建筑基坑常規(guī)變形檢測技術(shù)問題探討

■盧鴻榮

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)局測繪院廣東廣州510800）

建筑基坑常規(guī)變形檢測技術(shù)問題探討

■盧鴻榮

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)局測繪院廣東廣州510800）

文章通過實例闡釋變形監(jiān)測的必要性，基坑監(jiān)測的多重手段和內(nèi)容，深基坑安全及對鄰近建（構(gòu)）筑物影響最小?；娱_挖是建筑工程施工中的重要組成內(nèi)容，而現(xiàn)階段城市建筑施工中，基坑開挖工程通常位于建筑密集區(qū)域，所用的支護樁開挖基坑方式，在開挖施工中無法避免會對附近建筑造成影響，因此應(yīng)開展基坑監(jiān)測，為基坑工程的順利、安全開展及附近建筑的穩(wěn)固提供有力保證。

基坑變形檢測技術(shù)問題探討

0　引言

建筑基坑變形監(jiān)測工作有重大的意義，主要體現(xiàn)在以下兩個方面：首先，建筑基坑監(jiān)測可以為建筑的穩(wěn)定性，和是否可以繼續(xù)安全運行的診斷提供一個依據(jù)，便于及時準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)問題并采取措施。其次，認(rèn)真做好建筑基坑變形監(jiān)測的資料分析和數(shù)據(jù)管理工作，能夠為提高工程設(shè)計的安全性，對建筑的安全狀況科學(xué)的評估和預(yù)測等提供一個可靠的科學(xué)依據(jù)。

1　工程概況

該基坑位于廣州市花都區(qū)花東鎮(zhèn)花僑。北側(cè)為花僑市場，東側(cè)為廣東電網(wǎng)花東供電所，西側(cè)為已建8層居民樓，南側(cè)為廣東省華僑鋁制品廠，均為樁基礎(chǔ)，無地下室結(jié)構(gòu)；基坑與各建筑物間均有水泥路分隔?；幽媳遍L約135m、寬約87m。圍護結(jié)構(gòu)采用鉆（沖）孔灌注樁結(jié)合內(nèi)支撐、預(yù)應(yīng)力錨索的支護形式。同時在支護樁外側(cè)采用水泥攪拌止水帷幕，砂層較厚區(qū)段采用在支護樁間增加高壓旋噴樁與支護樁共同形成止水帷幕。本基坑支護安全等級為一級?；娱_挖深度約10.4m。

2　監(jiān)測深基坑主要目的及內(nèi)容

監(jiān)控基坑開挖過程中因施工原因造成的基坑支護結(jié)構(gòu)變形和位移、地下水位升降等因素對基坑自身及周邊環(huán)境形成的影響；以確保工程順利進行，在出現(xiàn)異常情況時及時反饋，并采取必要的工程應(yīng)急措施，甚至調(diào)整施工工藝或修改設(shè)計參數(shù)。

（1）將監(jiān)測數(shù)據(jù)與預(yù)測值相比較以判斷前一步施工工藝和施工參數(shù)是否符合預(yù)期要求，以確定和優(yōu)化下一步的施工參數(shù)，做到信息化施工；

（2）將現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果反饋設(shè)計單位，提供設(shè)計參考數(shù)據(jù)，使設(shè)計能按現(xiàn)場工況發(fā)展，及時對開挖方案進行調(diào)整，優(yōu)化設(shè)計，使設(shè)計達(dá)到優(yōu)質(zhì)安全、經(jīng)濟合理、施工快捷的目的。

（3）為業(yè)主提供及時信息，以便業(yè)主對整個項目進行科學(xué)化管理。

測量監(jiān)測深基坑主要內(nèi)容有：測量坐標(biāo)點位的平面位移和高程監(jiān)控點沉降量；測量支護結(jié)構(gòu)側(cè)向位移變化量值；測量基坑內(nèi)地下水位的高度；測量支護結(jié)構(gòu)體土的壓力值；測量鄰近基坑建筑物等環(huán)境及市政管線變形量等深基坑的穩(wěn)定性，保證深基坑工程正常安全施工。

3　監(jiān)測實施及技術(shù)措施

3.1平面基準(zhǔn)點

3.1.1埋設(shè)

