北京某深基坑变形监测方法实例分析

原 涛（北京市地质工程勘察院，北京100048）

北京某深基坑变形监测方法实例分析

原 涛
（北京市地质工程勘察院，北京100048）

目前国家和相关部门加强了对深基坑变形监测的重视，深基坑变形监测的监测原理和监测方法得到了一定的研究和发展。本文以北京某深基坑工程为研究对象，根据基坑周边环境、工程地质条件及水文地质条件，依据相关规范并结合基坑特点制定了基坑变形监测方案，描述了基坑监测的各个监测项目的内容以及各监测点的点位分布情况，对基坑土钉墙坡顶水平位移、土钉墙坡顶竖向位移、护坡桩坡顶水平位移、护坡桩坡顶竖向位移、深层水平位移、土钉及锚杆拉力、地下水位的监测方法及监测结果进行了分析。结果表明，本基坑监测项目和方法适当，能够真实准确地反映基坑的变形情况，基坑变形存在一定的规律性，其监测方法和变形规律，对其他深基坑变形监测的实施和研究，具有一定的参考价值和意义。

深基坑；变形监测；变形分析

1　工程概况

1.1工程简介

本工程位于北京市朝阳区百子湾地区，建设场地呈矩形，南北长约400m，东西宽约340m，总用地面积约为136916m2。本工程以住宅、配套公建及地下车库为主，主要包括11栋住宅楼、4套配套公建、1个地下车库。周边建筑物已拆迁完毕，无建筑物，场地空旷。

1.2工程地质条件和水文地质条件

根据工程地质勘查报告，建设场区按成因年代分为人工堆积层、新近沉积层和一般第四纪冲洪积层3大类，按地层岩性进一步分为8个大层。 建设场地内的潜水普遍分布，含水层主要为细砂④层，透水性较好，由于受场地挖土施工致使地面标高变化的影响，地下水埋深差别较大，水位埋深为3.50～16.30m，静止水位标高为19.26～21.67m。勘察期间承压水也是普遍分布，含水层主要为中细砂⑥层，水头高度为一般为3～5m，最大水头高度可达7m左右。受挖土施工导致的地面标高变化影响，承压水水位埋深差别较大，水位埋深为12.30～24.00m，静止水位标高为11.11～12.98m。随上部隔水层粉质粘土⑤层的厚度及标高变化，其承压性随之变化，总体上西北部承压性水头稍高，东南部略低。

2　基坑支护方案及监测项目

2.1基坑支护方案

为节约施工空间，保护临近构筑物和地下设施，减少基底回弹，利用支护结构进行地下水控制，需选择有效的支护方式（李奋强，2005）。本工程基坑开挖深度约为16m，其中基坑北侧上部1.1m采用放坡挂网喷砼支护，下部采用护坡桩+锚杆的支护形式，基坑东侧、南侧和西侧分别采用上部7.50m土钉墙，下部护坡桩+锚杆的支护形式。根据《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）规定，本基坑为一级基坑。

2.2监测项目

综合考虑本工程的地质条件和水文地质条件，以及基坑周边环境对监测项目的影响，并依据相关规范要求，确定本基坑的监测项目为：①基坑土钉墙坡顶水平位移监测；②基坑土钉墙坡顶竖向位移监测；③基坑护坡桩桩顶水平位移监测；④基坑护坡桩桩顶竖向位移监测；⑤基坑深层水平位移监测；⑥土钉及锚杆拉力监测；⑦基坑地下水位监测；⑧现场巡视检查。

根据基坑工程的受力特点及由基坑开挖引起的基坑结构及周围环境的变形规律（夏才初等，2001），布设各监测项目的监测点，如图1所示。

图1　基坑监测点布设示意图Fig.1 Schematic diagram of the monitoring points

3　监测点的布设及监测方法

3.1水平、竖向位移监测

本工程按照《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）中第5条监测点布置的具体相关要求共布设土钉墙坡顶水平、竖向位移一体监测点100个，编号为PD001～PD100，护坡桩桩顶水平、竖向位移一体监测点98个，编号为S001～S090，SJ01～SJ08，北侧暗沟及地表沉降监测点26个，编号为D01～D26。具体埋设方法为在土钉墙坡顶和护坡桩桩顶较为稳固的地方用冲击钻钻出深约20cm的孔，用稀释的水泥浆填充，最后垂直放入强制对中装置，顶部用工具抹平。

本工程基坑水平位移使用Leica TC1201 1″级电子全站仪进行观测，采用极坐标法进行监测，如图2所示。竖向位移使用Trimble Dini 12电子水准仪进行观测，采用往返测进行监测，如图2所示。在测量过程中，严格按照《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）中第6.2水平位移监测和6.3竖向位移监测的具体相关技术规范进行作业，保证测量精度。

