深基坑工程變形監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析

唐艷梅 彭祥國 陳樂文

（1.江西省煤田地質(zhì)勘察研究院 江西南昌 330001；2.江西省水利規(guī)劃設(shè)計院 江西南昌 330029）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的進(jìn)步，高層建筑、地下建筑、隧道等城市建設(shè)工程如雨后春筍般紛紛的興建。但由于城市土地資源供應(yīng)有限，城市建設(shè)土地價格日趨昂貴，為了節(jié)省土地，提高土地的空間利用效率，以充分利用地下空間，基坑工程成為高層建筑及地下空間開發(fā)中的重要組成部分，其深度也由原來的5米～6米逐漸發(fā)展到12米～13米，甚至是20米以上，深基坑工程不斷出現(xiàn)。

由于基坑施工過程中受到地下土體地質(zhì)條件、外部荷載、支護(hù)結(jié)構(gòu)形式、施工現(xiàn)場及周邊環(huán)境等不確定性因素影響，致使基坑安全事故時有發(fā)生，基坑施工及周邊建構(gòu)物的安全已然成為社會關(guān)注的焦點。通過對基坑施工的各個階段開展全面系統(tǒng)地監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)異常情況并采取相應(yīng)措施，不僅可以實現(xiàn)基坑施工的信息化指導(dǎo)，也可以有效地避免和降低建筑安全等方面的損失[1]。

本文將以位于南昌市的某一高層建筑物基坑為例，闡述基坑工程的變形監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析。

1 基坑工程概況

1.1 場地概況

該工程場地地質(zhì)上部由第四系雜填土、第四系上更新粉質(zhì)粘土、圓礫礫砂互層組成，下部為第三系紫紅色泥質(zhì)砂巖?？傮w來看，場地地質(zhì)條件比較差。此深基坑近似長方形，長寬約為140m×110m，基坑設(shè)計深度為7m～8m，東西南臨近馬路，東邊有一棟在建高樓，北邊50m 之外為贛江?；又苓厽o大型管線設(shè)施?；?～4m 采用自然放坡鋼絲網(wǎng)噴錨護(hù)面，放坡后有一個1m 左右的承臺，4～8m部分采用鉆孔灌注樁作為基坑的支護(hù)體系，部分采用鋼絲網(wǎng)加噴錨水泥墻作為止水幕墻。

1.2 警界值的確定

監(jiān)測警界值由基坑設(shè)計方、監(jiān)理方和監(jiān)測方在基坑設(shè)計交底會上商定[2]。根據(jù)監(jiān)測的主要內(nèi)容，確定了如下警界值：

基坑支護(hù)墻頂部水平位移速率≤5 mm/d，累計警界值20mm；

基坑支護(hù)墻頂部豎向位移速率≤4mm/d，累計警界值25mm；

基坑周邊地表沉降速率≤2mm/d，累計警界值10mm；

周圍地下管線的豎向位移觀測累計警界值20mm；

基坑周邊地表裂縫監(jiān)測累計警界值15mm。

監(jiān)測過程中，當(dāng)監(jiān)測值達(dá)到警界值的80%時，在監(jiān)測日報表中注明，并提請各方引起重視，必要時采取措施。當(dāng)監(jiān)測值達(dá)到警界值時，除需要再監(jiān)測日報表中注明外，還需要專門行文通知有關(guān)各方并要求采取相應(yīng)措施。

2 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析處理與信息反饋

監(jiān)測取得的數(shù)據(jù)經(jīng)處理后應(yīng)在當(dāng)日或隔日以日報表的書面形式提交給監(jiān)理方，當(dāng)實測數(shù)據(jù)達(dá)到或超過警界值時，應(yīng)立刻通知監(jiān)理方，并結(jié)合工況分析原因，供設(shè)計方、施工單位參考，以便及時采取相應(yīng)措施確保施工安全。而后根據(jù)日報表數(shù)據(jù)資料整理為階段性的數(shù)據(jù)分析報告，當(dāng)現(xiàn)場監(jiān)測工作全部完成后的一個月之內(nèi)，應(yīng)向委托方提供最終監(jiān)測總結(jié)報告。基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)處理和信息反饋流程次頁如圖1所示。

