高層住宅建筑深基坑施工沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

祁玉濤

（濟(jì)南市勘察測(cè)繪研究院，山東 濟(jì)南 250101）

1 深基坑施工沉降監(jiān)測(cè)的實(shí)際意義

在城市高速發(fā)展中，建筑密度迅速上升，高層建筑已成為居民住宅的主要建筑形式，深基坑開(kāi)挖對(duì)高層住宅建筑影響也更加凸顯，較常見(jiàn)的有沉降、變形等問(wèn)題。通常深基坑開(kāi)挖是在市區(qū)范圍，地上交通繁忙，地下管線密布，而且還有許多的高層建筑林立，深基坑開(kāi)挖要注意更多的質(zhì)量問(wèn)題，切實(shí)避免基坑事故發(fā)生。正是因?yàn)檩^多不確定性因素，使得深基坑開(kāi)挖作業(yè)時(shí)會(huì)有更多的安全隱患，難以做到有效預(yù)測(cè)，特別是基坑支護(hù)環(huán)節(jié)。所以，深基坑監(jiān)測(cè)技術(shù)的實(shí)施是不可少的，能夠?qū)又ёo(hù)結(jié)構(gòu)、管線、土體等有較好的監(jiān)護(hù)效果。

在深基坑開(kāi)挖支護(hù)環(huán)節(jié)，基坑設(shè)計(jì)與其實(shí)際的狀態(tài)有時(shí)會(huì)有不小的差距，使得基坑設(shè)計(jì)難以對(duì)基坑開(kāi)挖起到指導(dǎo)作用，該問(wèn)題的具體表現(xiàn)如下。

（1）基坑地質(zhì)勘察不到位，勘測(cè)結(jié)果與基坑實(shí)際狀況有較大差別。

（2）深基坑的施工設(shè)計(jì)未能嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)理論實(shí)施；

（3）深基坑施工階段受降雨、超挖等問(wèn)題影響，難以較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)載荷情況，使得基坑支護(hù)穩(wěn)定性得不到有效保障，進(jìn)而使基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏合理性。同時(shí)，為保證深基坑良好的設(shè)計(jì)效果，應(yīng)當(dāng)做好基坑監(jiān)測(cè)工作，準(zhǔn)確掌握基坑范圍的受力及形變等問(wèn)題，盡可能降低深基坑對(duì)高層住宅建筑影響，更好地保障基坑安全及建筑質(zhì)量?？傊颖O(jiān)測(cè)技術(shù)的實(shí)施，既要有堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)，更要對(duì)基坑狀況做到準(zhǔn)確把握，這樣才能保證基坑施工決策的正確性，保障深基坑施工安全與質(zhì)量。

2 深基坑監(jiān)測(cè)技術(shù)及其基本原則

2.1 監(jiān)測(cè)技術(shù)分析

對(duì)于基坑監(jiān)測(cè)工作的開(kāi)展，其主要依據(jù)為《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB 50497—2009），主要針對(duì)的是開(kāi)挖深度不小于5m的深基坑工程，以及基坑深度小于5m但其周邊地質(zhì)、環(huán)境問(wèn)題相對(duì)復(fù)雜的情況。由于基坑開(kāi)挖受限因素過(guò)多，而深基坑開(kāi)挖又有著嚴(yán)格的質(zhì)量要求，面對(duì)復(fù)雜的基坑開(kāi)挖條件，僅僅依靠理論分析與計(jì)算難以保證基坑質(zhì)量，這時(shí)就必然要實(shí)施全面的基坑監(jiān)測(cè)，輔助基坑施工設(shè)計(jì)，對(duì)基坑施工起到指導(dǎo)作用，保證基坑施工安全及可靠。

