对深基坑位移监测的要点分析

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摘要：本文从理论方面介绍了深基坑水平位移监测点的布设与监测方法，并以某工程深基坑监测实例分析了此问题，望能为为同类监测工程提供借鉴。

关键词：深基坑；位移监测

Abstract: In this paper, from the theoretical aspects of the deep foundation pit the layout of the horizontal displacement monitoring points and monitoring methodology and monitoring instances of a Deep Foundation analysis of this issue, I hope, provide a reference for similar monitoring projects.Keywords: deep foundation; Displacement Monitoring

中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

前言

在高层建筑深基坑施工中,为了保证施工场地和邻近建筑物的安全,对基坑位移监测非常重要。深基坑的变形监测主要包括基坑边坡的沉降监测、水平位移监测以及对周边建筑物、管线设备的监测。对于基坑的沉降监测一般采用精密水准法获取沉降量。但对位移监测来说，由于深基坑不仅自身存在变形，还会对基坑周围地层、周边建（构）筑物的地基产生沉降和倾斜效应；在周围建筑物密集、观测点无法设站或设站很困难的情况下，用常规的水平位移监测方法很难获取准确结果。所以，如何选择一种合适的方法进行深基坑水平位移监测是一个值得探讨的问题。

一、水平监测点的布设

土建施工基坑形状大多数为长方形和不规则基坑，为确保按照《建筑物变形测量规程》的二级精度进行水平位移观测视线长度≤300m，在基坑周边相对稳定的区域内布设2－4个工作基点，因基坑拐角处变形最小，工作基点墩位置一般布置在基坑拐角处；根据设计确定的支护结构桩（墙）顶水平位移点的位置和数量，在基坑支护结构的冠粱顶上布设观测点,观测点采用埋设观测墩的形式；在建立好工作基点墩后,将仪器架设在工作基点墩上,沿基坑边布设观测墩,观测点位置必须选择在通视处,要避开基坑边的安全栏杆等影响视线的物体。一般情况下观测点距离基坑300㎜比较合适。

二、水平位移监测方法

1、基坑水平位移监测可采用小角度法和极坐标法进行水平位移观测。对工作基点的稳定性宜采用前方交会、导线测量和后方交会法观测。

2、在基坑变形监测中，对于基坑的位移变化量，利用极坐标法进行基坑水平位移监测，一般选择基坑长边为X轴，垂直基坑长边为Y轴。

3、小角度法主要用于基坑水平位移变形点的观测。小角度法必须设置观测墩，采用强制对中方式。

4、前方交会观测法，尽量选择较远的稳固目标作为定向点，测站点与定向点之间的距离要求一般不小于交会边的长度，观测点应埋设在适合不同方向观测的位置。

5、导线测量法主要用于基坑周边建筑物、构筑物密集,对工作基点稳定性检查用前方交会法和后方交会法都难以实现的情况下,通过导线测定工作基点的稳定性。

三、工程实例

（一）工程概况

拟建场区位于济南市天桥区济洛路的东侧，东工商河（路）的西侧，东西丹凤街的北侧，原济南市风机厂旧址。拟建6栋住宅楼小高层，基坑东西长约200.0米、南北宽约190.0米，基坑深度5.3米。基坑安全等级为二级。基坑开挖范围较大，该基坑场区内，无市政给水、消防、污水、雨水、暖气、煤气管道。无通讯电缆、电力电缆。适合基坑开挖。场地东北、北，西侧距建筑物较近，必须考虑对建筑物的影响，需进行周边环境观测。（详见布点图）

（二）基准点及观测点布设原理

1、基准点及工作基点的布设

由于深基坑对周围地层、周边建筑物的地基产生沉降和倾斜效应，故基准点必须选在距基坑较远的稳定区域，并做固定标志。为了检测基准点的稳定性，应选择互相通视的两点构成基准边，再找一个固定标志（比如天线、避雷针、旗杆等）检核，如图１所示。最好布设两条基线，以便相互检核，如图２。工作基点应选在地基相对稳定、与观测点通视、便于设站的地方，数量的多少根据需要而定，并要定期进行检测。

2、变形观测点的布设

如图3所示，ＡＢＣＤ为深基坑的四个边壁顶点。对基坑进行水平位移监测，主要测量边壁偏向基坑内的水平位移量。变形观测点应该布设在边壁顶部，如Ｐ１～Ｐ６，具置应根据工程结构的关键部位来定，不一定均匀。为了消除站点对中误差，应将各观测点的点位做成能直接观测的固定标志。

图1

（三）本工程基准点与观测点布设如下：

1、水平位移监测控制网的布设

水平位移监测控制网以边角网的形式布设。基准点布设在变形区域外坚实稳固且通视条件好的地方，使用头部带十字丝的钢筋，长约100cm。用钻头在地面打孔，将钢筋放入，再以水泥合水后将钢筋周围缝隙填死，使钢筋固定，并在周围做明显标记。基准点布设3个，组成1个三角形。工作基点根据工作需要设置，各工作基点应保证至少能联测两个基准点。经现场踏勘，拟在北侧及西侧道路不被破坏的地方布设3个基准点。

