变形监测技术在基坑施工中的应用

刘 辉 喻 成

1.咸宁市勘察测绘院 湖北 武汉 437100;2.武汉市测绘研究院 湖北 武汉 300220

引言

为使建筑工程的施工质量及施工效率有效提高，基坑施工工作必须严格控制，特别是当前高层建筑数量不断增加，针对深基坑监测工作的实时性要求以及精确度要求越来越高，传统的监测模式已经难以满足建筑施工发展需求，所以需要应用变形监测技术，以提升监测工作的质量和效率。本文主要针对变形监测技术在基坑施工中的应用内容、应用数据进行分析研究。

1 变形监测技术

1.1 高层建筑的特征 从总体上来看，高层建筑主要具有以下几个方面的特征:(1)基坑深度高，需要对基坑回弹测量工作进行切实落实；(2)建筑物高度高，建设工作完成之后，必然存在一定的沉降情况，所以在施工过程中，必须完善垂直方向位移监测工作；(3)建筑物的高处存在发生倾斜的风险，所以施工过程中，必须在整个过程中对倾斜监测工作进行落实；(4)建筑物的高处风力压力较大，必须对风振测量工作进行完善；(5)墙体温度差异较大，不同界面、不同时间的温度差异显著。以此为基础，对变形监测技术进行应用，该系统主要由莱卡TM30全站仪结合相应的系统软件、强制中对盘、采集箱、观测墩、棱镜等共同构成，以物联网为依托，应用综合性管理系统，针对施工以及运维开展数据的采集及管理工作，并采用计算机、手机客户端等多种形式，对不同用户的数据需求进行满足，用户只要登录服务器，即能够获取相应的数据。

1.2 监测点的布置 在对监测点进行布置的过程中，主要应沿盾构机进入的方向对监测点进行布置。在地表中，沿隧道方向，每隔3m～10m即需设置一个监测断面，断面隧道中线两侧，则分别应以5m为间隔距离，对监测点进行布置，共11个监测断面和150个监测点；针对路基的沉降，需要沿线路方向对监测点进行布置，各监测点的距离范围与地表监测基本相同，共16个监测断面和210个监测点。

1.3 设备仪器的布置 在对设备仪器进行布置的过程中，一共需要对4台全站仪以及相应的后视点进行布置，同时还需附带数个监测棱镜。在对全站仪位置进行调整时，因为全站仪在变形监测技术应用中占据重要地位，所以必须保障其变形点和基准点准确，以能够对距离信息以及角度进行精准具体的调整和掌握。并且，在对全站仪进行应用的过程中，还需维持通视效果。与此同时，在各全站仪进行相互配合的情况下，其能够全面覆盖整个区域，从而可以相互进行测量及校准，且在对棱镜进行布置的过程中，应主要将其布设于站台的轨枕、侧壁以及钢轨外侧，并使用膨胀螺钉对其进行有效固定。

1.4 数据报表/报告导出模块 变形监测的各种报表都存在固定的规范和格式，设计为Excel/Word模板。数据报表/报告在生成过程中，调用NPOI或ExcelExport动态链接库并结合对应的模板添加目标数据，实现测绘成果标准化/规范化输出，报表/报告生成流程如图1所示。

图1 报表/报告生成流程图

2 系统的实现

根据变形监测管理系统的总体设计和详细设计，结合轨道交通第三方监测、基坑监测、施工监测等具体的测绘监测项目，开发实现了变形监测管理系统，并在某基坑监测项目中得到应用和验证。实现了多源监测数据的传输、导入、预处理功能。对导入的变形监测数据根据不同监测类型设计并实现了多种数据处理、入库的技术路线。通用的传感器类监测数据相对简单，数据处理路线为数据导入→计算→入库或者直接导入→入库；沉降监测数据处理路线为原始数据导入→观测数据预处理→水准平差计算→往返测/重复测路线处理(可选)→基准点高差检测→沉降成果入库；水平位移监测数据处理路线为原始数据导入→观测数据预处理→导线平差计算→基准点稳定性检测→位移成果入库。无论何种监测类型，其监测数据入库时都将计算当前监测量与上一次监测量及首期监测量的变化值、变化速率等数据，并实时与报警值对比判断当前监测成果的预/报警状态，并用醒目颜色标识。实现通用的变形监测历史数据变形曲线生成功能，并显示当前变形曲线的基本信息:测点编号、测点名称、观测位置、观测次数、变形区间首次观测的频次和时间、变形区间末次观测的频次和时间、最大累计变化量、当前变化量。对于深层水平位移监测，除了能够显示各测点的变形曲线外，还可点击“深层位移曲线”选项卡，以测孔为单位生成每个测孔的深层水平位移曲线图。根据监测项目的实际需求，实现多种监测报表/报告生成功能。可对当前选中观测频次的原始观测数据、数据平差/处理过程数据及成果数据执行数据报表导出的操作。实现将变形监测成果数据和巡视检查数据以子工程项目(或工程项目)为单位进行综合，自动生成格式统一的监测报告，可选输出日报/周报/月报/季报/任意区间报告等多种报告类型，同时支持监测内容和报告内容的定制。实现了变形监测成果预/报警信息发布功能。

结语

我国目前中高层建筑的数量持续增加，由此，针对基坑开展变形监测工作的重要性得到充分突显，在其中对变形监测技术进行应用，可以直接且准确地对施工过程中基坑各监测点的沉降变形情况进行及时获取，并起到有效的监控作用，有利于提升工程整体的质量和安全，从而对施工的效益起到有效保障作用。