城市建筑區(qū)深基坑變形監(jiān)測(cè)的實(shí)施與探討

張有勇

（廣東省建科建筑設(shè)計(jì)院有限公司廣東廣州 510500）

城市建筑區(qū)深基坑變形監(jiān)測(cè)的實(shí)施與探討

張有勇

（廣東省建科建筑設(shè)計(jì)院有限公司廣東廣州 510500）

在進(jìn)行城市建筑區(qū)的建設(shè)施工時(shí)，一定要做好深基坑的施工工作，因?yàn)樯罨邮┕た梢哉f(shuō)是整個(gè)建筑的最基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，只有保證了它的施工質(zhì)量才能夠確保建筑工程整體的質(zhì)量。而當(dāng)前深基坑最容易出現(xiàn)的問(wèn)題便是變形，對(duì)深基坑的變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，需要結(jié)合基坑本身以及周圍的建筑物進(jìn)行對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)，選用恰當(dāng)?shù)谋O(jiān)測(cè)方法，在保證周圍建筑物不受影響的情況下，做好對(duì)深基坑變形方面的監(jiān)測(cè)工作。本文主要分析研究的是城市建筑區(qū)深基坑變形監(jiān)測(cè)方面，首先就進(jìn)行深基坑變形監(jiān)測(cè)的目的以及意義進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，然后探討了進(jìn)行深基坑變形監(jiān)測(cè)的內(nèi)容和方法，本文最后選用了一例取得好成效的城市建筑區(qū)深基坑變形監(jiān)測(cè)工作，進(jìn)行分析，就建筑區(qū)的深基坑變形監(jiān)測(cè)做出深入探討。

城市建筑區(qū)；深基坑；變形監(jiān)測(cè)；實(shí)施

隨著城市人口的不斷增多，城市土地面積變得越來(lái)越緊缺，再加上城市的建筑物之間比較密集，在進(jìn)行新的建筑物施工時(shí)，不僅要保證其自身的質(zhì)量，還需要確保它的建設(shè)不會(huì)影響到周圍其它建筑物的質(zhì)量?？刂粕罨幼冃蔚耐瑫r(shí)，還需要對(duì)周圍建筑物的穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，因?yàn)楸O(jiān)測(cè)所得的數(shù)據(jù)對(duì)于保證施工的安全和建筑物的穩(wěn)定性都具有十分重要的意義。方便快捷并且又不失準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)手段一直都是人們追求的目標(biāo)，在進(jìn)行城市建筑區(qū)深基坑變形監(jiān)測(cè)時(shí)，如果能夠選擇到一個(gè)方便快捷的監(jiān)測(cè)方法，將會(huì)取得事半功倍的效果。本文選取廣東省某地區(qū)的深基坑施工監(jiān)測(cè)作為研究案例，探討該監(jiān)測(cè)實(shí)例具體的實(shí)施方法、手段和結(jié)果。

1 城市建筑區(qū)深基坑變形監(jiān)測(cè)的目的以及意義

深基坑是指開(kāi)挖深度不小于5m的基坑，多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)告訴我們，要想保證基坑的施工安全就需要具有周密的設(shè)計(jì)、精心的施工以及周全的變形監(jiān)測(cè)。在對(duì)一些比較復(fù)雜的大中型類型的工程或者對(duì)周圍的環(huán)境要求比較嚴(yán)格的項(xiàng)目，往往在進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)時(shí)很難借鑒以前的經(jīng)驗(yàn)，需要相關(guān)人員根據(jù)已有的理論，進(jìn)行對(duì)應(yīng)的改造，做好基坑的支護(hù)和周邊環(huán)境的監(jiān)測(cè)工作，來(lái)確保深基坑能夠得到安全施工。之所以進(jìn)行深基坑監(jiān)測(cè)，目的主要有以下4點(diǎn)：①能夠?yàn)槲覈?guó)的信息化施工建設(shè)提供重要依據(jù)；②為設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化提供重要依據(jù)；③是實(shí)現(xiàn)基坑工程的設(shè)計(jì)理論發(fā)展的重要手段之一；④能夠?qū)ι罨邮┕ぶ車慕ㄖM(jìn)行有效的保護(hù)。進(jìn)行深基坑監(jiān)測(cè)的意義則是主要表現(xiàn)在：首先，需要借助監(jiān)測(cè)所得的數(shù)據(jù)對(duì)施工全過(guò)程進(jìn)行對(duì)應(yīng)的指導(dǎo)，充分了解該進(jìn)行何種類型的工程方案設(shè)計(jì)；通過(guò)觀察施工環(huán)境以及周邊的環(huán)境，保證地下設(shè)施所受到的影響能夠降低到最低程度；對(duì)即將出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)行及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和解決，能夠在第一時(shí)間內(nèi)采取補(bǔ)救措施。通過(guò)以上的分析，可以知道基坑監(jiān)測(cè)是保證基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要手段，能夠?qū)κ┕と^(guò)程可能面臨到的危險(xiǎn)事件，進(jìn)行有力避免，并且還能夠及時(shí)調(diào)整施工方案，為基坑施工過(guò)程的安全提高了保障。