本基坑埋設(shè)基準(zhǔn)點3個，監(jiān)測過程中要定期檢查基準(zhǔn)點的穩(wěn)定性。根據(jù)具體施工時的現(xiàn)場條件，基準(zhǔn)點的埋設(shè)方式可先用以下兩種方式之一或組合方式。一是采用鉆鉆孔置入法，鉆孔鉆至基巖或硬質(zhì)土層以下2米，成孔后埋入φ18以上螺紋鋼并澆灌混凝土，并用砼在周圍作保護。二是建造具有強制對中裝置的觀測墩，強制對中裝置的對中誤差不應(yīng)超過±0.1mm。

3.1.2選用儀器：日本SOKKIA NET05AX型全站儀，標(biāo)稱精度：測角±0.5″，測距（0.8±1PPM×D）mm。

3.1.3測量：采用邊角網(wǎng)法施測，采用獨立坐標(biāo)系統(tǒng)。

其觀測技術(shù)要求如下表：

（4）平差計算：觀測數(shù)據(jù)可利用“南方平差易”進行嚴(yán)密平差，取得控制點的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

3.2高程基準(zhǔn)點

（1）埋設(shè)：當(dāng)平面基準(zhǔn)點采用第一種方法（鉆鉆孔置入法）時，高程基準(zhǔn)點使用同一點作為控制點；當(dāng)平面基準(zhǔn)點采用第二種方法（觀測墩）時，在觀測墩制作時，在離地面0.2m至0.6m處現(xiàn)澆一個L形圓頭水準(zhǔn)標(biāo)志，該標(biāo)志應(yīng)與觀測墩主體鋼筋焊接。

（2）選用儀器：日本索佳SDL1X型電子水準(zhǔn)儀，標(biāo)稱精度：± 0.3mm/km。

（3）測量：1）按《建筑變形測量規(guī)范》中一級變形測量的精度要求施測。各基準(zhǔn)點間進行往返測。一級水準(zhǔn)觀測的儀器，i角不得大于15″。觀測時讀數(shù)取至0.01mm。2）應(yīng)避免望遠(yuǎn)鏡直接對著太陽，并避免視線被遮擋。儀器應(yīng)在生產(chǎn)廠家規(guī)定的溫度范圍內(nèi)工作。振動源造成的振動消失后才能啟動測量鍵。當(dāng)?shù)孛嬲駝虞^大時，應(yīng)隨時增加重復(fù)量次數(shù)。3）測段往測與返測的測站數(shù)均應(yīng)為偶數(shù)，否則應(yīng)加入標(biāo)尺零點差改正。由往測轉(zhuǎn)向返測時，兩標(biāo)尺應(yīng)互換位置，并應(yīng)重新整置儀器。在同一測站上觀測時，不得兩次調(diào)焦。

（4）平差計算：高程通過嚴(yán)密平差得到。

3.3水平位移監(jiān)測

3.3.1點位埋設(shè)

水平位移監(jiān)測有兩項，一是環(huán)基坑頂均勻布設(shè)17個水平位移及沉降一體監(jiān)測點，間距約25m。二是5個基坑內(nèi)立柱位移及沉降一體監(jiān)測點。

3.3.2觀測：

（1）采用儀器：日本SOKKIA NET05AX型全站儀，標(biāo)稱精度：測角±0.5″，測距（0.8±1PPM×D）mm。

（2）觀測方法：分別在基準(zhǔn)點上設(shè)站，按極坐標(biāo)法或前方交會方法進行觀測。

（3）位移量計算公式：坐標(biāo)增量

選取與基坑邊線垂直方向的坐標(biāo)增量作為觀測點的本次位移量，各次位移量之和即為該點的累計位移量。

3.3.3測量精度

按《建筑變形測量規(guī)范》中一級變形測量的精度要求施測，水平位移觀測時讀數(shù)取至0.1mm。

3.4沉降觀測

沉降觀測有四項：一是環(huán)基坑頂均勻布設(shè)17個水平位移及沉降一體監(jiān)測點，間距約25m；二是5個基坑內(nèi)立柱位移及沉降一體監(jiān)測點；三是8個周邊道路沉降監(jiān)測點；四是14個鄰近基坑建筑物沉降監(jiān)測點。觀測點采用沖擊鉆鉆孔置入法埋設(shè)。

基坑開挖引起的基坑頂部沉降，測量方法采用二等水準(zhǔn)測量方法，具體做法是：

（1）每次沉降觀測前均應(yīng)對基準(zhǔn)點進行聯(lián)測檢校，確定其點位穩(wěn)定可靠后，才對沉降點進行觀測?；鶞?zhǔn)點聯(lián)測及沉降點觀測均組結(jié)成閉合水準(zhǔn)路線。

