两级基坑工程变形监测方案探讨

关键词：基坑、支护、变形监测 

　　一、工程概况 

　　某地拟建全科医生临床培训基地大楼。拟建大楼由1栋17层主楼5层裙房组成，满布2层地下室。该工程基坑南北长约86m，东西平均宽度约40m。开挖深度13.8m，基坑一次开挖完成。坑底标高-13.8m，基坑挖深自然地面以下13.0m，场地地下水位埋深约8.0米，水位降到基地下0.5-1.0m，考虑电梯井与集水坑深度1.5m，该工程水位降深按7.0m计算。水位降深影响范围约380m。降水井设计16眼，沿基坑（础）周边布设，距基坑（础）边缘0.5-1.5m。 

　　本基坑工程采用二级支护。支护上部5m采用放坡土钉墙支护；下部8.8m采用桩锚支护，排桩支护上部设有冠梁，锚索为1桩1索。基坑侧壁安全等级为二级。基坑设计时限为12个月。 

　　二、监测设计分析 

　　本项目基坑周边有道路、17层的大厦、地下管线等，对工程施工影响相当敏感，应严格控制土体的变形，确保周边大楼、管线的安全和正常使用。因此，本工程应对基坑本体、周边建筑物、道路和地下管线作重点监测。在基坑桩基施工期间，须周期性对周边环境进行观测，及时发现隐患，并根据监测成果相应地及时调整施工速率及采取相应的措施，确保道路、市政管线及建（构）筑物的正常使用。 

　　根据本工程的要求、周围环境、基坑本身的特点及相关工程的经验，按照安全、经济、合理的原则，测点布置主要选择在基坑开挖深度2倍以内范围布点，拟设置的监测项目如下：地面沉降、基坑顶部水平位移监测；基坑侧壁的侧向位移监测；锚桩支护锚索内部应力监测；④周边道路及地面沉降；⑤周边管线变形；⑥周边建筑物监测；⑦地下水位、降水含沙量。 

　　三、监测方案 

　　为了保证所有监测工作的统一，提高监测数据的精度，使监测工作更为有效的指导整个工程施工，监测工作采用整体布设，分级布网的原则。首先布设统一的监测控制网，再在此基础上布设监测点（孔）。 

　　（一）精度要求 

　　在监测工作中，监测精度满足以下要求： 

　　高程采用国家二级水准测量，进行闭合路线或往返观测。按照要求水准测量观测点测站高差中误差精度为±0.5mm。观测前对水准仪进行“i”角检测，其“i”角小于15"即符合规范规定要求。每次观测的高程中误差均小于±0.5mm。 

　　测斜仪的系统精度不宜低于0.25mm/m，分辨率不宜低于0.02mm/500mm。平面位移监测精度不大于1mm。 

　　（二）仪器选择 

　　本项目投入仪器设备水准测量采用数字水准仪配合精密数字条码水准尺，其标称精度为±0.5mm。平面控制点测量采用全站仪，其标称精度为：测距1mm+0.5ppm，测角1"。深层土体水平位移监测采用抗冲击智能数显滑动式测斜仪及其配套的PVC测斜管，测斜观测精度（灵敏度）0.25mm/m，分辨率不宜低于0.02mm/500mm。锚索应力监测采用锚索计测定。地下水位监测采用钢尺水位计，测量重复性误差为±2.0mm。地下水含沙量测定采用含沙量测定仪。 

　　（三）监测详细设计 

　　1.垂直位移监测 

　　高程控制网测量是在远离施工影响范围以外，布置3个以上稳固高程基准点，这些高程基准点与施工用高程控制点联测，沉降变形监测基准网以上述稳固高程基准点作为起算点，组成水准网进行联测。基准网按照国家Ⅱ等水准测量规范和建筑变形测量规范二级水准测量要求执行。 

　　监测点垂直位移测量按国家二等水准测量规范要求，历次垂直位移监测是通过工作基点间联测一条二等水准闭合或附合线路，由线路的工作点来测量各监测点的高程，各监测点高程初始值在监测工程前期两次测定（两次取平均），某监测点本次高程减前次高程的差值为本次垂直位移，本次高程减初始高程的差值为累计垂直位移。 

　　2.监测点水平位移监测 

　　基坑顶部水平位移监测采用视准线法。在某条测线的两端远处各选定一个稳固基准点A、B， 经纬仪架设于A点，定向B点，则A、B连线为一条基准线。观测时，在该条测线上的各监测点设置活动觇板，在觇板上读取各监测点至AB基准线的垂距E，某监测点本次E值与初始E值的差值即为该点累计水平位移，各变形监测点初始E值均为取两次平均的值。 

　　排桩支护上部冠梁上分段埋设水平位移监测点位，采用全站仪测定坐标方法测定冠梁水平位移。 

　　3.侧向位移监测 

　　围护结构侧向位移监测在基坑围护地下钻孔灌注桩的钢筋笼上绑扎安装带导槽PVC管，测斜管管径为Φ70mm，内壁有二组互成90°的纵向导槽，导槽控制了测试方位。埋设时，应保证让一组导槽垂直于围护体，另一组平行于基坑墙体。测试时，测斜仪探头沿导槽缓缓沉至孔底，在恒温一段时间后，自下而上逐段（间隔0.5米）测出X方向上的位移。同时用光学仪器测量管顶位移作为控制值。在基坑开挖前，分二次对每一测斜孔测量各深度点的倾斜值，取其平均值作为原始偏移值。 

