變形監(jiān)測技術(shù)在基坑施工中的應(yīng)用

王 甜

杭州市勘測設(shè)計研究院

變形監(jiān)測技術(shù)在基坑施工中的應(yīng)用

王 甜

杭州市勘測設(shè)計研究院

在當(dāng)前城市建設(shè)中，建筑已逐漸向縱向空間方向發(fā)展，基坑工程越來越多的向大深方向發(fā)展。因為基坑工程本身的復(fù)雜性和基坑設(shè)計中假設(shè)的工況模型還不能完全反映施工時的集體狀況、以及基坑工程中突發(fā)情況的發(fā)生，需要通過基坑監(jiān)測到的各種變形數(shù)據(jù)信息，為設(shè)計和施工單位優(yōu)化下一步的施工參數(shù)提供相關(guān)的參考，以達(dá)到信息化安全施工，將信息及時反饋給有關(guān)單位，判斷支護結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境安全狀態(tài)，指導(dǎo)施工。

變形監(jiān)測技術(shù)；基坑施工；應(yīng)用

近年來，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)和城市間的快速發(fā)展，各大城市的高層建筑、地下建筑和隧道等工程大量興建起來。為了更好地節(jié)約土地資源，人們大力發(fā)展空間建設(shè)，立體發(fā)展。向空中求發(fā)展，向地下要土地的發(fā)展戰(zhàn)略成為建筑商追求利益的常用手段。除去高層本身對地基深度和結(jié)構(gòu)的要求，大量的地下室、公共交通地鐵站、地下商鋪、地下停車場、倉庫和人防工程等，施工時都需要較深的基坑。地下部分由一層發(fā)展到多層，相應(yīng)的基坑開挖深度也從地表下5～6 m發(fā)展到12～13 m，甚至更深。然而，由于缺乏監(jiān)督，基坑失穩(wěn)引起的工程事故也越來越多，主要發(fā)生在支護結(jié)構(gòu)及被支護土體被破壞方面，導(dǎo)致基坑變形過大，致使鄰近建筑物和道路管線被嚴(yán)重破壞，給人民的生命財產(chǎn)和經(jīng)濟生活帶來了嚴(yán)重的損失和災(zāi)難性的后果。

1 概述

變現(xiàn)監(jiān)測技術(shù)主要是對被監(jiān)測的對象或物體進行測量，以及確定其空間位置與內(nèi)部形態(tài)隨時間所產(chǎn)生的變化。與一般的工程測量相比，變形測量技術(shù)具備了內(nèi)部監(jiān)測與外部監(jiān)測兩個特點。在實施變形監(jiān)測技術(shù)時，為了確保觀測在安全監(jiān)測范圍內(nèi)，必須要求高精度的觀測、頻繁周期的觀測與重復(fù)觀測。變形觀測的精度等級，是按照變形觀測點的水平位移點位中誤差、垂直位移的高程中誤差或相鄰變形觀測點的高差中誤差的大小來劃分。事實上，變形監(jiān)測的精度取決于觀測的目的和變形的大小。精度過高時測量工作復(fù)雜，時間和費用增加；精度過低又會增加變形分析的困難，使所估計的變形參數(shù)誤差加大，從而影響分析的正確與否。通常情況下，監(jiān)測建筑物的安全需要高精度要求，一般檢查施工要求變形精度相對較低。一般情況下，以實用、安全為目的觀測值中誤差不超過變形允許值的1/20～1/10；以科研為目的應(yīng)為1/100～1/20。在水平位移監(jiān)測與沉降位移監(jiān)測過程中，所使用的主要儀器設(shè)備有全站儀與水準(zhǔn)儀兩種。而其中的全站儀設(shè)備是一種具備了測角、測距、數(shù)據(jù)自動處理的特點，所以在測量各個領(lǐng)域都得到了廣泛運用。

