广州美术馆基坑监测技术分析

谢小摧

（广州市城市规划勘测设计研究院，广东 广州 510060）

随着地下空间的开发，基坑倒塌、地陷等事故也不断出现，严重威胁施工人员和基坑周边环境及人民的生命财产安全。为此，需要对基坑施工进行全面监测，确保基坑及周边安全。

1 工程概况

广州美术馆位于海珠区艺苑路以东、赤岗北路以西，用地总面积为29262.1m2，其主场馆为4～5层，下设2层地下室，地下1层挖掘深度为8.5m，地下2层挖掘深度为19m。基坑整体呈方形状态，东西向长度约为145m，南北向长度约为132m，基坑周长约为580m。采用支护桩+预应力锚索进行支护，支护桩外设置搅拌桩挡淤止水，地下1层与地下2层之间采用放坡+喷锚进行支护。基坑监测平面位置示意图如图1所示。

图1 基坑监测平面位置示意图

2 监测技术要求

按照此项目基坑设计和相关规范的要求，此次工程主要包括以下监测项目：坡顶沉降、地下水位、坡顶水平位移、锚索应力、测斜、管线沉降等，因文章篇幅限制，仅对水平位移、坡顶沉降及测斜的设置进行论述。坡顶水平位移共设置38个测点，采用全站仪，精度为1″，2mm+2ppm。坡顶沉降共设置38个测点，采用水平准，精度为±0.3mm/km。测斜共设置33个测点，采用测斜仪，精度为±0.02mm/0.5m。

监测频率要求如下：当基坑挖掘深度低于5m时，1次/2d；当挖掘深度处于5～10m时，1次/d；当挖掘深度超出10m时，2次/d；基坑底板浇筑完成后7d内，1次/d；底板浇筑完成后7～28d内，1次/3d；当底板浇筑完成28d后，1次/7d。

3 监测方法及结果分析

3.1 坡顶水平位移监测

（1）水平位移实施监测前。需要率先设置监测网，监测网在水平面布设中采取独立的导线网，通过三个基准点构成边角控制网，采用两极设置这一形式对平面监测网进行合理设置。通过工作基点以及基准点同步形成初级监测网络，随后利用监测点以及各个工作基点创建扩展网络，同时还要在远处选择适合的固定目标实施定向检查。根据相关要求，在对水平监测网络进行设置过程中，需要把相关精度控制在1mm左右，并严格按照工程测量规范及国家二等三角测量要求，进行布网观测，相关精度要求如表1所示。

表1 水平位移监测网技术要求

（2）水平位移监测过程中。需要对基坑施现场进行充分调研，掌握各种施工条件，同时在基坑顶部进行水平位移监测时，可以选择极坐标方法实施监测。对基坑进行挖掘施工前，应该反复三次对基准值实施系统检测，保证基准值的准确性，开始基坑挖掘施工后，需要结合施工设计中的频率要求开展监测工作。通过极坐标法进行计算，获得测位移点在坐标系内的准确数值，随后把基坑边线划分为不同直线段，准确测量点到直线段的距离，最后比较分析方位角，准确判断实际变形方向。计算水平位移过程中，点到直线距离可以按照直线方程进行计算。虚拟段面的定义需要按照基坑逆时针或顺时针的方向进行排序，检测方位角的大小时将正北约定为X方向，角度为0°。

（3）水平位移监测结果分析。采用ES-101（BP0213）全站仪，精度为1″，2mm+2ppm。水平位移监测曲线图如图2所示。自2015年7月31日至2018年7月15日共历时36个月，水平位移累计量在-12.2～23.9mm，累计量最大的监测点C13向基坑内侧位移为23.9mm，累计量最小监测点C6向基坑外侧位移为12.2mm。根据水平位移监测结果可知基坑水平位移变化速率、累计变化值均小于设计报警值，基坑处于安全状态。

图2 水平位移监测曲线图

3.2 坡顶沉降监测

（1）基准点埋设。一般设置在3倍的基坑深度以外的稳定区域，在方便监测的地方埋设3个或3个以上的基准点。

（2）布设水准控制路线。按照分级布设原则，根据监测点状况进行设置，构建首级控制网络，监测首级相应的控制点高程。

（3）水准控制点监测。水准控制点监测中，通过闭合水准路线实施返测，并取3次测试高差中数进行平差；水准控制网限差分别为基准点相邻高差中误差±0.5mm、各站高差中误差±0.15mm、环线闭合误差±0.30mm。

（4）沉降监测方法。根据水准控制线路，采用闭合线路各沉降点。沉降监测中，应该结合水准控制线路，通过闭合线路对各个沉降点进行测量。作业过程应严格遵守相关规范要求，固定测量人员和设备。全部观测数据都要按规定实施限差控制，并利用合格的外业监测数据。通过平差处理，对各监测点的沉降量、高程进行准确计算。实施单程双转点观测，各个站点具体观测顺序为后、前、前、后。

（5）沉降监测结果分析。采用DL-501（560204）电子水准仪及配套条码尺，精度为±0.3mm/km。沉降监测曲线图如图3所示。自2015年8月5日至2018年7月20日共历时36个月，沉降累计变化量为-7.54～4.24mm，累计沉降量最大的监测点C29向下沉降-7.54mm，累计上升量最大监测点C14向上升4.24mm。根据沉降监测结果可知在基坑开挖过程中，沉降累计变化值、变化速率均小于设计报警值，基坑处于安全状态。

图3 沉降监测曲线图

3.3 测斜监测

（1）埋设测斜管。本项目直接将测斜管固定在支护桩钢筋笼上，测斜管与支护结构的钢筋笼绑扎埋设，并与支护桩同长，和支护桩一起浇筑成型。

（2）监测方法。测斜使用测斜仪并在测斜管内进行，其步骤如下：①用模拟探头（预通器）检查测斜管导槽。②调整测斜装置，使其处于运行状态。同时，在测斜管的导槽内部，将测头导轮彻底插入，然后缓缓放下，直到管道底部。从管道底部开始，按照从下往上的顺序，顺着导槽以0.5m为标准间隔，读取数据信息，并将具体的读数和测点所处深度准确记录下来。结束测读工作后，需要旋转测头，角度为180°，并插入相同导槽内，按照上述方法重复操作，保证所测得的测点深度与首次测量一致。

（3）测斜监测结果分析。采用SINCO（103718/42712）测斜仪，精度为±0.02mm/0.5m。测斜监测（X7）曲线图如图4所示。自2015年9月15日至2018年8月23日共历时36个月，测斜累计变形量最大的监测点为X7，在管口以下8.0m处，为27.57mm。通过对测斜监测结果进行分析发现，基坑挖掘施工中，相关深层移位变化累积值以及变化速度等都远远低于设计预警数值，基坑处于安全状态。

图4 测斜监测（X7）曲线图

4 结束语

综上所述，从监测数据得出结果可知，基坑从开挖至完成土体回填共历时36个月，各监测点变形量均未超出设计报警值，基坑一直处于安全稳定的状态下，整个基坑工程施工一直处于安全、可控的情况下，能够满足当下社会发展的空间需求。但在基坑施工中，还存在各种影响因素，对工程质量造成威胁，使工程建设无法达到理想效果。为此，需要进一步强化基坑监测，充分发挥基坑支护的应用价值，保障施工的安全性和工程质量。