2 城市建筑區(qū)深基坑變形監(jiān)測(cè)內(nèi)容和基本方法

城市建筑區(qū)基坑監(jiān)測(cè)的主要涉及到的內(nèi)容有：圍護(hù)樁、水平支撐發(fā)生的應(yīng)力變化；圍護(hù)樁地下樁體的側(cè)向位移、圍護(hù)樁頂?shù)某两?；基坑?nèi)坑底回彈監(jiān)測(cè)、對(duì)基坑內(nèi)外部地下水位的監(jiān)測(cè)；對(duì)地下土體的孔隙水壓力以及土壓力的監(jiān)測(cè)；基坑外部土層的分層沉降等。在選擇基坑的監(jiān)測(cè)方法時(shí)一定要綜合考慮各個(gè)方面的因素，比如要結(jié)合場(chǎng)地的條件、設(shè)計(jì)要求、基坑的種類、周邊環(huán)境等各方面因素，保證所選用的監(jiān)測(cè)方法能夠有利于施工現(xiàn)場(chǎng)的順利進(jìn)行，還要簡(jiǎn)單易操作。當(dāng)前對(duì)深基坑的變形監(jiān)測(cè)中，國(guó)內(nèi)外采用的主要的方法有物理模擬法、經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)測(cè)法、數(shù)值模擬法、半理論版解析法以及非線性預(yù)測(cè)方法等。對(duì)于城市建筑區(qū)的深基坑工程監(jiān)測(cè)工作來(lái)講，它的工作同樣也需要做好4個(gè)方面的工作，它們分別為支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力監(jiān)測(cè)、支護(hù)結(jié)構(gòu)的外力監(jiān)測(cè)、對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的監(jiān)測(cè)、對(duì)周邊環(huán)境以及外部建筑物的監(jiān)測(cè)，這4個(gè)部分的內(nèi)容，又分別保含若干個(gè)小的方面，比如支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力監(jiān)測(cè)就包括對(duì)自身應(yīng)力的監(jiān)測(cè)以及支撐結(jié)構(gòu)的應(yīng)力監(jiān)測(cè)等，這里就不一一贅述，詳見(jiàn)表1。

表1 深基坑工程監(jiān)測(cè)項(xiàng)目表

3 工程案例

3.1 工程概況

此次選取的城市建筑區(qū)基坑施工是廣東省某項(xiàng)目的施工，該工程擬建設(shè)4棟高為25層的樓房，主要分為兩個(gè)基坑，基坑之間的距離約為95m，所開(kāi)挖的基坑面積為10200m2，深度為13m。在基坑中每隔40m就借助放坡土釘掛網(wǎng)噴混凝土進(jìn)行，剩下的部分則采用支護(hù)樁進(jìn)行基坑支護(hù)。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查判定該處的施工建設(shè)屬于A級(jí)建筑類型，基坑的安全性非常重要，高達(dá)一級(jí)。之所以基坑施工非常復(fù)雜是因?yàn)樵诨拥闹苓呥€存在十幾棟的房屋建筑，基坑的邊緣距離房屋建筑的最近距離甚至都不足2m，另外在基坑的周圍還埋設(shè)有很多電纜、煤氣罐、水管等設(shè)施。

3.2監(jiān)測(cè)的對(duì)象

監(jiān)測(cè)的內(nèi)容主要分為位移監(jiān)測(cè)、沉降監(jiān)測(cè)，其中又包括支護(hù)樁、土體、地下設(shè)施、建筑物等。

3.3 監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)

（1）監(jiān)測(cè)網(wǎng)。監(jiān)測(cè)網(wǎng)又分為平面監(jiān)測(cè)網(wǎng)和高程監(jiān)測(cè)網(wǎng)。在鋪設(shè)平面監(jiān)測(cè)網(wǎng)時(shí)，由于建筑區(qū)周圍的建筑非常密集，所以借助導(dǎo)線布網(wǎng)的方式，在保證不會(huì)受到基坑變形影響范圍之內(nèi)布設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)，考慮到工作點(diǎn)比較容易發(fā)生變形或者破壞，所以需要多次設(shè)定工作點(diǎn)。在除此布設(shè)控制點(diǎn)，總共布設(shè)了15個(gè)點(diǎn)，導(dǎo)線網(wǎng)的總長(zhǎng)約為2km，另外邊長(zhǎng)長(zhǎng)度在25～250m左右。按單位方位角和坐標(biāo)開(kāi)始計(jì)算，在經(jīng)過(guò)平差計(jì)算之后，測(cè)角中誤差在正負(fù)1.7分，最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差±2.5mm。高程監(jiān)測(cè)網(wǎng)則設(shè)置基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)7個(gè)，其中包括1個(gè)起始點(diǎn)和2個(gè)結(jié)點(diǎn)，精度能夠評(píng)定每公里測(cè)量偶然中的誤差±0.5mm，全中誤差±0.3mm。

