城市基坑变形监测的方案讲解！

摘 要:文中通过对基坑变形监测方法的研究，以西安市中贸广场为例，对基坑变形监测实施方案进行设计，确定其基坑变形水平位移监测和沉降监测方法，并结合实际情况确定监测周期。

关键词: 基坑; 水平位; 移监测; 沉降监测

随着城市建设的快速发展，高层建筑物越来越多，随之而来的基坑工程也越来越多。因基坑开挖引起变形及其周边相邻建筑物沉降，容易导致基坑坍塌工程事故发生，造成严重经济损失，甚至是人员伤亡事故。因此，人们深刻地意识到基坑的变形监测的重要性，目前基坑监测及其周边建( 构) 筑物、道路、地下管线等保护对象进行沉降及水平位移监测，已成了工程建设中必不可少的重要环节^[1-2] 。

1、主要变形监测方法介绍

1.1、基坑水平位移监测方法

为满足基坑水平位移观测的精度要求，在实际工作中需采用特定的方法进行观测。目前基坑水平位移监测的方法主要有: 小角度法、交会法、导线法^[4] 。

( 1) 小角度法，主要用于基坑水平位移变形点观测，必须设置观测墩，采用强制对中方式。其观测和计算都比较简便，但需场地开阔，同时要求基坑的形状比较规则。

( 2) 交会法，是利用两个基准点和变形观测点，通过测定构成的三角形的边角元素，从而求得变形观测点的位移变化量。此方法适用于不规则形状的基坑监测问题，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。

( 3) 导线法，是通过观测基准点与监测点的边长和角度，并由坐标计算公式求出监测点的坐标; 将每次测量的结果与首次测量的结果相比较，可得出水平位移变化值。此方法操作较简便，是目前基坑变形监测常用的一种方法。

综合上述，导线法是目前基坑水平位移监测中最常用、最经济的方法^[3] 。

1.2、沉降监测方法

沉降监测通常采用精密水准测量，其基本思想是: 在区域外布设3 个基准点，由此构成一个基准网，并定期进行二等水准连测，对不稳定的基准点剔除或进行修正。在监测作业时，通过精密水准测量的方法将基准点的高程采用闭合水准测量引测到各监测点上，从而得到各监测点的高程，由监测点两次测得高程之差即可确定监测点在此期间的沉降量。

2、基坑变形监测实例

2.1、工程概况

“中贸广场”位于陕西省西安市南稍门附近，友谊西路和长安北路十字路口，周围交通方便，有车辆通往四处，属于闹市区，地形平坦、交通方便。地貌单元属黄土梁洼，地势平坦，自北向南呈缓坡。地表一般均分布有厚薄不均的全新统人工填土; 其下为上更新统风积新黄土及残积古土壤，底部为中更新统风积老黄土、冲积粉质粘土、粉土、细砂、中砂及粗砂等层，工程地质环境较复杂^[5] 。

“中贸广场”南区基坑，基坑南北长约140 m，东西宽约110 m，深约16 m，基坑南面有两座住宅楼，距基坑南沿约15 m，如图1 所示。

图1 中贸广场基坑平面位置示意图

根据已有的平面图，结合施工现场实地情况及精度要求，并考虑到基坑是典型的不规则分期开挖式基坑等实际情况，该基坑变形监测应考虑基坑南、北、东三个方向的壁侧向位移、沉降及基坑南侧两栋住宅楼的水平位移、沉降等变形工作。

2.2、基准点的布设

依据《建筑变形测量规程》JGJ /T8 - 97，作为基准点的水准点与邻近建筑物的距离应大于建筑物基础最大宽度的2 倍，且数量不得少于3 个。据此分别在工地东侧唐延路以东的空地中埋设2 个控制点，为检核更加准确，在工地的西北角也埋设了1 个水准基点，编号依次为SZJZ1、SZJZ2、SZJZ3。另外在观测过程中定期对水准基点互相校核，以检查水准基点是否稳定，保证沉降观测所取得数据的可靠性。

高程是以SZJZ1 点拟定高程( 高程420 m) 为基准，经过往返观测平差后计算SZJZ2 、SZJZ3 高程依次为421. 501 2 m、422. 375 6 m，见表1。

表1 水准基点等级和高程

依据设计图纸，海升六号楼共布设沉降观测点16 个，设置在建筑物± 0. 00 以上大约0. 50 m 高度的边沿坚定地基上。点位埋设平面位置图如图2 所示，设置的6 号楼沉降观测点编号分别为J1 - J16。