就深基坑監(jiān)測(cè)技術(shù)而言，傳統(tǒng)的人工監(jiān)測(cè)方式不僅監(jiān)測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、反饋速度慢，而且對(duì)天氣變化的適應(yīng)性差，存在較大局限性。而自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，可有有效地解決以上問(wèn)題。自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要采用固定設(shè)站的監(jiān)測(cè)方式，并增加了監(jiān)測(cè)的頻率，能夠?qū)崿F(xiàn)深基坑中的沉降、水平位移、深層水位以及錨索軸力等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目；而且借助于軟件平臺(tái)，具備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的集成化處理能力，極大地提高深基坑監(jiān)測(cè)效率；同時(shí)，在遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的輔助下，能夠?qū)ι罨舆M(jìn)行連續(xù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。

深基坑監(jiān)測(cè)工作的實(shí)施，需要有效地結(jié)合基坑設(shè)計(jì)及施工方案，并做好基坑施工現(xiàn)場(chǎng)勘查，科學(xué)地制定基坑監(jiān)測(cè)方案并做到嚴(yán)格落實(shí)。通常，基坑設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)就要對(duì)基坑監(jiān)測(cè)有更明確的要求，主要涉及基坑監(jiān)測(cè)的具體項(xiàng)目、頻率以及位置等信息。同時(shí)，實(shí)際監(jiān)測(cè)工作開(kāi)展通常是以第三方監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)為主導(dǎo)，在制定基坑監(jiān)測(cè)方案后，還要交由項(xiàng)目的建設(shè)、設(shè)計(jì)以及監(jiān)理等部門(mén)審核，基坑監(jiān)測(cè)方案在取得認(rèn)可后方可執(zhí)行。

2.2 基坑監(jiān)測(cè)應(yīng)遵循的原則

由于基坑監(jiān)測(cè)涉及內(nèi)容較為復(fù)雜，只有保證基坑監(jiān)測(cè)方案科學(xué)合理，才能使監(jiān)測(cè)結(jié)果具有實(shí)際指導(dǎo)價(jià)值。

（1）系統(tǒng)性原則。要從整體考慮基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，進(jìn)行全面的分析與檢驗(yàn)，建立起監(jiān)測(cè)項(xiàng)目?jī)?nèi)在聯(lián)系性?；颖O(jiān)測(cè)的過(guò)程要保持連續(xù)性，還要保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，并對(duì)基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目予以系統(tǒng)規(guī)劃，有效控制監(jiān)測(cè)項(xiàng)目成本投入。

（2）可靠性原則。要確?；颖O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)性和可靠性，應(yīng)掌握基坑監(jiān)測(cè)技術(shù)，熟悉相關(guān)儀器、監(jiān)測(cè)方法的使用，還要做好監(jiān)測(cè)點(diǎn)的保護(hù)工作。

（3）重點(diǎn)監(jiān)控的原則。要對(duì)深基坑劃定的重點(diǎn)區(qū)域予以監(jiān)控，并對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)予以加密，需特別注意地質(zhì)變化劇烈的區(qū)域，注意險(xiǎn)情規(guī)避，并實(shí)施重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。

（4）經(jīng)濟(jì)合理的原則。隨著監(jiān)測(cè)點(diǎn)的增多，意味著基坑監(jiān)測(cè)成本上漲，通常要在滿足基坑監(jiān)測(cè)需求基礎(chǔ)上，合理規(guī)劃監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并創(chuàng)新優(yōu)化監(jiān)測(cè)儀器及手段，提高基坑監(jiān)測(cè)的經(jīng)濟(jì)性。

（5）與實(shí)際相結(jié)合的原則。由于基坑施工影響因素較多，需要結(jié)合基坑監(jiān)測(cè)實(shí)際需要，對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置及數(shù)量進(jìn)行調(diào)整，更好地提高基坑監(jiān)測(cè)質(zhì)量及效率。

3 深基坑施工沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)的具體應(yīng)用

為保證建筑深基坑施工順利實(shí)施，應(yīng)當(dāng)掌握基坑變形機(jī)理，科學(xué)開(kāi)展深基坑監(jiān)測(cè)工作，進(jìn)而獲取有效監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)用于指導(dǎo)具體施工活動(dòng)。相關(guān)人員根據(jù)這些信息可對(duì)施工開(kāi)挖方案進(jìn)行修改，有利于完善施工和設(shè)計(jì)的不足之處。同時(shí)，深基坑監(jiān)測(cè)的實(shí)施，較好地保證了深基坑施工質(zhì)量，基坑設(shè)計(jì)水平也得到了有效提高。

