高层建筑基坑工程变形监测探讨

周海峰 李海文

广西建设职业技术学院

1 高层建筑基坑工程变形监测的目的

高层建筑基坑变形监测，就是通过对所观测基坑的变形量进行分析，发现基坑的安全隐患，危害程度，从而达到早发现、早预防、早处理，确保基坑及人的生命财产安全。在高层建筑基坑工程变形监测中，一旦监测发现支护结构变形异常，立即向业主和施工方发出警报，基坑施工方应立即调整施工方案或做好加固措施。同时，通过对基坑变形监测，掌握变形大小、速率，分析产生的原因，数据变化规律，达到验证设计是否合理，为今后建筑结构设计和地基基础设计积累经验。

2 高层建筑基坑工程变形监测方案的编制原则

监测人员在基坑监测之前必须针对基坑的实际情况制定详细的监测方案。基坑监测方案的内容大致包括基坑的概况、基坑监测的依据、基坑的安全级别、基坑监测的项目、基准点及监测点的布置、检测方法及精度、监测人员及主要仪器设备、监测频率、监测报警值、出现险情的监测预案、监测数据记录及处理方法、监测信息的反馈制度等。对于地质和环境复杂，周边有历史文物、重要古建筑、地铁、隧道或管线、严重事故，重新组织施工的基坑必须组织专家进行方案论证。总之，编制方案要详细，监测项目要全面，监测方法要得当，检测人员要专业、仪器设备要满足相应等级精度要求，基准点和监测点布点要均匀，监测频率要恰当，报警值要准确。同时，基坑监测方案还应上报业主、设计单位及质量管理部门认可，确保监测方案具有针对性和可操作性，能准确反映基坑的变形情况。

3 高层建筑基坑工程水平位移监测网、观测点的建立及监测方法

基坑水平位移监测首先要建立水平位移基准点控制网，控制网一般由3～4 个基准点组成，基准点应选在基坑开挖影响范围以外，一般应选在基坑开挖深度3倍以外的非变形区，基准点之间组成闭合环，采用四等导线网精度进行测角、测边，连续观测3次，利用平差软件进行导线计算，取平均值作为水平位移基准点初始值。坐标可以国家点联测，也可以建立独立坐标系统。其次是建立基坑水平位移监测点，根据规范要求，监测点应埋在冠梁顶部，沿基坑周边布置，在周边中部、阳角处应布设监测点，监测点水平间距不宜大于20m，每边监测点数目不宜少于3 个。水平位移监测应根据现场作业条件，采用全站仪测量、卫星导航定位测量、激光测量或近景摄影测量等方法。基坑顶部水平位移监测频率的确定，根据《建筑基坑工程监测技术规范》（GB 50497—2009）表7.0.3，例如某基坑安全级别为一级，设计开挖深度12m，监测频率应符合表1规定。

表1

4 高层建筑基坑工程竖向位移监测网、监测点的建立及监测方法

基坑顶部竖向位移监测首先要建立基准点控制网，基坑竖向位移基准点一般与水平位移基准点共用，采用二等水准测量方法连续观测3次，平差后取平均值作为基准点的竖向位移初始值。其次是建立基坑竖向位移监测点，基坑竖向位移监测点一般与水平位移监测点共用。基坑竖向位移监测应根据现场作业条件，采用水准测量、静力水准测量或三角高程测量等方法。基坑顶部竖向位移监测频率与顶部水平位移监测频率相同，此处不再重复。

5 高层建筑基坑工程支护结构或土体深层水平位移监测点的建立及监测方法

为了掌握支护结构或土体内部微小变化，及时掌握基坑受到的侧向压力有多大，对基坑安全是否产生不良影响。必须对基坑支护结构或基坑周边土体进行深层水平位移监测。深层水平位移监测，首先要埋设测斜管，测斜管的长度不能小于支护结构的深度，如果是埋设在土体中，测斜管的长度不宜小于基坑开挖深度的1.5 倍。埋设测斜管时，要注意把管底密封，防止泥沙倒灌到管子里，钻孔与测斜管之间缝隙用细沙填充密实；在埋设时注意把一对导槽的方向与所测量的位移方向保持一致，即对准基坑方向，同时要做好管口保护装置，防止管口遭到破坏或杂物堵塞。其次是现场观测，采用测斜仪分段采集，一般按照500mm 采集一点，从底部向上采集，首次连续采集3 次，取平均值作为该孔的初始值。第二次现场观测时，测斜仪同样从底部原来位置开始采集，如果支护结构或土体产生变形，测斜仪会根据导轮产生的倾角和固定采集的高度自动计算该点的位移量，每个点位移量计算公式为Δi=Li×sinθi，如图1所示。

图1

6 高层建筑基坑工程地下水位监测点的建立及监测方法

水位监测点应沿基坑周边、被保护对象（如建筑物、地下管线等）周边或在两者之间布置，监测点间距宜为20m～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约2m处。水位监测管的埋置深度（管底标高）应在控制地下水位之下3m～5m。采用钻孔法埋设水位管，水位管管壁开有渗水孔，在下沉之前要使用纱布把水位管缠绕，管底要密封，防止沙子泥浆进入管内，钻孔与水位管之间缝隙用细沙填充，管口做好保护装置，防止管口遭破坏或杂物堵塞管口。水位管埋设完成后，利用水准仪联测基准点，严格测出管口标高WO。地下水位采用水位仪观测，将水位仪缓缓放入水位管中，当碰到水面时接收机会发出蜂鸣声，上下多放几次，准确读出水位仪绳子上的读数，记录水位仪深度Wi，根据公式W=WO-Wi（W代表本次水位标高，WO代表管口标高，Wi代表本次水位仪深度），地下水监测如图2所示。

图2

7 高层建筑基坑工程变形常见监测项目报警值

根据基坑的支护类型不同，各级别基坑监测报警值大小各不相同，现以某一级基坑为例，基坑支护结构类型为灌注桩，其各项监测报警值应符合表2规定。

表2

8 监测数据处理与结果分析

每期基坑监测项目完成后，要及时对各项目数据进行整理，首先依据测量误差理论和统计检验原理对获得的观测数据及时进行平差计算处理，并计算出各期的变形量；其次要对监测点进行变形分析，当两期的变形量符合公式时，可以认为两期之间没有变形或变形不显著：Δ ＜2μ Q（其中Δ表示两期间的变形量，μ 表示单位权中误差，可取两期平差单位权中误差的算术平均值，Q表示监测点变形量协因数）；再其次就是对各项目多期变形观测成果建立反映变形量与变形因子关系的数学模型，对引起变形的原因作出分析和解释，必要时还应对变形的发展趋势进行预报。

9 结束语

总之，要做好高层建筑基坑工程变形监测，要从监测方案入手，制定好各个监测项目的监测点埋设及监测方法，明确各监测项目的报警值，每期监测结束，要及时处理数据，对监测点稳定性进行分析，同时还要建立变形量与变形因子关系数学模型，对基坑引起变形的原因做出分析和解释，必要时还要对变形的发展趋势进行预报，确保基坑工程在施工过程中的安全稳定，同时确保高层建筑地下室施工安全。