叶念
武汉中力岩土工程有限公司 武汉 430071
摘要：深基坑工程是一个复杂的动态系统，工程量测在深基坑工程中扮演着一个极其重要的角色，它是建立在最可能的设计条件和设计参数（设计中）及最不利的偶然事件发生（施工中）基础之上，通过监测来控制偶然事件的发生。信息化施工法充分利用监测数据不断修正、完善设计方案和施工方案，使基坑处于最佳工作状态。在保证基坑安全性的前提条件下，信息化施工法的应用将大大节省投资和施工时间，产生巨大的经济效益和社会效益。本文深基坑施工监测的特点，探讨了工程测量在深基坑监测中的应用。
关键词：工程测量；深基坑；监测应用
随着城市建设的发展，高层建筑越来越多，为了解决人防工程及车库的需要，地下室的建设不断增加，随之而来的基坑工程施工也越来越多，起开挖深度也越来越大，目前的基坑深度大都超过了4m。由于地下土体性质、荷载条件、施工环境的复杂性，单单根据地质勘察资料和室内土工试验参数来确定设计和施工方案，往往含有许多不确定因素，对在施工过程中引发的土体性状、环境、邻近建筑物、地下设施变化的监测已成了工程建设必不可少的重要环节。
一、深基坑施工监测的特点
1.时效性。普通工程测量一般没有明显的时间效应。基坑监测通常是配合降水和开挖过程，有鲜明的时间性。测量结果是动态变化的，一天以前（甚至几小时以前）的测量结果都会失去直接的意义，因此深基坑施工中监测需随时进行，通常是1次／d，在测量对象变化快的关键时期，可能每天需进行数次。基坑监测的时效性要求对应的方法和设备具有采集数据快、全天候工作的能力，甚至适应夜晚或大雾天气等严酷的环境条件。
2.高精度。普通工程测量中误差限值通常在数毫米．例如60m以下建筑物在测站上测定的高差中误差限值为2．5mm，而正常情况下基坑施工中的环境变形速率可能在0．1mm／d以下，要测到这样的变形精度，普通测量方法和仪器部不能胜任．因此基坑施工中的测量通常采用一些特殊的高精度仪器。
3.等精度。基坑施工中的监测通常只要求测得相对变化值，而不要求测量绝对值。例如，普通测量要求将建筑物在地面定位，这是一个绝对量坐标及高程的测量，而在基坑边壁变形测量中，只要求测定边壁相对于原来基准位置的位移即可，而边壁原来的位置（坐标及高程）可能完全不需要知道。
由于这个鲜明的特点，使得深基坑施工监测有其自身规律。例如，普通水准测量要求前后视距相等，以清除地球曲率、大气折光、水准仪视准轴与水准管轴不平行等项误差，但在基坑监测中，受环境条件的限制，前后视距可能根本无法相等。这样的测量结果在普通测量中是不允许的，而在基坑监测中，只要每次测量位置保持一致。即使前后视距相差悬殊，结果仍然是完全可用的。因此，基坑监测要求尽可能做到等精度。使用相同的仪器，在相同的位置上，由同一观测者按同一方案施测。
二、工程测量在深基坑监测中的应用
1.审核测量保证体系及测量方案。在测量工作开展之前，监理督促施工单位报送测量质量保证体系及测量方案，并对其进行审核，审查测量质量保证体系的可行性与规范性，满足规范要求。其次审核测量方案基坑测量中的仪器的测量方法的可靠性、放样数据的准确性，监理工程师还应结合工程的具体特点，对关键、复杂部位的测量方法及测量程序进行严格的审核，以确保测量放样的准确性。
2.控制网的布设（见图1）。施工测量控制网是现场测量的基础和依据，施工单位能否合理设置控制网并确保其精度符合工程要求 是保证工程质量的关键。因此应对其进行严格的审核。第一，检查施工控制网的布置是否满足本工程现场施测条件。控制点位置是否考虑到施工的影响（桩点应位于沉降影响范围之外），并要求施工单位根据工程施工的具体情况，适加密控制点。第二，检查施工单位观测过程中的各项限差是否满足规范要求。
图1 施工控制网布设
3.土体水平位移测量
（1）连接探头和测读仪。当连接测读仪的电缆和探头时，要使用原装扳手将螺母接上。检查密封装置、电池充电情况（电压）及仪器是否能正常读数。当测斜仪电压不足时必须立即充电，以免损伤仪器。
