【摘 要】随着经济的发展，土地资源日趋紧张，城市建筑开始朝着高层和地下方向发展。在这种情况下，出现了大量的基坑工程。基坑施工过程中进行实时的变形监测，得到的动态数据信息不仅能够了解基坑的设计强度、对周围环境造成的影响，也能通过不同安全等级的基坑监测数据进行分析，及时发现问题和预警，指导施工作业，预防工程事故的发生。
【关键词】基坑 变形监测
1 变形监测技术的概述
1.1 变形监测的特点
变形是指变形体在不同的荷载和因素的作用下其形状、大小、位置等在时间和空间上发生的变化。与一般工程测量相比，变形监测具有以下特点： 变形观测属于安全监测范围，有内部监测和外部监测两个方面; 观测精度要求高; 观测周期频繁，需要重复观测。
1.2 变形监测的等级划分及观测精度要求
变形观测的精度等级，是按照变形观测点的水平位移点位中误差、垂直位移的高程中误差或相邻变形观测点的高差中误差的大小来划分。
事实上，变形监测的精度取决于观测的目的和变形的大小。精度过高时测量工作复杂，时间和费用增加; 精度过低又会增加变形分析的困难，使所估计的变形参数误差加大，从而影响分析的正确与否。通常情况下，监测建筑物的安全需要高精度要求，一般检查施工要求变形精度相对较低。一般情况下，以实用、安全为目的观测值中误差不超过变形允许值的 1 /20～1/10; 以科研为目的应为 1/100～1/20。
1.3 变形监测深基坑水平和垂直位移监测方法与精度分析
经过多年的发展，水平位移测量的方法已经有很多种选择。规范上推荐的方法有： 小角度法、投点法、视准线法(此方法可用于测特定方向上的水平位移) 等; 测定监测点任意方向的水平位移时可视监测点的分布情况，采用前方交会法、极坐标法等; 当基准点距基坑较远时，可采用 GPS 测量法或三角、三边、边角测量与基准线法相结合的综合测量方法。基坑的形状一般有矩形、多边形和圆形三种，监测方法根据基坑的形状和施工现场的具体情况，一般有轴线法、测小角法(或称视准线小角法)、角度交会法、距离交会法、全站仪极坐标法等。高层建筑基坑位移监测应以点位沿垂直于坑边方向的中误差作为监测精度的指标。目前，几何水准仍是精密高程垂直位移测量最主要的方法。
1.4 变形监测仪器的使用
目前，水平位移监测与沉降位移监测主要使用的仪器有全站仪、水准仪等。全站仪是一种具有电子测角、电子测距以及自动测量数据处理功能的定位系统，被广泛地应用于各种测量工作中。徕卡公司的测量机器人TCA2003 全站仪代表当今全站仪监测系统的最先进水平。它是一种能代替人进行自动搜索、跟踪、辨识和精确照准目标并获取角度、距离、三维坐标以及影像等信息的智能型电子全站仪。
2 变形监测技术在某基坑建设中的应用
2.1 工程概况
本建筑物支护结构做主体结构的一部分，地基基础设计为甲级，基坑开挖深度大于 10 m，建筑基坑为一级基坑。建设场地岩土工程条件： 场地上部分布第四纪冲积成因的粘性土，分布不均匀，承载力较差。
2.2 监测原因
土工计算理论与实际工作状态不符; 岩土参数离散性大，测试精度难以保证; 挖方工程的时空效应尚无较好的考虑方法。基坑开挖深度较大( 大于 10 m) ; 需要降水;基坑存在细砂层，对于降水和锚杆施工极为不利; 有可能雨期施工。
2.3 监测内容
通过进行冠梁水平位移监测，可以掌握围护桩在基坑施工过程中的平面变形情况。基坑侧壁的位移反映基坑支护的安全状态。通过各变形点的变化频率，分析预警，防止基坑在施工过程中滑坡、坍塌。
2.4 基准点及监测点的布设
经踏勘，新建工程周围无其他建筑物，基准点布设在深为 15 m 以上的深孔桩上，水平位移基准点采用在桩顶设立标志和强制归心装置; 垂直位移基准点采用在桩顶设立钢管标。在变形监测区域的周边布设 4 个基准点，在项目所在地北侧堤坝上布设两个基准点，总计6 个基准点。
2.5 监测方法及精度
基坑工程的监测工作采用仪器监测与巡视检查相结合的方法。监测的对象为支护结构、基坑低部及周围土体。位移观测观测点坐标中误差 ± 3. 0 mm，沉降观测观测点高差中误差 ±0.5 mm．
2.5.1 水平位移监测