图2 水准点位埋设平面位置图

2.3、变形监测点的布设

依据《建筑变形测量规程》JGJ /T8 - 97，作为基准点的导线点与邻近建筑物的距离应大于建筑物基础最大宽度的2 倍，且数量不得少于5 个。据此在新长安广场分别布设2 个控制点( 即DXJZ3 和DXJZ4) ，唐延路东侧布设1 个控制点( 即DXJZ5) ，将此三点作为备用控制点，防止近距离点因基坑开挖发生变形。为了便于监测在施工场地西南角基坑边沿布设2 个控制点，一个作为基准点用于坐标传算( 即DXJZ1) ，另一个作为定向点( 即DXJZ2) 。另外在观测过程中定期对导线基点互相校核，以检查导线基点是否稳定，保证水平位移观测所取得数据的可靠性。点位埋设平面位置图如图3 所示。

图3 导线点位埋设平面位置图

平面是以DXJZ1 点平面坐标( x = 3 744. 601 m，y = 6 711. 352 m) 为基准，通过控制点DXJZ2 作为定向点，其平面坐标为x =3 784. 626 m，y =6 625. 704 m。

2.4、水平位移测量

采用莱卡TC402 按二级导线要求施测，正倒镜观测，单次独立进行四个测回的观测方法，观测某固定点( 基准点) 与基坑监测点的边长和角度，最后通过坐标计算公式求出所有基坑监测点的X、Y 坐标;将本次基坑监测点边长( L) 、X 坐标、Y 坐标与上次和基准观测进行数据对比分析，得出本次变形量与总变形量，如图4 中贸广场东区基坑导线观测示意图，二级导线各项限差如表2、表3、表4 所示。

图4 基坑导线观测示意图

该方法能准确反映基坑监测点在某段时间具体的变化量和变化速率，水平位移共观测60 次，历时1年左右。在观测期间，由于工地施工影响，水平位移观测基准点有可能会遭受破坏，为了尽可能的减小点位破坏对观测的影响，需要每次都对破坏点位做恢复。恢复时采用莱卡TC402 全站仪，按一级导线的要求从DXJZ3、DXJZ4 和DXJZ5 重新测设遭破坏的点位，并结合水准位移和沉降观测结果对其点进行检核，恢复测量结果完全可用来做为基坑监测的基准点来使用。

2.5、沉降变形测量

沉降变形施测方法: 按照二等水准测量的规范要求进行施测^[8]。具体施测过程中，每站读取两个数( 基本分化和辅助分化) ，在内业进行数据处理，求出本次基坑监测点的高程; 将本次基坑监测点高程与上次和基准观测进行数据对比分析，得出本次沉降量与本次相对基准观测数据的沉降量( 累计沉降量) ，如图5 中贸广场东区基坑水准观测示意图。

图5 基坑水准观测示意图

本次采用精密水准仪严格按照二等水准测量规范进行施测，测量人员认真严格的参照规范进行施测，真实的反映了监测点的沉降变化情况。水准各项限差如表5、表6 所示。

为把本次实验做到最好，严格按照以下四点执行: ( 1) 采用相同的观测路线和观测方法; ( 2) 使用同一监测仪器和设备; ( 3) 固定观测人员; ( 4) 在基本相同的环境和条件下工作。

2.6、基坑观测周期

( 1) 基准点观测周期

变形观测基准点应进行两次独立基准观测，半年左右再进行一次复测，如遇地震、暴雨等意外情况，可适当增加观测次数。

( 2) 监测点观测周期

变形监测点的观测，整个基坑从开始观测到最后回填完成，按一年计算。其观测次数如下: 基准观测应连续进行两次独立观测，并取观测结果的中数作为变形测量的初始值; 从基坑降水开始，降水过程可按一个半月考虑，根据一般经验，一般为5 天观测一次，但降水量大的情况下可适当按2 天观测一次，共计11 次; 在降水完成后的第一个月，基坑开挖过程中，每6 天观测1 次，共计5 次; 开挖完毕后在进行基础建设时，按两个月考虑，每7 天观测一次，共计8 次; 等基坑最后开始回水，回水过程按一个月来考虑，在前20 天，每4 天观测1 次，在后10天，每天观测1 次，共计15 次; 在变形基本稳定后一个半月每5 天观测1 次，共计9 次。截止到基坑稳定，本次深基坑变形监测工作共计观测48 次。如果遇到暴雨、地震或变形异常时还应该适当增加观测次数^[6-7] 。

3、结语

本文通过对基坑变形监测方法的对比分析，结合西安中贸广场实际工程情况，得出运用最常用、最经济的导线法进行基坑水平位移监测，采用精密二等水准测量的方法进行沉降观测，对基坑变形监测实施方案进行系统的设计，结合实际情况确定监测方案、监测周期。

随着我国经济社会的快速发展，建筑行业的发展势头突飞猛进，大型工程建筑物日益增多，施工时面临的建筑基坑变形问题也随之增加。变形监测技术是以周期观测取得沉降量，及时了解基坑围护结构本身和周围建筑物的受力变化情况，再通过数据处理分析其产生原因，为建筑设计及施工提供更为可靠的资料及相应的沉降参数，保证基坑施工的安全经济。

稿源：《矿山测量》

作者：令紫娟、吴满意

本文仅供学术分享之用

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