2 基坑施工中變形監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用

2.1 水平位移監(jiān)測

根據(jù)現(xiàn)場踏勘，基坑水平位移監(jiān)測控制網(wǎng)采用獨立的監(jiān)測坐標(biāo)系統(tǒng)，在基坑開挖影響區(qū)域以外的穩(wěn)固地面或已經(jīng)穩(wěn)定的壩體上布設(shè)了兩個基準(zhǔn)點C1、C2，為檢測基準(zhǔn)點的穩(wěn)定性，C1與遠(yuǎn)處高樓上的天線聯(lián)測方向；在基坑周圍便于觀測設(shè)站的位置建立工作基點C3、C4、C5、C6，與基準(zhǔn)點C1、C2組成大地四邊形。針對基坑監(jiān)測的具體工程，經(jīng)分析決定采取徠卡TC2003全站儀，其測角精度為0.5″，測距精度為1 mm+1 PPm，按全站儀極坐標(biāo)法對埋設(shè)于支護結(jié)構(gòu)上的水平位移標(biāo)志進行觀測，每次觀測所得的各個監(jiān)測點坐標(biāo)與基坑開挖前進行的初始觀測相比較，所得的坐標(biāo)差即為該監(jiān)測點在本觀測周期內(nèi)的累計位移值。監(jiān)測點及控制點均采用特制的觀測標(biāo)志，觀測標(biāo)志上設(shè)強制對中標(biāo)志，保證每次觀測均在同一點位上。在完成平面控制測量后，使用1″級全站儀測量各水平位移觀測點的坐標(biāo)，連續(xù)觀測3次，取穩(wěn)定坐標(biāo)值的平均值作為初始值。采用坐標(biāo)測量法進行監(jiān)測，將每次監(jiān)測的坐標(biāo)數(shù)值和初始值進行對比，計算差值、累計值、變化速率、坐標(biāo)中誤差。

2.2 基坑施工中的垂直位移監(jiān)測

在對基坑進行垂直位移監(jiān)測時，應(yīng)結(jié)合基坑施工現(xiàn)場的地質(zhì)情況，對基坑沉降范圍進行準(zhǔn)確的計算，并在離基坑施工區(qū)域三倍左右的距離進行監(jiān)測，這樣才能確保基坑垂直位移監(jiān)測的準(zhǔn)確性。另外，對于基坑施工周圍建筑物體較多且分散的大測區(qū)，并分兩個層次布網(wǎng)，既由水準(zhǔn)基點、工作基點組成基準(zhǔn)控制網(wǎng)與工作監(jiān)測網(wǎng)，使其也可確?；邮┕ぶ写怪蔽灰票O(jiān)測的精度。

2.3 沉降位移監(jiān)測情況

基坑支護結(jié)構(gòu)是由于基坑周圍環(huán)境、臺倉土體的變形監(jiān)測點布設(shè)的數(shù)量多，而且工程是在實時進行，被破壞的頻率也大，所以基坑底部回彈接近平穩(wěn)，由于上方壓力減小而引起的土體回彈性慢慢在減弱，也表示基坑開挖時是安全的、穩(wěn)定的。無論是臺倉土體還是基坑支護結(jié)構(gòu)都是有沉降產(chǎn)生的，但是從監(jiān)測數(shù)據(jù)來看變形的產(chǎn)生還是不明顯的，沉降速率在 0.1－0.2mm/d 范圍內(nèi)，沉降速度均勻。結(jié)合數(shù)據(jù)與現(xiàn)場情況分析： 部分變形監(jiān)測點存在少量的變形，但是變化量都在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)?；拥撞勘O(jiān)測點有個別點在個別時段的變化走勢產(chǎn)生相對大的變化，但是整體分析并沒有達(dá)到報警臨近值，也是安全的。本次項目的施工地點周圍沒有大型的建筑物群，但是為了將安全做到萬無一失并且給后續(xù)的工程提供經(jīng)驗，我們還是進行了周邊土體的監(jiān)測，確保周圍的地下管線等方面也安全。周邊的土體有少量的變化，按照數(shù)據(jù)的分析時有土體松動的跡象，在發(fā)現(xiàn)后及時采取了措施，及時夯實處理，對基坑的開挖并沒有產(chǎn)生影響。

臨時性的設(shè)施，且基坑暴露時間越長，危險性相對增加，施工單位應(yīng)從地勘開始，嚴(yán)格分析地質(zhì)條件，制訂切實可行的施工計劃，并保證嚴(yán)格按照施工進度安排有序施工；對于地下水較活躍的深基坑，更需做好良好的止水帷幕工作；雖然基坑施工期間大部分水平位移監(jiān)測點位移值超過設(shè)計值及規(guī)范規(guī)定的報警值，但通過嚴(yán)密的監(jiān)測，采取合理有效的加固等措施，不僅確保了基坑支護結(jié)構(gòu)自身穩(wěn)定，且對周邊環(huán)境造成較小影響，保證了周邊建筑的安全。

[1] 徐福國. 變形監(jiān)測數(shù)據(jù)自動檢查程序的開發(fā)[J]. 測繪工程，2014，23(9)：74-76.

[2]嚴(yán)新，李彬. 變形監(jiān)測技術(shù)在深基坑施工中的應(yīng)用[J]. 青海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2014，v.32；No.13202：60-63+68.