（2）将探头插入测斜管，使滚轮卡在导槽上，缓慢下至孔底以上0.5m处。注意不要把探头降到套管的底部，以免损伤探头。测量自下而上地沿导槽全长每隔 0.5m测读一次。为提高测量结果的可靠度，每一测量步骤中均需一定的时间延迟，以确保读数系统与环境温度及其他条件平稳（稳定的特征是读数不再变化）。若对测量结果有怀疑可重测，重测的结果将覆盖相应的数据。
（3）测量完毕后，将探头旋转180°，插入同一对导槽，按以上方法重复测量，前后两次测量时的各测点应在同一位置上；在这种情况下，两次测量同一测点的读数绝对值之差应小于10%，且符号相反，否则应重测本组数据。用同样的方法和程序，可以测量另一对导槽的水平位移。侧向位移的初始值应取基坑降水之前，连续3次测量无明显差异之读数的平均值。观测间隔时间通常取定为3d，当侧向位移的绝对值或水平位移速率有明显加大时，必须加密观测次数。
三、实例分析
1.某车库工程，基坑开挖深度（场内地面计起）平均9.3m，平面面积约5476m，基坑周边长约329m。基坑支护结构形式为：第一，为防止边坡出现较大的变形，边坡支护采用刚度较好的预应力锚索支护结构；第二，在支护桩外侧采用单排深层搅拌桩止水，防止基坑开挖引起四周地下水位下降，导致周边建筑物开裂并危及市政管线的安全；基坑侧壁安全等级为一级。
2.水平位移监测。水平位移监测主要采用极坐标法。本项目支护结构顶部水平位移监测点沿基坑四周布设，共设20个，根据《工程测量规范》中对水平位移变形测量的有关细则和二等水平位移测量精度要求进行。采用全站仪进行观测，在被测设的点位上可以安置棱镜的条件下，用极坐标法放样观测墩中心位置并检查是否稳定。在稳定的前提下，以观测墩为基础对监测点进行变形监测，按计算的放样数据—角度和距离测设点位。采取多个测回测量取其平均值减少角度误差；用多次观测，对全站仪进行精密检定，选择在温度稳定湿度变化不大的天气观测，减少测距误差。按照下面公式计算点位中误差： 
观测结果表明，基坑南侧A02测点的最大变形速率达0．2 mm／d，整个监测过程最大位移量为A13测点的1．6mm，均超出设计报警值。由于此期间业主、监理及施工单位根据实际情况及时采取基坑周边禁止堆放超重荷载、局部加固等有效措施，位移量及变形速率开始减小，变形量未再继续发展。在土方开挖过程中，根据监测反映的情况采取一系列相应措施，基坑变形幅度不大，变形速率变缓且趋于稳定，最终监测到的最大位移量为A13测点的1.6mm。由最后1个监测周期数据可计算出各监测点的变形速率均小于0．1mm／d，说明基坑水平变形微小，基坑已趋于稳定。由于作业员细心观测，点位中误差均在毫米级水平，达到了监测的要求。
3.沉降观测。沉降观测采用工程测量方法，监测仪器使用精密电子水准仪，观测精度为0．3mm，观测时按照精密水准测量的技术要求进行。观测路线要固定，观测时要前后视距相等，采用后一前一前一后的观测顺序，测站数尽可能为偶数，一个测站调焦一次，前后视距用钢尺丈量，往返观测要形成闭合环线，观测结束后对观测成果进行整理，待观测数据各项限差满足《规范》要求后，采用测量平差软件进行严密平差，求得各点高程并作精度评定（见表1）。由表1可以看出监测点的最大沉降均在规范要求的限差范围内，建筑物及地表的观测点的日沉降量均小于等于0.1 min／d。一般性观测项目的日沉降量在0.1-0.104mm／d之间，可认为沉降已趋于稳定，所以可以认为该建筑物及地表的沉降处于稳定状态。
基坑部分监测点的最终沉降及精度（单位：nun）
深基坑施工中测量的目的和特点与普通工程测量显然不同，其测量的方法和设备与传统的测量也完全不同。其中重要的测量设备除深层沉降仪与测斜仪外，还有振弦式钢筋应力计、土压力盒、孔隙水压力计等，分别适用于不同的专门需求。
参考文献：
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[2]唐广奇，陈文姬高层建筑深基坑支护控制要点浅析[1]，科技信息，2010（11）.
[3]严召进.工程测量技术分析与探讨[J].中国新技术新产品.2014（02）
论文作者:叶念
论文发表刊物:《基层建设》2015年19期供稿
论文发表时间:2015/12/30
标签：测量论文; 基坑论文; 位移论文; 工程论文; 深基坑论文; 误差论文; 水平论文; 《基层建设》2015年19期供稿论文;