　　坑外土体侧向位移监测采用钻孔方式埋设时可用Φ110钻头成孔，钻进尽可能采用干钻进，埋设直径为Φ70的专用监测PVC管，下管后用中砂密实，孔顶附近再填充泥球，以防止地表水的渗入。 

　　4.立柱桩垂直位移监测 

　　由于基坑内土方的开挖，坑内土体卸载造成坑底土体回弹，带动立柱上升，回弹量的大小关系到围护结构的稳定性。采用瑞士WILD NA2自动安平精密水准仪来测试。 

　　5.锚索应力监测 

　　锚索应力采用锚索计测定，锚索计安装在锚索的端部。锚索计须在锚索安装后加力前安装好，测量其初读数，锚索施加预应力后再次进行量测。 

　　6.坑外潜水水位观测 　　对于水位动态变化的量测，可在基坑降水前测得各水位孔孔口标高及各孔水位深度，孔口标高减水位深度即得水位标高，初始水位为连续二次测试的平均值。每次测得水位标高与初始水位标高的差即为水位累计变化量。基坑内水位变化观测一般由降水单位实施，可采用降水井定时停抽后量测井内水位的变化。 

　　7.周边地下综合管线垂直、水平位移监测 

　　取距施工区域最近的管线；取硬管线（如上水，煤气，下水等）；取埋设管径最大的管线；一条路上尽可能取一条最危险的管线设直接监测点；监测点尽可能设在管线出露点，如阀门、窨井上。对于监测的管线不便设置直接点的尽可能以管线敞开井、阀门井、窨井等的井口地面结构直接观测。具体布点时应针对不同管线性质以及与基坑的距离关系，确定不同监测力度，密切观测其变形状况。 

　　8.周边建筑物垂直位移、水平位移、裂缝监测 

　　对3倍基坑开挖深度范围内的主要建筑物进行垂直位移监测，并注意裂缝观测。在基坑开挖施工以前对建筑物外观进行观察，对能布点的主要裂缝设置裂缝监测点进行观测。 

　　9.含沙量测定 

　　只需利用含沙量测定仪测定周边沉降管井内含沙量。 

　　四、监测频率与资料整理提交 

　　（一）监测初始值测定 

　　为取得基准数据，各观测点在施工前随施工进度及时设置，并及时测得初始值，观测次数不少于2次，直至稳定后作为动态观测的初始测值。测量基准点在施工前埋设，经观测确定其已稳定时方才投入使用。稳定标准为间隔一周的两次观测值不超过2倍观测点精度。基准点不少于3个，并设在施工影响范围外。监测期间定期联测以检验其稳定性。并采取有效措施，保证其在整个监测期间的正常使用。 

　　（二）施工监测频率 

　　根据工况，合理安排监测时间的间隔，做到既经济又安全。根据以往同类工程的经验，拟定监测频率。最终监测频率须与设计、总包、业主、监理及有关部门协商后确定。现场监测将采用定时观测与跟踪观察相结合的方法进行。监测频率可根据监测数据变化大小进行适当调整。监测数据有突变时，监测频率加密到每天二～三次。各监测项目的开展、监测范围的扩展，随基坑施工进度不断推进。 

　　（三）报警指标 

　　监测报警指标一般以总变化量和变化速率两个量控制，累计变化量的报警指标一般不宜超过设计限值。工程报警指标须得到有关单位的确认。 

　　（四）资料整理、提交及流程 

　　在现场设立微机数据处理系统，进行实时处理。每次观察数据经检查无误后送入微机，经过专用软件处理，自动生成报表。监测结果当天提交给业主、监理、总包及其它有关方面。 

　　现场监测工程师分析当天监测数据，及累计数据的变化规律，并经项目负责人审核无误后当天提交正式报告。如果监测结果超过设计的警戒值即向建设方、总包方、监理方发出警报，提醒有关部门关注，以便及时决策并采取措施。同时根据相关单位要求提供监测阶段报告，并附带变化曲线汇总图；监测工程结束后一个月内提供监测总结报告。 

　　五、结束语 

　　1）对于大面积深基坑的支护，可以采用合理监测方案，配合合理的设计与施工，变形控制可取得预期的效果。 

　　2）在两级基坑支护中，二级基坑对一级基坑变形的影响较大，因此在两级基坑的设计及施工中应严格监测控制二级基坑的变形。 

　　3）应随着测量仪器、测量方法等技术条件的提高，而随时更新监测方案。 

　　参考文献 

　　[1] 黄声享，尹晖，蒋征.变形监测数据处理[M]. 武汉：武汉大学出版社， 2004 

　　[2] 工程测量规范 GB 50026-2007. 中国人民共和国国家标准[S]. 北京： 中国计划出版社，2008 

　　[3] 建筑变形测量规范 JTJ 8-2007. 中国人民共和国行业标准[S]. 北京： 中国建筑工业出版社，2008 

　　[4] 精密工程测量规范. 国家技术监督局. 中国人民共和国行业标准[S]. 北京： 中国标准出版社， 1995 

　　[5]建筑地基基础设计规范.GB 50007-2011. 中国人民共和国国家标准[S]. 北京： 中国建筑工业出版社， 2012