3.1 監(jiān)測(cè)儀器

（1）精密水準(zhǔn)儀或電子水準(zhǔn)儀：主要用于監(jiān)測(cè)基坑結(jié)構(gòu)、周邊的地面、相關(guān)建筑物和管線等方面的沉降。

（2）精度0.5″以上的高精度全站儀：主要用來(lái)測(cè)量水平位移。

（3）測(cè)斜儀：種類多樣，使用場(chǎng)合也不同，有伺服加速度式和差動(dòng)電容式等類型，目前在使用時(shí)常見(jiàn)的類型是伺服加速度式測(cè)斜儀，這種儀器工作效率很高，適應(yīng)性強(qiáng)。

（4）鋼筋計(jì)：能巧妙地將應(yīng)力（通常為結(jié)構(gòu)軸力）轉(zhuǎn)化成彎矩（通常為平面彎矩），在這個(gè)轉(zhuǎn)化過(guò)程中需要保證應(yīng)力沿著深度方向。

3.2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及監(jiān)測(cè)頻率

當(dāng)需要開(kāi)展監(jiān)測(cè)工作時(shí)，需要明確監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，并合理設(shè)置監(jiān)測(cè)頻率。

（1）坡頂水平位移的監(jiān)測(cè)。主要采用全站儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)方法以極坐標(biāo)法為主，利用兩個(gè)已知的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通過(guò)極坐標(biāo)換算，獲取未知觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

（2）坡頂豎向位移及周邊道路沉降的監(jiān)測(cè)。選擇電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其觀測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)，坡頂豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)可共用水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，而周邊道路沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)主要是通過(guò)擊入界址點(diǎn)鋼釘來(lái)進(jìn)行布設(shè)。在進(jìn)行沉降觀測(cè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合深基坑現(xiàn)場(chǎng)狀況，合理確定觀測(cè)測(cè)量模式，首次觀測(cè)時(shí)應(yīng)當(dāng)選擇往返測(cè)量的方式，而其余沉降觀測(cè)，單程測(cè)量方式即可。還需注意監(jiān)測(cè)儀器的檢查，應(yīng)及時(shí)檢驗(yàn)和校正，確保沉降觀測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性，每次觀測(cè)還需控制好系統(tǒng)誤差，使其維持在固定范圍，便于后期消除。

（3）深層水平位移監(jiān)測(cè)。選用設(shè)備為測(cè)斜儀、測(cè)斜管等，對(duì)于深層水平位移的量測(cè)，應(yīng)合理控制測(cè)量方法，首先測(cè)斜管的導(dǎo)槽應(yīng)當(dāng)利用模擬測(cè)頭進(jìn)行檢查，然后要保證測(cè)斜儀的工作狀態(tài)良好，要正確操作測(cè)斜儀，以便獲取準(zhǔn)確的測(cè)點(diǎn)深度及讀數(shù)。

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)頻率應(yīng)當(dāng)根據(jù)監(jiān)測(cè)方案予以確定。基坑開(kāi)挖過(guò)程中監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔最初為1～2d，隨后隨著基坑開(kāi)挖深度增長(zhǎng)需要提高監(jiān)測(cè)頻率?；拥撞繅|層澆筑完成后，最初要保證每2d一次的監(jiān)測(cè)頻率，隨著澆筑后時(shí)間的延長(zhǎng)，適當(dāng)放寬監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔至3～10d。測(cè)量結(jié)束后，需要根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)調(diào)整監(jiān)測(cè)頻率，若監(jiān)測(cè)值較為穩(wěn)定，監(jiān)測(cè)頻率可以適當(dāng)降低；若監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化較快，應(yīng)當(dāng)提高監(jiān)測(cè)頻率。

