基于深基坑水平位移监测两种方法对比

摘要：目前大连地区深基坑施工大部分采用的灌注桩围护，因此基坑的水平位移主要就是监测灌注桩的水平位移变化。目前普遍所采用的水平监测方法有全站仪小角度法和水平测斜仪监测法两种，现就某车站基坑水平位移监测过程中两种监测方法的优缺点进行对比。

关键词：基坑水平位移全站仪小角度法水平测斜仪监测法

中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：

引言

车站深基坑为东西走向，基坑开挖长为240m，宽28m，开挖深度为18m。周边50米范围呢无建筑物，地势平坦空旷。车站为地下双层岛式站，地下一层为站厅层，地下二层为站台层，车站附属建筑包括4个出入口和2个风亭等土建工程，施工采用明挖法，支护结构为钻孔灌注桩。

点位布设

全站仪小角度法，需要在基坑变化范围外50米做固定基准点3个，相互通视进行校正。为了确保精度埋设3个U型强制对中观测台，减少架设仪器带来的误差。变形点埋设螺栓，棱镜直接架设在螺栓上，减少了监测点误差。边长大于30m的按间隔30m布点，小于30m的，按1点布设，基坑4角各布设1点，共布设18点。

优点：布设点位方便，成本底。缺点：基坑周边空旷场地要大，变形监测点要与基准点相互通视。监测点容易在施工过程中受到破坏。

水平测斜仪法：在灌注桩浇灌混凝土时，将制作好的测斜管随钢筋笼一起用混凝土浇筑好，测斜管宜采用 PVC 工程塑料或铝合金材料制成，直径宜为 45～90mm，管内须有两组相互垂直的纵向导槽，导槽扭度不应大于 1/100。测孔布设在基坑四周围护桩体内，边长大于60m的按间隔60m布孔，小于60m的按1孔布设，共布设8孔。

优点：埋设好的测斜管不易被破坏掉。缺点：埋设过程复杂，成本高，且埋设过程中成活率低。

为了有明显的数据对比，本次桩体水平位移（测斜）布设的8个点与桩顶水平位移在同一位置。

观测方法

全站仪小角度法，采用有“测量机器人”之称的最先进全站仪 TCA2300，该仪器（角度测量精度0.5”，测距精度1mm+1ppm），特制U型强制对中观测台3个，布设成相互垂直，可以控制基坑所有变形点，采用该观测台能达到观测稳定对点精度高，测点设置在围护桩顶，埋设强制对中装置。监测点水平位移公式按T= β/ρS计算。

其中：T——监测点累计水平位量（mm）；β——β角的变化量（与初始值比）（″）；ρ——换算常数（206265）；S——测站点至监测点的距离（mm）。

图3-1 小角度观测法

优点：观测方便，数据直接，计算方便。缺点：误差相对大。

桩体水平位移采用美国SINCO数字式垂直活动测斜仪进行测量，测斜仪的分辨率大于0.01mm/m，精度为±0.1 mm。测量时先将仪器探头放入测斜管内10分钟，等待管内温度和探头温度大致一样时，向上提起探头每0.5米读一次数，垂直基坑方向正反两次测量进行平差。基本公式：V1=（V正－V负）÷2，V2=（V正－V负）÷2＋V1 ，依次累加；ΔV1 = V1 本次测量值－V1 上次测量值。依次对应相减，得出每点的位移量。“+”值表示向基坑内倾斜、“-”值表示向基坑外倾斜。注：深层侧向变形（测斜）基准点选择管顶时，须通过观测测斜管管口的水平位移量来修正围护体的侧向变形。

优点：精度高，数据可靠。缺点：观测时间长，数据量大，内业数据处理技术要求高。

数据对比

采取同一位置的两个点进行数据分析。从基坑开挖前一周采取初始值，之后根据开挖

进度，每天2次，每天1次，3天1次，7天1次的频率监测直至基坑施工完毕（期间如果数据变化的，根据现场情况经行加密监测）。下图是位移监测精度要求及相同位置点ZQS-08，ZQT-08数据曲线图。

表4-1水平位移测量精度要求（mm）

表4-1桩顶水平位移点ZQS-08变形曲线

表4-1桩体水平位移（测斜）点ZQT-08变形曲线

根据图表曲线可以看出，随着基坑开挖，侧压力平衡发生变化，围护结构变形增大，水平位移变形值由小变大。后期随着基坑内部的支护工作，内部结构建设，位移变化趋于平稳。

桩体测斜是整个桩体的，围护桩底在基坑底部2米，加上底部垫层及负结构施工较快，因此底部位移变化不大。

结束语

（1）监测工作在地铁深基坑开挖过程中能有效地起到指导安全施工的作用，加强监测可以及时发现隐患，为确定加固措施、确保工程安全提供重要依据。

（2）水平位移监测点应埋设在能反映出基坑位移变化的特征位置上，基准点要设置在不受变形影响的地方，固定观测墩设置应能控制整个基坑，固定观测墩之间尽可能相互垂直。

（3）测斜管埋设要安装设计要求埋设，管内的两组相互垂直的纵向导槽要一组垂直、一组平行于基坑。

（4）从上述基坑相同两个位置的水平位移监测数据进行分析可以得出：如某个部位发生变化，监测多方法中一定存在类比性，如只有单一方法中出现异状应采取进一步核实。

（5）小角度法简单实用，数据直观，反应及时。水平测斜法数据量大，计算复杂，但可靠性高。

（6）对重要的工程进行变形监视监测，至少应采用二种方法以上得到的数据进行分析对比，能够提高监测数据的可靠性。

参考文选：

[1] 行业标准《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）

[2]《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009

[3]《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299-2003