根据现场踏勘，基坑水平位移监测控制网采用独立的监测坐标系统，在基坑开挖影响区域以外的稳固地面或已经稳定的坝体上布设了两个基准点 C1、C2，为检测基准点的稳定性，C1 与远处高楼上的天线联测方向; 在基坑周围便于观测设站的位置建立工作基点 C3、C4、C5、C6，与基准点 C1、C2 组成大地四边形。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆针对基坑监测的具体工程，经分析决定采取徕卡TC2003 全站仪，其测角精度为 0．5″，测距精度为1 mm +1 PPm，按全站仪极坐标法对埋设于支护结构上的水平位移标志进行观测，每次观测所得的各个监测点坐标与基坑开挖前进行的初始观测相比较，所得的坐标差即为该监测点在本观测周期内的累计位移值。监测点及控制点均采用特制的观测标志，观测标志上设强制对中标志，保证每次观测均在同一点位上。在完成平面控制测量后，使用1″级全站仪测量各水平位移观测点的坐标，连续观测 3 次，取稳定坐标值的平均值作为初始值。采用坐标测量法进行监测，将每次监测的坐标数值和初始值进行对比，计算差值、累计值、变化速率、坐标中误差。
2.5.2 垂直位移监测
根据该地区的地质情况，估计可靠的沉降范围是远离施工区域 2～3倍的距离。工程周围建筑物较多且分散的大测区，宜按两个层次布网，即由水准基点、工作基点组成基准控制网、观测点与工作基点组成监测网。
2.6 监测期和监测频率
对于基坑平移，从基坑开挖之前进行，直至完成地下室结构施工与地下室外墙之间的空隙回填，周边建筑物沉降测量延续至稳定阶段。监测期为期大约 3 个月左右。围护桩支护施工前，要把道路的沉降点埋设完备，围护桩支护施工过程中，要把测斜管适时埋设。围护桩施工期间，周围管线的沉降点需 3 天观测 1 次。第一道混凝土支护完成后，基坑开挖前，把坑外水位，土体测斜设备埋设完毕，并采集原始数据。挖土期间，当开挖深度大于5 m，直至基础底板完成，所有监测项目需 1 天观测 1 次，其余期间按照 2 天 1 次观测。当出现险情时，视需要每天观测一次或上午、下午各观测一次，及时报告测量结果，派专门人员 24 h 值班，直至险情结束，预计监测次数为100 次。
2.7 监测数据处理与信息分析
信息化监测和成果反馈包括多个环节，工程的监测由 2014年 3 月 13 日开始第一次观测，至 2014 年 6月结束。历时 3 个月，观测百次。
2.7.1 支护结构顶部水平位移监测
在监测过程中顶部圈梁监测点累计变化量水平变化均匀，变化速率在 0．1～0．3mm/d之间，没有超出变形监测报警范围内，即使 KS05 的累计值达到了 9．6mm，但是这种趋于临界值的点数并不多，而且在增加的观察中变化速率并不明显没有超限。
因此，综合分析基坑的顶部变化不大，变化平均速率均匀，基坑在开挖过程中是可控的、安全的。
2.7.3 沉降位移监测情况
由于基坑周围环境、台仓土体的变形监测点布设的数量多，而且工程师在实时进行，被破坏的频率也大，所以方基坑底部回弹接近平稳，由于上方压力减小而引起的土体回弹性慢慢在减弱，也表示基坑开挖时是安全的、稳定的。无论是台仓土体还是基坑支护结构都是有沉降产生的，尽管地质条件不是十分优秀，但是从监测数据来看变形的产生还是不明显的，沉降速率在 0．1－0．2 mm/d 范围内，沉降速度均匀。
结合数据与现场情况分析： 部分变形监测点存在少量的变形，但是变化量都在标准范围内。这也和本地的地质情况有很大的关系，总体来说处于平原地带，土质以黑土为主，少石; 气候条件优越，在施工期间是少雨季节，对变形影响小。基坑顶部的监测点得出的数据能够看出，每个点的变化量是均匀变化的，累计的变化量也没有达到报警值。基坑底部监测点有个别点在个别时段的变化走势产生相对大的变化，但是整体分析并没有达到报警临近值，也是安全的。
本次项目的施工地点周围没有大型的建筑物群，但是为了将安全做到万无一失并且给后续的工程提供经验，我们还是进行了周边土体的监测，确保周围的地下管线等方面也安全。周边的土体有少量的变化，按照数据的分析时有土体松动的迹象，在发现后及时采取了措施，及时夯实处理，对基坑的开挖并没有产生影响。因此我们可以得出结论： 本次基坑开挖及施工过程是安全稳定的。
3 结束语
本文以深基坑工程为研究对象，对深基坑工程的变形监测技术进行了深入研究，采用多种数字方法对监测数据进行了详细的精度分析。实例表明，在满足精度要求的前提下，尽量使用简单、实用、经济的方法。对基坑项目设计了监测方案，并对监测数据进行了分析与评价，为该基坑的安全施工提供了可靠的保障。实践证明，该基坑监测设计方案及分析过程合理可靠，可推广应用于类似基坑工程项目。
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论文作者:陈文辉
论文发表刊物:《低碳地产》2016年8月第15期
论文发表时间:2016/11/9
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