基坑工程水平位移監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

文/周繼峰　遼寧省冶金地質(zhì)勘查局四〇三隊(duì)　遼寧鞍山　114018

工程技術(shù)Engineering Technology

基坑工程水平位移監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

文/周繼峰遼寧省冶金地質(zhì)勘查局四〇三隊(duì)遼寧鞍山114018

近些年來，高層建筑和其他地下工程越來越多。這些工程中都需要開挖基坑，由于基坑的開挖會(huì)對(duì)周圍建筑物的穩(wěn)定造成一定的影響，同時(shí)由于周圍建筑物的擠壓，可能會(huì)造成基坑塌方等險(xiǎn)情，因此在基坑開挖過程中不單要進(jìn)行豎向位移的監(jiān)測(cè)，還需要對(duì)基坑進(jìn)行水平位移監(jiān)測(cè)。豎向位移監(jiān)測(cè)通常用電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量，與豎向位移監(jiān)測(cè)相比，水平位移的難度大、方法多，因此本文以營(yíng)口市臺(tái)灣名品城基坑工程為例，著重介紹了在實(shí)際工程中，基坑工程水平位移的監(jiān)測(cè)。

變形監(jiān)測(cè)；基坑工程；水平位移監(jiān)測(cè)

1、基坑工程概述

基坑工程是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的系統(tǒng)建設(shè)工程，為了保證確?；釉谑┕さ倪^程中，主體地下結(jié)構(gòu)的安全以及周圍環(huán)境建筑物不受到損害而采取的支護(hù)結(jié)構(gòu)、降水、土方開挖與回填，基坑工程的主要內(nèi)容包括勘察、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)和檢測(cè)等。

目前絕大部分基坑工程主要集中在城市之中，在基坑的周圍有許多的樓群和地下建筑，地上的建筑物由于本身重力相當(dāng)于龐大的集中荷載，將會(huì)加劇基坑內(nèi)外土體的變形，然而土體的過大變形又將會(huì)促使地上和地下建筑物產(chǎn)生較大的位移甚至遭到破壞，如地上建筑物的傾斜、裂縫和地下管線的破裂等。因而，在基坑尤其是深基坑的開挖和支護(hù)過程中，一般要對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力變化和土體的變形實(shí)施監(jiān)測(cè)［1］。

2、基坑工程監(jiān)測(cè)的目的

大型建筑物有著十分重要的經(jīng)濟(jì)意義，建筑物施工的安全問題也受到了普遍的關(guān)注。各地政府部門對(duì)基坑監(jiān)測(cè)工作十分重視。因此，絕大部分基坑工程在施工過程中都對(duì)基坑實(shí)施了監(jiān)測(cè)工作?；庸こ套冃伪O(jiān)測(cè)的目的主要有以下幾方面；

1）分析和評(píng)價(jià)建筑物的安全狀態(tài)

2）驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)

3）反饋設(shè)計(jì)施工質(zhì)量

4）研究正常的變形規(guī)律

3、基坑工程監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)

基坑工程變形監(jiān)測(cè)與常見的外業(yè)測(cè)量工作相比較，既有相同之處，又有各自的差異和特點(diǎn)。總的來說基坑工程的變形監(jiān)測(cè)具有以下特點(diǎn)［2］；

1）基坑監(jiān)測(cè)有顯著的時(shí)效性。能夠及時(shí)捕捉到監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的隨時(shí)間發(fā)展的變化過程，對(duì)設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制提供依據(jù)；

2）基坑工程監(jiān)測(cè)具備高精度特點(diǎn)。普通的測(cè)量方法和儀器不能夠滿足需要，這也對(duì)測(cè)量所選用的儀器和作業(yè)方法提出了更高的要求；

3）基坑監(jiān)測(cè)具備等精度性。通常情況下，需要使用同一個(gè)儀器，在相同位置上由同一個(gè)觀測(cè)者按同一方案施測(cè)。

4、基坑變形監(jiān)測(cè)的相關(guān)工作

1.基準(zhǔn)網(wǎng)的建立

在建立基準(zhǔn)網(wǎng)之前，首先要調(diào)查研究，弄清楚監(jiān)測(cè)的目的，精度以及監(jiān)測(cè)的具體內(nèi)容。其次，要了解工程地質(zhì)和水文地質(zhì)勘探資料。最后，收集有關(guān)設(shè)計(jì)圖紙及施工計(jì)劃等。隨后，根據(jù)工程的需要、場(chǎng)地的情況進(jìn)行選點(diǎn)。

基坑工程變形監(jiān)測(cè)的基準(zhǔn)網(wǎng)通常是由基準(zhǔn)點(diǎn)和工基點(diǎn)組成的用于監(jiān)測(cè)工作基點(diǎn)的控制網(wǎng)。每隔一段時(shí)間要測(cè)量工作基點(diǎn)相較于基準(zhǔn)點(diǎn)之間的相對(duì)變形量，即工作基點(diǎn)觀測(cè)，以確保對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)所得到的結(jié)果的準(zhǔn)確性。以由于工作基點(diǎn)相對(duì)穩(wěn)定，因此對(duì)基準(zhǔn)網(wǎng)的復(fù)測(cè)時(shí)間通常會(huì)間隔較大?；鶞?zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)的位置選取應(yīng)遵循以下原則［4］：

1）基準(zhǔn)點(diǎn)宜選在地基穩(wěn)定、便于監(jiān)測(cè)和不受影響的地點(diǎn)。一個(gè)測(cè)區(qū)的基準(zhǔn)點(diǎn)不應(yīng)少于3個(gè)。