3 基坑安全監(jiān)測過程及分析

圖1 基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)處理和信息反饋流程圖

根據(jù)業(yè)主方的要求，該次基坑監(jiān)測內(nèi)容主要有基坑圍護(hù)墻頂水平位移和豎向位移，道路裂縫監(jiān)測和沉降監(jiān)測，地下水位觀測?；訃o(hù)墻頂水平位移和豎向位移的監(jiān)測及結(jié)果分析如下。

3.1 基準(zhǔn)點和工作基點的布設(shè)及監(jiān)測

基準(zhǔn)點作為整個位移監(jiān)測過程中的最基本控制點，為位移監(jiān)測提供基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，基準(zhǔn)點的選取及穩(wěn)定性顯得尤為重要。因此結(jié)合工地條件，在變形影響范圍外且便于長期保存的位置埋設(shè)了三個基準(zhǔn)點?；鶞?zhǔn)點全部現(xiàn)場澆筑，采用強制歸心觀測墩。

由于基準(zhǔn)點全部埋設(shè)于工地圍墻外，不適宜架設(shè)儀器對監(jiān)測點進(jìn)行觀測，因此該項目在工地圍墻內(nèi)合適的位置埋設(shè)了兩個工作基點，按照基準(zhǔn)點埋設(shè)要求進(jìn)行埋設(shè)，并要求和基準(zhǔn)點能通視。

基準(zhǔn)點和工作基點在經(jīng)過一段時間穩(wěn)定后，對基準(zhǔn)點和工作基點進(jìn)行兩次獨立測量，當(dāng)兩次測量結(jié)果在限差之內(nèi)，則取其平均值作為點的平面坐標(biāo)和高程起算數(shù)據(jù)。后期也將定期進(jìn)行復(fù)測。

對基準(zhǔn)點、工作基點和監(jiān)測點進(jìn)行測量時，應(yīng)符合下列要求[3]：采用相同的觀測路線和觀測方法；使用同一監(jiān)測儀器和設(shè)備；固定觀測人員；在基本相同的環(huán)境和條件下工作。

3.2 圍護(hù)墻頂水平位移監(jiān)測

3.2.1 監(jiān)測點布設(shè)及監(jiān)測。由文獻(xiàn)[4]可知，在基坑邊角附近約L/4 處，由于受另一側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的約束作用，水平位移增長較慢，在L/4 ～3L/4 處約束作用減弱，位移急劇增長，在3L/4 ～L 處，位移增長到一定值后逐漸趨于穩(wěn)定。因此，在布設(shè)監(jiān)測點時應(yīng)重點布設(shè)于基坑邊的L/4 ～3L/4 處。本基坑布點時點之間間隔10m ～15m，共布設(shè)了35個監(jiān)測點。觀測標(biāo)志用3個φ10mm 膨脹螺栓釘入水泥地板中并澆筑成高30cm的水泥樁，埋入強制對中桿，后期平面監(jiān)測時直接安裝棱鏡。

該基坑設(shè)計時安全等級定為二級（即：觀測點測站高差中誤差為±0.5mm、觀測點坐標(biāo)中誤差為±3.0mm），為了能獲得較高的觀測精度和提高觀測效率，本項目采用徠卡TS30 測量機(jī)器人進(jìn)行監(jiān)測（測角精度為1秒，測距精度為0.6mm+1.5ppm）。

3.2.2 監(jiān)測過程及數(shù)據(jù)分析。圍護(hù)墻頂水平位移以及豎向位移監(jiān)測是在基坑開挖時開始監(jiān)測的，由于該基坑面積較大，考慮到基坑開挖面積一次性不能太大，深度不能太深的原則，基坑的東西兩側(cè)是分批次開挖的。按照建設(shè)部《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范2009》的要求，合理地設(shè)置了監(jiān)測頻率，從基坑開挖至底板澆筑期間每三天監(jiān)測一次，底板澆筑完畢后一星期監(jiān)測一次。歷時145天，共監(jiān)測28次。