3.2深层水平位移监测

采用数字式CX-901E 型测斜仪进行深层水平位移监测。具体测量方法：①用模拟测头检查测斜管导槽；②使测斜仪测读器处于工作状态，将测头导轮插入测斜管导槽内，缓慢地下放至管底，然后由管底自下而上沿导槽全长每隔0.5m读一次数据，记录测点深度和读数。测读完毕后，将测头旋转180°插入同一对导槽内，以上述方法再测一次，测点深度与第一次相同。③每一深度的正反两读数的绝对值宜相同，当读数有异常时应及时补测。本工程共布设10个深层水平位移监测点。

3.3土钉及锚杆拉力监测

采用采用MSJ-3型锚索测力计和608A型振弦读数仪进行土钉及锚杆拉力监测。具体测量方法：在锚杆加锁之前按照技术规定把锚杆拉力计套在锚杆顶端，把拉力计的电缆引至方便正常测量的位置，然后用锁扣锁上固定，并进行拉力计的初始频率的测量，必须记录在案，以后即可按要求开始正常测量。本工程共布设12个土钉及锚杆拉力监测点，分为上下2排，6个断面。

3.4地下水位监测

采用电测水位仪进行地下水位监测。具体测量方法：按四等水准对水位观测井的井口固定点进行高程测定，每次测量井口固定点至地下水水面竖直距离两次，当连续两次静水位测量数值之差不大于±1CM/10M时，将两次测量数值及其均值进行记录，根据记录值进行水位高程的计算，本次水位高程和上次水位高程的差值就是地下水位的变化量。本工程共布设8个地下水位监测井。

4　监测成果分析

通过获取实时监测数据资料，并对监测结果进行处理、分析，准确判断基坑的变化趋势，确保基坑及周围环境的安全（罗顺飞等，2012；黄志全等，2014；杨雪涛等，2014；刘浩等，2015）。由于本工程数据量较大，本文只对各监测项的累计变化最大值进行分析。

4.1土钉墙坡顶水平位移监测

图2　水平、竖向位移监测Fig.2 Horizontal and vertical displacement monitoring

从监测成果表中的数据可以看出：截止到2014年7月15号，土钉墙坡顶水平位移累计变化最大值为14.5mm，未达到设计报警值，该点为PD009监测点，其位于本基坑北侧边坡东部区域，其变化曲线见图3。

从图3可以看出：监测点PD009相关区域在整个监测过程中其变化前期呈缓慢变大，中期呈现上下波动，后期呈趋于平稳的发展态势，整个监测过程中变化值均未达到设计报警值，该区域边坡发展态势良好，边坡安全。

4.2土钉墙坡顶竖向位移监测

从监测成果表中的数据可以看出：截止到2014 年7月15号，土钉墙坡顶竖向位移累计变化最大值为24.4mm，未达到设计报警值，该点为PD010监测点，其位于本基坑北侧边坡东部区域，其变化曲线见图3。

从图3可以看出：监测点PD010相关区域在整个监测过程中其变化前期呈缓慢增加，中期呈现上下波动并增大，后期呈趋于平稳的发展态势，整个监测过程中变化值均未达到设计报警值，该区域边坡发展态势良好，边坡安全。

图3　各监测项累计变化最大值变化曲线图Fig.3 Curve chart of the cumulative change maximum of various monitoring items

4.3护坡桩桩顶水平位移监测

从监测成果表中的数据可以看出：截止到2014 年6月30号，护坡桩桩顶水平位移累计变化最大值为14.1mm，未达到设计报警值，该点为S084监测点，其位于本基坑西侧边坡北部区域，其变化曲线见下图3。

从图3可以看出：监测点S084相关区域在整个监测过程中其变化前期呈缓慢变大，中期呈现上下波动并增大，后期呈趋于平稳的发展态势，整个监测过程中变化值均未达到设计报警值，该区域边坡发展态势良好，边坡安全。

4.4护坡桩桩顶竖向位移监测

从监测成果表中的数据可以看出：截止到2014 年6月30号，护坡桩桩顶竖向位移累计变化最大值为8.9mm，未达到设计报警值，该点为S040监测点，其位于本基坑东侧边坡中部区域偏南，其变化曲线见图3。

从图3可以看出：监测点S040相关区域在整个监测过程中其变化前期呈缓慢变大，中期和后期呈现上下波动、平稳的发展态势，整个监测过程中变化值均未达到设计报警值，该区域边坡发展态势良好，边坡安全。