（2）采用儀器：日本索佳SDL1X型電子水準(zhǔn)儀，儀器標(biāo)稱精度為±0.3mm/km，觀測時讀數(shù)取至0.01mm。

（3）技術(shù)要求：參考一級變形觀測（JGJ 8-2007）的技術(shù)要求，結(jié)合變形監(jiān)測特點制定各項限差如下表所示。

表中N為測站數(shù)

（4）每次觀測應(yīng)固定儀器、路線、儀器站位和立尺位置，并盡量不替換觀測人員。觀測時儀器應(yīng)避免在攪拌機、卷揚機等有震動影響的范圍內(nèi)設(shè)站。

3.5支護樁測斜

該項目是基坑監(jiān)測的重點項目，突出反映某重點位置支護樁不同深度的連續(xù)變形情況。

3.5.1監(jiān)測方法

在支護樁內(nèi)埋設(shè)測斜管，通過測斜儀觀測支護樁不同深度處的側(cè)向水平位移。

3.5.2測斜管埋設(shè)

測斜管應(yīng)在支護樁澆筑前安裝埋設(shè)，埋設(shè)時應(yīng)符合下列要求：

（1）埋設(shè)前應(yīng)檢查測斜管的質(zhì)量，測斜管連接時應(yīng)保證上、下段的導(dǎo)槽相互對準(zhǔn)順暢，接頭處應(yīng)密封處理，并注意保證管口的封蓋；

（2）測斜管長度應(yīng)與支護樁深度一致或不小于所監(jiān)測土層的深度；以下部管端作為位移基準(zhǔn)點；

（3）埋設(shè)時測斜管應(yīng)保持豎直無扭轉(zhuǎn)，其中一組導(dǎo)槽方向應(yīng)與所需測量的方向一致，即垂直于基坑邊緣。

支護樁內(nèi)測斜管采用預(yù)埋法：即在連續(xù)墻施工時，將測斜管綁扎在選定埋設(shè)連續(xù)墻的鋼筋籠內(nèi)（管長與支護樁等深，管兩端封口），澆灌砼即可。測斜管頭高出連續(xù)墻頂面20～30cm，然后設(shè)置保護箱蓋。

（4）測量儀器

航天慣性科工制造的CX-06B型測斜儀及讀數(shù)儀。

（5）測試方法

以測斜管底端為基準(zhǔn)，每往上0.5m使用測斜儀測讀一次數(shù)據(jù)，得到測斜管每0.5m處相對于管底的傾斜量，基坑施工過程通過每期觀測值與初始值的變化量，計算出每期樁體或土體不同深度的位移量。

在測量環(huán)節(jié)，應(yīng)注意以下內(nèi)容：

（1）測斜儀探頭嚴(yán)禁震動、碰撞；

（2）測斜儀探頭放至孔底后應(yīng)停留一段時間，待探頭溫度和測孔內(nèi)的溫度一致后方可開始測量；

（3）正反方向雙向測量消除儀器零飄誤差；

（4）使用管口限位環(huán)，確保每次在同一位置測量。

（5）測量精度：不低于0.10mm/m。

3.6地下水位監(jiān)測

3.6.1水位觀測管的埋設(shè)

水位監(jiān)測點應(yīng)沿基坑周邊布置，監(jiān)測點間距平均約50m。相鄰建（構(gòu)）筑物、重要的地下管線或管線密集處應(yīng)布置水位監(jiān)測點；如有止水帷幕，宜布置在止水帷幕的外側(cè)2m處。

對于本基坑工程，擬設(shè)置地下水位監(jiān)測孔2個。埋設(shè)方法：水位管采用鉆探成孔法埋設(shè)。水位管宜選用直徑50mm左右的硬質(zhì)塑料管，管底加蓋密封，防止泥沙進入管中。管下部留出0.5～1.0m的沉淀段（不打孔），用來沉積濾水段帶入的少量泥沙，中部管壁周圍鉆出6～8列直徑為6mm左右的濾水孔，縱向間距50～100mm。相鄰兩列的孔交錯排列，呈梅花狀布置。管上部留出0.5～1.0m為管口段（不打孔），以保證封口質(zhì)量。管壁外包扎過濾層，過濾層可選用土工織物或網(wǎng)紗。管壁與孔壁之間用凈砂回填至地表0.5m處，再用粘土封頂，以防地表水流入，管口砌保護墩，管口高出地表30cm，加蓋防止地表水流入。

