基坑监测在深基坑工程中的应用探讨

摘要：现场监测作为及时发现工程中可能发生危险的先兆，判断工程的安全性，防止工程破坏事故的发生,确保实际基坑施工安全可靠进行的必要和有效手段，已成为工程建设管理部门强制指令措施。本文结合笔者多年从事基坑监测的工作经验及工程实例，阐述深基坑施工过程中基坑监测方案和测点布置，通过对基坑的变形监测结果表明，监测方案合理有效、运用措施得当，对邻近地区类似基坑工程有一定的借鉴作用。

关键词：深基坑，基坑监测，监测方案，测点布置

中图分类号： TV551.4 文献标识码： A 文章编号：

1 、工程概况

某高层综合楼，主楼高19层，裙楼1~6层，设2层地下室。本基坑开挖面积约13550平方米，开挖深度8.00米，局部区域(电梯井位)开挖深度达12.0米。基坑支护周长约为530米，基坑侧壁安全等级为一级。施工工地周边环境较为复杂，为建筑物密集区，东侧为21层住宅楼及6层商住楼，南侧为实验中学，西侧及北侧均为2~4层民宅。

基坑开挖使得坑内外土体受力状态发生变化，继而会影响支护结构的受力，引起周围岩土体的变形，过大的变形会导致邻近结构和建筑设施的失效和破坏，通过实时的数据监测能够及时的了解基坑周围岩土体的变形情况，指导施工人员采取必要的支护措施，以保证建筑物和人员安全。

2 、监测方案

根据施工场地周围环境状况，监测重点为基坑坡顶位移以及基坑开挖对周边建筑物的影响。参照施工设计及规范要求并结合具体情况，本基坑主要监测内容为基坑坡顶水平位移、垂直位移和基坑周边建筑沉降。

2.1水平位移基准点的测设

水平位移基准点埋设4个，选基坑周边视野开阔的楼房房顶，布设成强度较高的大地四边形，如图1所示的KH1、KH2、KH3和KH4，同时在距离基坑较远的地方作两个固定点KH5和KH6。标石采用现场钢筋混凝土浇灌，顶面大小15cm×15cm，底面大小为25cm×25cm，高度1.3m，附设强制归心装置。基坑开挖之前，将4个水平位移基准点按高精度的边角网的技术要求施测，并且与远端固定点KH5和KH6联测，每次水平位移观测前要对该网进行内部符合性检测，以确定基准点的可靠性。

2.2 沉降位移基准点的测设

沉降观测基准点布设3个，可在距基坑工地100米范围外稳固可靠的位置选1个桥墩及2个墙脚点用冲击钻及150mm×40mm不锈钢圆顶螺丝设置沉降观测基准点。在基坑开挖之前对三个水准基准点组成闭合环进行几何水准测量。

2.3监测点的选定及制做安装

根据现场情况和《基坑监测点平面布置图》的要求在基坑东侧3幢建筑楼近基坑侧选择布设4个沉降监测点。为了达到观测目的，准确反映建筑物的变形情况，各监测点都有针对性地选定在建筑物有特征性的承重柱上。

观测点利用适用于沉降观测的专用标志,用Φ30-50mm钢筋打制，端点做表面磨光处理，用电钻在选定的位置钻点将其插入点中，使用高强度混凝土塞紧固定。

需要进行基坑周边土体水平位移观测和沉降观测的点位均布设于基坑周边的搅拌桩顶端,布点时采用冲击钻在基坑支护桩外的搅拌桩上钻点，插入预制好的500mm×18mm的螺纹钢并用高强度水泥紧固,顶端固定强制对中装置，以安置棱镜或椎形钢标，作为水平位移与沉降共用监测点，共布设监测点27处。

监测点的布置如图1所示的WY1-WY27。

图1基坑沉降、位移观测点位布置图

2.4 变形监测

2.4.1 基坑周边土体水平位移监测

根据基坑水平位移的特点，利用在水平位移基准点设站采用极坐标法对监测点进行监测。在基坑正常开挖(局部)前进行1-2次的监测点初始值的测定,并设定一条坐标基线。其后每次测算的监测点坐标与坐标基线相对照,设定垂直于坐标基线向基坑内侧的方向符号为正,向基坑外侧的方向符号为负。

水平位移监测时，基准点KH1、KH2及KH4同时作为工作基点。在每个工作基点上架设仪器时，都对视角范围内的监测点进行观测，因而，对每一个监测点来说，都测定两个或以上的水平位移分量，将这些分量合并后就是该监测点的水平位移量。

鉴于应用极坐标法对监测点进行监测缺少必要的校核条件，为了提高监测的精度,采用了分组前方交会、差分改正计算等方法来提高观测精度。

2.4.2 基坑周边土体及建筑的沉降观测

按照《工程测量规范》二等水准精度要求进行施测。监测点沉降观测路线采用符合水准路线形式将每个沉降观测点纳入水准线路内，以保证各沉降点都为等精度观测。首次观测时，现场标定线路中各要素的具置，便于以后均按同一线路施测，以保证观测的每一步骤和环节都严格按照相关规定和规范要求进行，同时保证仪器人员相对固定。