（2）監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)的類型主要包括位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)、沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)、支護(hù)樁監(jiān)測(cè)點(diǎn)以及土體監(jiān)測(cè)點(diǎn)等，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置一般會(huì)設(shè)置在基坑周邊以及底部、周邊的建筑物、基坑支護(hù)樁等位置。

圖1 兩基坑之間某座樓房的監(jiān)測(cè)變形數(shù)據(jù)

3.4 變形的測(cè)量

考慮到施工場(chǎng)地比較狹小，借助通視進(jìn)行測(cè)量會(huì)比較難實(shí)現(xiàn)，所以在監(jiān)測(cè)支護(hù)樁的監(jiān)測(cè)點(diǎn)、房屋監(jiān)測(cè)點(diǎn)以及土體監(jiān)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量時(shí)，會(huì)采用極坐標(biāo)法進(jìn)行測(cè)量，不過(guò)需要注意的是在進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候一定要保證按照四等導(dǎo)線觀測(cè)的相關(guān)要求，多數(shù)要取多次測(cè)量的平均值，最終的取值要在經(jīng)過(guò)紅外儀改正之后的數(shù)值。沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)則是需要按照二等水準(zhǔn)的相關(guān)要求進(jìn)行測(cè)量，保證所取的測(cè)量結(jié)果的誤差要小于±1.3，爭(zhēng)取將平差計(jì)算之后的所有誤差均控制在±0.2mm中。

3.5 對(duì)測(cè)量結(jié)果的校驗(yàn)

由于基坑的施工場(chǎng)地過(guò)于狹小，所以工作點(diǎn)用的基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)受到施工的影響會(huì)比較大，發(fā)生了很大的水平位移甚至有的被破壞。另外在監(jiān)測(cè)過(guò)程中還出現(xiàn)過(guò)幾次不同程度的補(bǔ)點(diǎn)破壞，都及時(shí)得到了修復(fù)，采用基準(zhǔn)網(wǎng)的點(diǎn)作為起始數(shù)據(jù)。在把工作點(diǎn)恢復(fù)之后，對(duì)計(jì)算結(jié)果的最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差、最大測(cè)角中誤差、最大坐標(biāo)閉合差進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)它們都符合相關(guān)要求。

按照四等平面的要求對(duì)以極坐標(biāo)法測(cè)量的基坑支護(hù)樁監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，將全站儀以極坐標(biāo)法測(cè)定支護(hù)樁監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并對(duì)基坑支護(hù)樁兩兩監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的直線距離進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的平均距離約為70m，直接測(cè)量的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平角和坐標(biāo)反算水平角最大的夾角差在7″之內(nèi)，邊長(zhǎng)差均小于1.6mm。對(duì)高程監(jiān)測(cè)點(diǎn)則采用二等水準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)3個(gè)一等高程基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，測(cè)量方法是將其中的兩個(gè)點(diǎn)作為起算，然后借助數(shù)學(xué)的平差計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，將剩余的那一個(gè)一等高程基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)的平差數(shù)據(jù)和已知數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)相差為0.1mm。

3.6 結(jié)果探討

通過(guò)對(duì)此次基坑施工變形的相關(guān)監(jiān)測(cè)，我們知道當(dāng)平面監(jiān)測(cè)和沉降監(jiān)測(cè)水平在達(dá)到一定的精度之后，借助沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降數(shù)據(jù)是能夠推算出在一定高度之內(nèi)房屋建筑所發(fā)生的水平位移以及傾斜角的，并且所推算的值和直接測(cè)量的值之間存在較大的吻合性，推算結(jié)果不僅和變形有關(guān)系，而且還和兩沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的距離有密切聯(lián)系。當(dāng)監(jiān)測(cè)的對(duì)象比較高時(shí)，則需要考慮其它因素對(duì)它的影響，比如日照、風(fēng)力、溫度等因素，因?yàn)檫@些因素對(duì)較高觀測(cè)對(duì)象的變形、扭曲有一定的影響作用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城市建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大，各種高層建筑拔地而起。在建筑建設(shè)過(guò)程中，深基坑的變形監(jiān)測(cè)一直都是整體施工過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，需要重點(diǎn)把握。如何在保證基坑工程自身穩(wěn)定性的同時(shí)，又必須對(duì)基坑的變形進(jìn)行有效的控制，確保好工程施工以及周邊建筑物的安全性，是當(dāng)前城市建筑區(qū)施工過(guò)程中作為重點(diǎn)研究的問(wèn)題。筆者結(jié)合自身多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，就廣東省某處高層建筑深基坑施工的具體案例進(jìn)行分析，得出了進(jìn)行基坑變形的監(jiān)測(cè)一定要注重好它的目的、意義以及內(nèi)容和基本方法，并且對(duì)監(jiān)測(cè)的結(jié)果和作用進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，希望能夠?yàn)閺氖禄颖O(jiān)測(cè)的工作人員帶來(lái)一定的理論指導(dǎo)。

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2015-11-10