3.3 基坑監(jiān)測(cè)布置及實(shí)施

在進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)時(shí)，主要涉及管線、地表和建筑物沉降等方面。為了減少外界干擾對(duì)高程基準(zhǔn)的影響，需要保證基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性。在選擇基準(zhǔn)點(diǎn)的位置時(shí)一定要結(jié)合觀測(cè)方法、觀測(cè)周期等慎重考慮，水準(zhǔn)點(diǎn)通常布設(shè)在變形區(qū)域外且堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定的地方，與基坑的距離為50～100m，盡可能地保證固定的監(jiān)測(cè)人員、儀器、觀測(cè)路線，從而盡量減小測(cè)量系統(tǒng)誤差。當(dāng)需要對(duì)地表進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，需要考慮地表沉降點(diǎn)的布置，在基坑周邊相隔15～20m，沉降點(diǎn)的布置一定要合理，有效反映周邊的沉降情況。在監(jiān)測(cè)管線時(shí)，也需要布置觀測(cè)點(diǎn)，需要明確管線閥門(mén)和檢查井的位置，在此基礎(chǔ)上連接地下管線和煤氣罐凝水閥。當(dāng)進(jìn)行建筑物沉降點(diǎn)監(jiān)測(cè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意監(jiān)測(cè)范圍與基坑開(kāi)挖深度成一定的比例關(guān)系，通常為1.5倍左右，對(duì)于建筑大拐角需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)對(duì)監(jiān)測(cè)頻率進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和檢查。在工程上主要是通過(guò)沖擊鉆來(lái)得到鉆孔，確定好沉降測(cè)點(diǎn)的位置以后再進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)，在此過(guò)程中會(huì)用到半圓頭鋼筋，長(zhǎng)度在0.5～0.8m。在做好上述工作的基礎(chǔ)上開(kāi)展測(cè)量工作。精密水準(zhǔn)儀是比較常用的儀器，對(duì)地表和管線等進(jìn)行沉降測(cè)量，高程差測(cè)量精度高，很好地滿足了工程上的需求。在進(jìn)行具體測(cè)量時(shí)，需要根據(jù)工程需要，考慮實(shí)際工況，利用獲得的數(shù)據(jù)來(lái)繪制時(shí)間-位移等曲線散點(diǎn)圖，充分利用好測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)施工工程進(jìn)行深入分析。

進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，當(dāng)涉及測(cè)點(diǎn)布設(shè)時(shí)，需要進(jìn)行焊接工作，主要以鋼弦式鋼筋予以替代，然后根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化得到軸力值，并且需要得到對(duì)應(yīng)的頻率，在此基礎(chǔ)上就可以得到與鋼筋有關(guān)的時(shí)間變化曲線，從中分析可以得到開(kāi)挖距離與鋼筋應(yīng)力等因素對(duì)施工造成的影響。在獲取和繪制應(yīng)力值點(diǎn)時(shí)，需要嚴(yán)格按照比例將其展現(xiàn)在樁體橫截面圖上，并將各個(gè)點(diǎn)連接起來(lái)，最后可得到鋼筋的應(yīng)力分布狀態(tài)圖。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在城市化進(jìn)程中，人地關(guān)系更加緊張，高層建筑成為居民住宅的主要形式，然而深基坑開(kāi)挖作為高層建筑施工基礎(chǔ)，對(duì)基坑質(zhì)量及安全要求甚高。出于對(duì)深基坑施工質(zhì)量的高要求，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格落實(shí)基坑監(jiān)測(cè)工作，采用先進(jìn)的監(jiān)測(cè)設(shè)備及手段，如自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并做好深基坑監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)，在保證深基坑監(jiān)測(cè)質(zhì)量的同時(shí)，還要注重基坑監(jiān)測(cè)成本的控制，進(jìn)而更好地避免深基坑施工沉降問(wèn)題發(fā)生，有力保障高層建筑安全。