通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析發(fā)現(xiàn)，埋設(shè)的35個監(jiān)測點中大部分點位移在警戒值之內(nèi)，有少量點位位移達(dá)到或超過警戒值，針對達(dá)到或超過警戒值情況及時向監(jiān)理方發(fā)出警報并采取相應(yīng)措施。此外，支護(hù)結(jié)構(gòu)形式不同，監(jiān)測點位移變化量相差較大。采用灌注樁作為支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性明顯優(yōu)于采用鋼絲網(wǎng)加噴錨水泥墻的穩(wěn)定性。

下圖為各監(jiān)測點的水平位移變化過程線。

圖2 支護(hù)墻頂水平位移過程線組合

3.3 圍護(hù)墻頂和周邊道路豎向位移監(jiān)測

3.3.1 監(jiān)測點布設(shè)及監(jiān)測。基坑圍護(hù)墻頂豎向位移監(jiān)測點采用水平位移監(jiān)測點，周邊道路沉降點直接在裂縫處釘入鋼釘。

圍護(hù)墻頂豎向位移監(jiān)測同水平位移監(jiān)測同期進(jìn)行，但觀測頻率較水平位移監(jiān)測長，一般每10 天觀測一次，開挖降水期間會適當(dāng)加大觀測密度。按照二等水準(zhǔn)測量的要求，采用徠卡電子水準(zhǔn)儀DNA03 進(jìn)行觀測，每次觀測時采用相同的觀測儀器、沿著相同的路線以及保持相同的觀測人員和立尺人員，盡量減少由于儀器和人為因素帶來的誤差。

3.3.2 監(jiān)測過程及數(shù)據(jù)分析。由于每次都采用相同的儀器、水準(zhǔn)尺，固定的觀測人員和立尺人員，相同的觀測路線，各期水準(zhǔn)往返觀測閉合差都較小，達(dá)到理想的效果。從監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，該工程降水對基坑圍護(hù)墻頂沉降影響較小，大部分點位沉降在10mm 以下，有5個點沉降量達(dá)到10mm 以上，最大為28.6mm。究其原因：一是由于該點位附近有一處水源，流水沖刷導(dǎo)致沉降較大；二是該點埋設(shè)于鋼絲網(wǎng)加噴錨的水泥墻上，自身穩(wěn)定性不夠。周邊道路沉降量均在報警值以內(nèi)，變化量較小。

下圖為圍護(hù)墻頂豎向位移變化過程線。

圖3 支護(hù)墻頂豎向位移過程線組合

4 結(jié)論

通過對建筑物基坑安全監(jiān)測能及時掌握基坑穩(wěn)定性，為基坑施工提供信息化指導(dǎo)，能有效預(yù)防安全事故的出現(xiàn)。該工程對基坑的監(jiān)測主要是圍護(hù)墻頂水平、豎向位移，周邊道路裂縫、豎向位移以及水位觀測，監(jiān)測項目不完全。在以后的監(jiān)測中，應(yīng)適當(dāng)增加測試項目，為基坑工程的安全提供更可靠的保障。通過對比埋設(shè)于灌注樁和鋼絲網(wǎng)加噴錨的水泥墻上的監(jiān)測點數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，以灌注樁作為支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性明顯優(yōu)于其他支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。在條件允許的情況下，支護(hù)結(jié)構(gòu)盡量采用灌注樁形式。

[1]楊曉平.工程監(jiān)測技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社，2007.

[2]陳能輝，朱增洪.南昌百腦匯購物廣場基坑監(jiān)測與分析[J].江西測繪，2006,63（1）：40-41.

[3]建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（GB50497-2009）.北京，2009.

[4]夏才初，潘國榮.土木工程監(jiān)測技術(shù)[M].中國建筑工業(yè)出版社，2001.