3.5支护桩测斜

该项目是基坑监测的重点项目，突出反映某重点位置支护桩不同深度的连续变形情况。

3.5.1监测方法

在支护桩内埋设测斜管，通过测斜仪观测支护桩不同深度处的侧向水平位移。

3.5.2测斜管埋设

测斜管应在支护桩浇筑前安装埋设，埋设时应符合下列要求：

（1）埋设前应检查测斜管的质量，测斜管连接时应保证上、下段的导槽相互对准顺畅，接头处应密封处理，并注意保证管口的封盖；

（2）测斜管长度应与支护桩深度一致或不小于所监测土层的深度；以下部管端作为位移基准点；

（3）埋设时测斜管应保持竖直无扭转，其中一组导槽方向应与所需测量的方向一致，即垂直于基坑边缘。

支护桩内测斜管采用预埋法：即在连续墙施工时，将测斜管绑扎在选定埋设连续墙的钢筋笼内（管长与支护桩等深，管两端封口），浇灌砼即可。测斜管头高出连续墙顶面20～30cm，然后设置保护箱盖。

（4）测量仪器

航天惯性科工制造的CX-06B型测斜仪及读数仪。

（5）测试方法

以测斜管底端为基准，每往上0.5m使用测斜仪测读一次数据，得到测斜管每0.5m处相对于管底的倾斜量，基坑施工过程通过每期观测值与初始值的变化量，计算出每期桩体或土体不同深度的位移量。

在测量环节，应注意以下内容：

（1）测斜仪探头严禁震动、碰撞；

（2）测斜仪探头放至孔底后应停留一段时间，待探头温度和测孔内的温度一致后方可开始测量；

（3）正反方向双向测量消除仪器零飘误差；

（4）使用管口限位环，确保每次在同一位置测量。

（5）测量精度：不低于0.10mm/m。

3.6地下水位监测

3.6.1水位观测管的埋设

水位监测点应沿基坑周边布置，监测点间距平均约50m。相邻建（构）筑物、重要的地下管线或管线密集处应布置水位监测点；如有止水帷幕，宜布置在止水帷幕的外侧2m处。

对于本基坑工程，拟设置地下水位监测孔2个。埋设方法：水位管采用钻探成孔法埋设。水位管宜选用直径50mm左右的硬质塑料管，管底加盖密封，防止泥沙进入管中。管下部留出0.5～1.0m的沉淀段（不打孔），用来沉积滤水段带入的少量泥沙，中部管壁周围钻出6～8列直径为6mm左右的滤水孔，纵向间距50～100mm。相邻两列的孔交错排列，呈梅花状布置。管上部留出0.5～1.0m为管口段（不打孔），以保证封口质量。管壁外包扎过滤层，过滤层可选用土工织物或网纱。管壁与孔壁之间用净砂回填至地表0.5m处，再用粘土封顶，以防地表水流入，管口砌保护墩，管口高出地表30cm，加盖防止地表水流入。

3.6.2监测设备及精度

南京斯比特SVW-1型水位计，监测精度为＜±1cm（10米量程）。

3.6.3用水位计对水位进行初始定位观测，遇到地下水位急剧变化时应加密观测，以便采取适当的止水措施。

3.7锚索拉力监测

3.7.1测点的安装

根据结构设计要求，锚索计安装在张拉端或锚固端，安装时钢铰线或锚索从锚索计中心穿过，测力计处于钢垫座和工作锚之间，并从中间锚索开始向周围锚索逐步加载以免锚索计的偏心受力或过载。应变计在支撑梁施工时及时安装。锚索拉力监测点平面位置如附件一所示。

3.7.2量测

采用南京斯比特SSC-101型频率读数仪。测量方法参照相应读数仪的使用说明书：将信号线的插头插入信号地址接口，信号线的另一端夹接振传感器的引出线，红色夹引出线芯，黑色夹接引出线屏蔽层，按“开关”按钮便可直接读频率读数。测量完成后，记录传感器的编号、频率值设计编号和测量时间。

振弦式锚索测力计的计算公式：

式中：P—被测锚索荷载值（kN）

K—仪器标定系数（kN/Hz2）

fi2—锚索测力计三弦实时测量频率平方的值的平均值。f02—锚索测力计三弦频率的初始平均值。

3.7.3传感器及测量仪器

（1）振弦式锚索测力计

（2）振弦频读数仪

3.8巡视检查

本基坑施工和使用期内，每天均应由专人进行巡视检查，并做好《巡视检查日报表》。

4　基坑监测时间和频率

基坑监测在土方开挖之时就应开始进行，直至土方回填完毕后结束。监测频率和监测次数应符合现行标准《建筑基坑工程技术规范》（GB50497-2009）要求。当发现下列情况之一时，应缩短监测时间间隔、加密监测次数或连续监测:

（1）监测值达到报警标准、监测值变化量较大或速率加快；

（2）出现超长开挖、超深开挖、未及时加撑等情况；

（3）基坑附近地面荷载加大；

（4）长时间连续降雨、大量积水、市政管道出现泄漏等情况；

（5）基坑围护结构、坡体或底部出现流沙、管涌等现象；

（6）邻近的地面或建（构）筑物出现严重的开裂、大量沉降或不均匀沉降等；

（7）支护结构开裂；

（8）发现危险事故征兆。

5　基坑监测数据处理

及时对监测数据进行处理和分析是基坑监测工作的关键。对于这些监测数据，先对它进行一个系统化的整理，用图表方式对监测数据进行定量分析，可以得出基坑中各监测项目的变化情况，分析基坑变形的规律性和稳定性，对建筑变形的程度、趋势以及使用上的安全问题进行分析和评估。为后期的施工和完善设计提供依据，同时对开挖过程中出现的危险信号及时报警，以便采取相应措施。

6　结语

建筑基坑变形监测是工程设计和后期质量评估一个不可或缺的因素。设计师在设计的时候，基坑变形监测可以为其提供理论依据，使其设计变得优化和安全，增加建筑物在从图纸变成实物过程中的可靠度和科学性。工程自身所具有的特性和复杂性，在大多时候，要想利用一成不变的基坑变形监测原始数据，对建筑物进行科学、准确的评估是相当困难的。因此，在做建筑基坑变形监测之时通常要把工程的具体情况以及变形监测的不同时间段的不同特点和要求分别采用区别方式和方法来进行。

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P2［文献码］ B

1000-405X（2016）-8-369-2