2、高程（竖向）监测基准点布设

基准点布设在变形区域外坚实稳固的地方（基坑边缘往外5倍基坑深度，且保证50米以上）。可根据需要，布设基准点多组，每组至少3个，每组组成闭合路线。埋设时视现场情况采用深埋钢管水准基点标石或混凝土基本水准标石，其点位应避开交通干道主路、松软填土、机器震动区以及其他可能使标石、标志破坏的地方。

3、坡顶水平位移观测点布设与实测

坡顶水平位移观测点布设在基坑边坡顶，距离坑边约10-30cm处，以便于架设对中装置。拟采用长度为60Cm直径30 mm的钢钎，钢钎顶部为圆球形状，并刻有十字标记，涂红油漆作好点号，测点间距一般在15-20米左右（根据《建筑基坑工程监测技术规范》要求），位移点采用浅埋方法埋设标志，点号为“WYx”，如WY1、WY2…。其同时用于水平位移监测及竖向位移监测。

（四）观测方法与数据处理

首先，布设一条通过基准点和工作基点的导线。把两个基准点看作固定点，假定其中－一点为原点（０，０）另一点为定向轴，建立独立平面直角坐标系。由导线计算公式解出各个工作基点在独立坐标系中的坐标。接着在工作基点设站进行水平位移观测。观测方法可以用极坐标法、前方交会法、距离交会法。不论采用哪种方法，都应尽量构成检核条件。在不同的时间测定同一变形观测点，得到几组坐标（ｚ，Ｙ１），ｉ＝１，２，…，以第一组坐标为基准，其余的坐标与之比较，即可观察到变形观测点的位移情况。

在第ｉ周期：

ｘ方向的水平位移 x＝xi—x1

y方向的水平位移 y＝ｙi—ｙ1

总位移量

位移方向

（五）本工程观测方法

1、水平位移及竖向位移监测方法

水平角观测采用极坐标法，对于采用的索佳SET-EX1型全站仪其技术要求如下：

一测回是指照准目标一次、读数4次的过程。

2、高程（竖向）观测：

首期对观测点采用往返测的方法连续观测两次，取各点的平均值作为首期沉降观测值；后期观测采用单程双测的方法，并至少联测两个以上工作基点进行检核，保证资料的准确性、可靠性。平差计算按间接平差法在微机上进行，求出各观测点高程，成果进行比较，计算出本次沉降量、累积沉降量。

水准测量技术要求：

水准测量精度要求

水准监测网精度一览表

注：n为测段的测站数。

变形测量平差计算和分析中的数据取位要求

四、监测施工要点

1、 监测点的保护

基坑工程监测中，由于测试元器件基本埋入混凝土和土体内，这样使其具有“唯一性”和不可维修的性质。因此对测点的现场保护工作也非常重要。监测点应明确标示监测点的点号，同时在埋设工作完毕后应向各方提交监测实际埋设图纸以供查找。日常监测过程中经常派人巡视各监测点，及时掌握监测点的完好状况，对破坏的测点应在第一时间内尽可能的替换修补。

2、 监测数据必须是可靠真实的，数据的可靠性由测试元件安装或埋设的 可靠性、监测仪器的精度以及监测人员素质来保证。监测数据真实性要求所有数据必须以原始记录为依据，任何人不得篡改、删除原始记录；

3、监测数据必须是及时的，监测数据需在现场及时计算处理，发现有问题可及时复测，做到当天测、当天反馈；

4、 埋设于土层或结构中的监测元件应尽量减少对结构正常受力的影响， 埋设监测元件时应注意与岩土介质的匹配；

5、对重要的监测项目，应按照工程具体情况预先设定预警值和报警制度；

6、监测应整理完整监测记录表、数据报表、形象的图表和曲线，监测结束后整理出监测报告。

总结

本监测工程的实施实现了以下作用：

基坑工程监测点的布置反映了监测对象的实际状态及其变化趋势，满足监控要求。

通过监测结果，为发现可能发生危险的先兆，判断工程的安全性，防止工程破坏事故和环境事故的发生，采取必要的工程补救措施提供了依据。

将现场检测的结果与理论预测值相比较，用反分析法求得更准确设计参数，修正理论公式，对下阶段的施工提供了指导。

参考文献

[1]人民共和国国家标准.工程测量规范（GB50026——2007）[S].中国计划出版社，2007.

[2]宋其友.数字地籍测量[M].北京：测绘出版社，2011.

作者简介: 何玉春( 1983- ) , 女，济南中地时代科技有限公司，硕士研究生，主要从事GIS数据建库和工程测量方面的工作。段尊风( 1983- ) ,男， 山东正维测绘有限公司， 助理工程师，现从事测量方面的工作。