4.5深层水平位移监测

从监测成果表中的数据可以看出：截止到2014 年7月30号，深层水平位移累计变化最大值为5.17mm，未达到设计报警值，该点为4号监测点，深度为11.5m，其位于本基坑北侧边坡东部区域，其变化曲线见图3。

从图3可以看出：监测点4—11.5该区域在整个监测过程中其变化前期呈快速变大，中期呈先平稳发展，后呈“V”形状发展，最后又平稳发展，后期呈快速变大的发展态势，整个监测过程中变化值均未达到设计报警值，该深度区域边坡发展态势良好，边坡安全。

4.6土钉及锚杆拉力监测

从监测成果表中的数据可以看出：截止到2014 年6月30号，土钉及锚杆拉力监测最大拉力值为189.39KN，未达到设计报警值，该点为第一排M05监测点，其位于本基坑西侧边坡中部区域，其变化曲线见下图3。

从图3可以看出：监测点第一排M05相关区域在整个监测过程中其拉力值前期呈缓慢变大，中期和后期趋于平稳的发展态势，整个监测过程的拉力值均未达到设计报警值，该区域边坡发展态势良好，边坡安全。

4.7地下水位监测

从监测成果表中的数据可以看出：截止到2014 年7月30号，地下水位监测累计变化量最大值为28.5cm，在正常变化范围之内，该点为4号井，其位于本基坑北侧边坡东部区域，其变化曲线见图3。

从图3可以看出：监测点4号井在整个监测过程中其累计变化量前期呈快速增大，中期呈缓慢减小，后期逐步趋于平稳的发展态势，整个监测过程中累计变化量的变化均在正常范围内，边坡安全。

5　结论

（1）在基坑监测过程中，本工程基坑的各监测项目监测点的变化量均在正常变化范围之内，基坑护坡及支护均未发生过大位移和变形，基坑整体变形情况良好，未出现异常情况，基坑状态稳定，安全状态良好。

（2）基坑的土钉墙坡顶水平位移与竖向位移变化趋势以及护坡桩桩顶水平位移与竖向位移变化趋势基本一致。总的变化趋势为前期缓慢变大，中期上下波动并增大，后期趋于平稳。

（3）季节的变化、降雨量的多少是引起水位变化的重要因素。止水帷幕的质量是防止基坑涌水涌沙的重要保障。

（4）基坑一旦开挖，支护结构的应力和应变都会不断变化。本次监测工作方法适当，较准确的反映了基坑和周边环境的变形情况，并及时向有关单位和部门反馈了相关的变形监测信息，顺利完成了本工程的基坑监测工作。

［1］李奋强. 基坑土钉支护的数值模拟及其预报系统［D］. 中南大学，2005.

［2］夏才初，潘国荣. 土木工程监测技术［M］. 北京：中国建筑工业出版社，2001：97～99.

［3］罗顺飞，张建龙，赵庆强. 广州石牌东商业大厦基坑支护工程监测分析［J］. 水利与建筑工程学报，2012，10（4）：121～126.

［4］黄志全，李宣，王安明，等. 郑州市某建筑深基坑监测［J］. 华北水利水电大学学报，2014，35（1）：51～55.

［5］ 杨雪涛，曹雪山. 深基坑围护结构水平位移变形分析［J］. 施工技术，2014，43（13）：51～55.

［6］刘浩，杨锐，张大军，等. 广州某工程基坑变形监测及分析研究［J］. 水利与建筑工程学报，2015，13（1）：167～170.

Analysis on Deformation Monitoring of a Deep Foundation Pit in Beijing

YUAN Tao
（Beijing Institute of Geological & Prospecting Engineering， Beijing， 100048）

At present， the state and the relevant departments have strengthened the deformation monitoring of deep foundation pit， the deformation monitoring principle and method of the deep foundation have been studied and developed. As the research object of a deep foundation pit in Beijing， the monitoring plan was scheduled according to the specifications and characteristics of the foundation by considering the surrounding environment， geological and hydrological condition. The contents of each monitoring project and the distribution of the monitoring points are described. And the monitoring method and data of the horizontal and vertical displacement of the top of soil nailing wall， horizontal and vertical displacement of the top of slope protection pile， deep horizontal displacement，bolt pulling force， and the underground water levels were analyzed. The results suggest that the monitoring project and method are appropriate， the deformation of the foundation pit has a degree of regularity， and the monitoring method and deformation law have a certain reference value and significance.

Deep foundation pit； Deformation monitoring； Deformation analysis

TU753

A

1007-1903（2016）01-0052-05

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.01.011

原涛（1986- ），男，硕士，工程师，主要从事基坑监测和工程测量研究工作。电子邮箱：yt-533@163.com。