2）當(dāng)基準(zhǔn)點(diǎn)遠(yuǎn)離變形體或不便對(duì)變形體直接觀測(cè)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)布設(shè)工作基點(diǎn)，其點(diǎn)位應(yīng)穩(wěn)定，便于監(jiān)測(cè)。

3）基準(zhǔn)點(diǎn)及工作基點(diǎn)采用具有強(qiáng)制歸心裝置的觀測(cè)墩。

2.監(jiān)測(cè)網(wǎng)的建立

監(jiān)測(cè)網(wǎng)是由工作基點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)組成的。在實(shí)際的作業(yè)過程中，從工作基點(diǎn)出發(fā)測(cè)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的相對(duì)變形量。在數(shù)據(jù)處理中，利用基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)三者之間的位置關(guān)系，可計(jì)算出監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的變化量，通過所求得的變形量來判斷基坑的穩(wěn)定性。監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選取遵循以下原則；

1）監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選取時(shí)必須包含變形體的關(guān)鍵部位和最具有代表性的部位，應(yīng)最能反映其變形情況。

2）監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)有足夠的數(shù)量。

3）監(jiān)測(cè)點(diǎn)與變形體之間的相對(duì)位置應(yīng)確保牢固，便于觀察觀測(cè)，并盡量保證在整個(gè)變形觀測(cè)期間不受損壞。

3.監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平位移觀測(cè)方法

常見的水平位移監(jiān)測(cè)的方法有很多，包括視準(zhǔn)線法、小角法測(cè)量、極坐標(biāo)法、前方交會(huì)法、GPS測(cè)量法、精密導(dǎo)線測(cè)量法、激光準(zhǔn)直法等，在基坑工程中，水平位移監(jiān)測(cè)方法的選擇要根據(jù)基坑等級(jí)，設(shè)計(jì)要求，精度要求，場(chǎng)地條件、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)、方法適用性等多方因素進(jìn)行綜合考慮。

5、臺(tái)灣名品城基坑工程水平位移監(jiān)測(cè)

1.工程概況

臺(tái)灣名品城工程場(chǎng)地位于營(yíng)口市渤海大街南側(cè)，學(xué)府路以西；南側(cè)為居民住宅樓，基坑距最近6層住宅約20m，場(chǎng)地較為寬闊；基坑總結(jié)構(gòu)呈長(zhǎng)方形，占地面積大約5000 ，東西寬50m，南北長(zhǎng)100m；基坑有關(guān)土層情況如下：雜填土、粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土與粉砂互層；基坑主要采取鋼板樁錨拉支護(hù)形式，鍋爐房側(cè)采用鋼板樁+預(yù)應(yīng)力錨索聯(lián)合支護(hù)體系，有6層建筑物采用鋼板樁+鋼支撐聯(lián)合支護(hù)體系。

2.主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

根據(jù)國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)<建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程> JGJ120-2012規(guī)定的基坑安全等級(jí)以及以此等級(jí)確定的監(jiān)測(cè)內(nèi)容，確定本基坑主要的檢測(cè)內(nèi)容有；

1）支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移

2）相鄰建筑物的沉降監(jiān)測(cè)

3）基坑周圍地表沉降

4）周圍地下管線變形

3.基準(zhǔn)網(wǎng)的觀測(cè)方案

由于本項(xiàng)目工程位于繁華的市中心，周圍高樓聳立，不利于GPS信號(hào)的接收，且在基坑的附近還有大功率信號(hào)發(fā)射器，也會(huì)對(duì)GPS的信號(hào)造成影響。所以本項(xiàng)目的基準(zhǔn)網(wǎng)采用導(dǎo)線測(cè)量，在進(jìn)行閉合導(dǎo)線測(cè)量時(shí)，選用2秒級(jí)的拓普康GTS-330N全站儀進(jìn)行觀測(cè)。

4.監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)

本文主要研究的是基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移，因此監(jiān)測(cè)點(diǎn)都布設(shè)在冠梁上，監(jiān)測(cè)點(diǎn)共有26個(gè)，編號(hào)w1～w26。在冠梁的端點(diǎn)和轉(zhuǎn)彎處均布設(shè)了監(jiān)測(cè)點(diǎn)。其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)大致在15m～20m間隔均勻布設(shè)。

5.監(jiān)測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)方案

結(jié)合本工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況以及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，綜合各因素后采用極坐標(biāo)法對(duì)水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)。

6.基坑監(jiān)測(cè)結(jié)果分析，提交監(jiān)測(cè)成果

結(jié)語(yǔ)：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，變形監(jiān)測(cè)的技術(shù)有了很快的發(fā)展。這些技術(shù)為變形監(jiān)測(cè)注入了新的活力，讓變形監(jiān)測(cè)變得更加簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確。選擇合適的變形監(jiān)測(cè)方案，可以最大程度上節(jié)省人力物力。本文針對(duì)臺(tái)灣名品城基坑工程的具體情況，選擇極坐標(biāo)法，用全站儀對(duì)變形體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，兼顧精度和費(fèi)用，是相對(duì)較好的監(jiān)測(cè)方法。

［1］宋建學(xué)，張杰曉.深基坑施工中的工程測(cè)量［J］.施工技術(shù).2002，9（4）：43-45.

［2］劉俊巖.建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范實(shí)施手冊(cè)［M］.北京：

中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010：196.

［3］吳超超，王寶山，盧世民.變形監(jiān)測(cè)平面控制網(wǎng)的建立與精度分析［J］.地理空間信息，2009，（04）：228.