3.6.2監(jiān)測設(shè)備及精度

南京斯比特SVW-1型水位計，監(jiān)測精度為＜±1cm（10米量程）。

3.6.3用水位計對水位進行初始定位觀測，遇到地下水位急劇變化時應(yīng)加密觀測，以便采取適當(dāng)?shù)闹顾胧?/p>

3.7錨索拉力監(jiān)測

3.7.1測點的安裝

根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，錨索計安裝在張拉端或錨固端，安裝時鋼鉸線或錨索從錨索計中心穿過，測力計處于鋼墊座和工作錨之間，并從中間錨索開始向周圍錨索逐步加載以免錨索計的偏心受力或過載。應(yīng)變計在支撐梁施工時及時安裝。錨索拉力監(jiān)測點平面位置如附件一所示。

3.7.2量測

采用南京斯比特SSC-101型頻率讀數(shù)儀。測量方法參照相應(yīng)讀數(shù)儀的使用說明書：將信號線的插頭插入信號地址接口，信號線的另一端夾接振傳感器的引出線，紅色夾引出線芯，黑色夾接引出線屏蔽層，按“開關(guān)”按鈕便可直接讀頻率讀數(shù)。測量完成后，記錄傳感器的編號、頻率值設(shè)計編號和測量時間。

振弦式錨索測力計的計算公式：

式中：P—被測錨索荷載值（kN）

K—儀器標(biāo)定系數(shù)（kN/Hz2）

fi2—錨索測力計三弦實時測量頻率平方的值的平均值。f02—錨索測力計三弦頻率的初始平均值。

3.7.3傳感器及測量儀器

（1）振弦式錨索測力計

（2）振弦頻讀數(shù)儀

3.8巡視檢查

本基坑施工和使用期內(nèi)，每天均應(yīng)由專人進行巡視檢查，并做好《巡視檢查日報表》。

4　基坑監(jiān)測時間和頻率

基坑監(jiān)測在土方開挖之時就應(yīng)開始進行，直至土方回填完畢后結(jié)束。監(jiān)測頻率和監(jiān)測次數(shù)應(yīng)符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范》（GB50497-2009）要求。當(dāng)發(fā)現(xiàn)下列情況之一時，應(yīng)縮短監(jiān)測時間間隔、加密監(jiān)測次數(shù)或連續(xù)監(jiān)測:

（1）監(jiān)測值達(dá)到報警標(biāo)準(zhǔn)、監(jiān)測值變化量較大或速率加快；

（2）出現(xiàn)超長開挖、超深開挖、未及時加撐等情況；

（3）基坑附近地面荷載加大；

（4）長時間連續(xù)降雨、大量積水、市政管道出現(xiàn)泄漏等情況；

（5）基坑圍護結(jié)構(gòu)、坡體或底部出現(xiàn)流沙、管涌等現(xiàn)象；

（6）鄰近的地面或建（構(gòu)）筑物出現(xiàn)嚴(yán)重的開裂、大量沉降或不均勻沉降等；

（7）支護結(jié)構(gòu)開裂；

（8）發(fā)現(xiàn)危險事故征兆。

5　基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)處理

及時對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理和分析是基坑監(jiān)測工作的關(guān)鍵。對于這些監(jiān)測數(shù)據(jù)，先對它進行一個系統(tǒng)化的整理，用圖表方式對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行定量分析，可以得出基坑中各監(jiān)測項目的變化情況，分析基坑變形的規(guī)律性和穩(wěn)定性，對建筑變形的程度、趨勢以及使用上的安全問題進行分析和評估。為后期的施工和完善設(shè)計提供依據(jù)，同時對開挖過程中出現(xiàn)的危險信號及時報警，以便采取相應(yīng)措施。

6　結(jié)語

建筑基坑變形監(jiān)測是工程設(shè)計和后期質(zhì)量評估一個不可或缺的因素。設(shè)計師在設(shè)計的時候，基坑變形監(jiān)測可以為其提供理論依據(jù)，使其設(shè)計變得優(yōu)化和安全，增加建筑物在從圖紙變成實物過程中的可靠度和科學(xué)性。工程自身所具有的特性和復(fù)雜性，在大多時候，要想利用一成不變的基坑變形監(jiān)測原始數(shù)據(jù)，對建筑物進行科學(xué)、準(zhǔn)確的評估是相當(dāng)困難的。因此，在做建筑基坑變形監(jiān)測之時通常要把工程的具體情況以及變形監(jiān)測的不同時間段的不同特點和要求分別采用區(qū)別方式和方法來進行。

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P2［文獻碼］ B

1000-405X（2016）-8-369-2