3、监测成果及分析

基坑开挖本身就是一个卸载基坑土体的过程，因卸载导致基坑内外土体原始应力状态发生改变，基坑坡顶发生位移，引起地表形变，从而使周围地表发生沉降，这些都会对周边建筑物造成影响，为确保安全，需要对基坑加强监测。

3.1基坑坡顶水平位移监测

选取水平位移较大并且具有代表性的测点数据（测点WY26、WY27），基坑水平位移监测时间-位移量曲线图如图2所示。整理及分析测点水平位移数据可得，整体上主要表现为正值，这说明基坑坡顶土体总体上是向基坑一侧移动的，产生这种现象的原因是基坑开挖之后，周围土体向基坑内部挤压造成土体在水平方向上发生位移，测点WY26、WY27最大水平水位已达30mm以上，基坑开挖成型时，岩土体最大水平位移出现的深度为6.0m~7.0m范围内，其中大多数测点监测到的最大水平位移在20mm左右，此时基坑开挖深度在6.0m~8.5m范围，这也说明了随着基坑的开挖，深度对同一深度层的岩土体的水平位移影响最大。也有出现负值的现象，分析原因是测点受施工开挖扰动的影响，向基坑外侧出现了人为性的偏移，其他测点水平位移基本在-10mm~+10mm范围内。观测过程中，基坑坡顶的27个水平位移监测点的期间累计水平位移量在-10.30mm～35.40mm之间，最终累计水平位移量在-4.90mm～30.10mm之间，均未超过控制值（38mm）；27个水平位移监测点位移变化最大为WY26号监测点，其最终累计水平位移量为30.10mm，未达到控制值。

图2 基坑水平位移监测时间-位移量曲线图

3.2基坑坡顶垂直位移监测

选取垂直位移较大并且具有代表性的测点数据，基坑垂直位移监测时间-位移量曲线图如图3所示，选择了WY02、WY03、WY26、WY27四个监测点的数据。基坑坡顶的27个垂直位移监测点的期间累计垂直位移量在-15.50mm～10.50mm之间，最终累计垂直位移量在-11.90mm～4.70mm之间，但均未超过报警值（30mm）；27个垂直位移监测点位移变化最大为WY26号监测点，其最终累计水平位移量为-11.90mm；沉降不明显。

图3基坑垂直位移监测时间-位移量曲线图（高于起始高程为正，低于起始高程为负）

3.3基坑周边建筑沉降监测

按设计要求，在基坑边上共布设了4个监测点，观测过程中，基坑周边建筑上的4个垂直位移监测点的最终累计垂直位移量在-23.30mm～0.40mm之间，除BX01，BX02中期破坏之外。BX03，BX04期间沉降明显，但均未超过报警值（30mm）；通过对沉降的数据分析可得，在基坑开挖水的初期，距离基坑不同距离各观测点的沉降量基本一致，且数值较小，也就是说基坑开挖较浅的情况下，对周边的岩土体的影响不大；随着开挖深度加深，因各观测点距离基坑的距离不一样，因而沉降量出现差别，并且存在一定的影响半径。随着开挖工作的继续开展，基坑成型，土体沉降量也趋于稳定，但开挖区附近的土体沉降继续。

4 、结论

基坑开挖监测是指导信息化施工的必要条件，通过合理、有效的开展基坑周边及邻近建筑物的位移沉降变形，可以及时准确的进行安全评估、指导信息化施工顺利进行。本文通过对该工程深基坑监测方案和测点布置进行了说明，对实时监测的数据和结果进行了初步的分析和讨论，得出以下结论：

1)位移沉降监测在基坑开挖施工过程中能够及时反馈基坑周边岩土体和邻近建筑物的变化情况，出现险情和特殊情况能够及时采取有效措施来保障工程的安全，合理的指导施工。

2)基坑监测的数据结果有时候受施工扰动影响，会出现隆起沉降、水平位移正负都有的数据，属于正常现象，各点在总体的位移沉降变化上是趋于一致的，最终都会处于稳定状态。

3)本实例中的监测数据能够良好的反映出基坑在开挖过程中的岩土体变形情况，能够及时根据结果进行报警预测，说明监测方案合理有效、运用措施得当。

参考文献：

[1] JGJ120-99,《建筑基坑支护技术规程》[S]

[2] 王荣彦. 郑州东区基坑支护型式探讨[J]. 探矿工程, 2006 ,12

[3] YB9258-97,《建筑基坑工程技术规范》[S].

[4] GB50202-2002,《建筑地基基础工程施工质量验收规范》[S]

[5] 高大钊等.《深基坑工程》(第二版)[M]北京：机械工业出版社,2003.3

[6] 鄢建华,金海青等.某复杂周边环境的基坑监测分析[J].科教导刊,2010 (183).