地下車庫基坑變形監(jiān)測初步分析

白國榮

(新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院測繪工程院，新疆 昌吉 831100)

地下車庫基坑變形監(jiān)測初步分析

白國榮*

(新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院測繪工程院，新疆 昌吉 831100)

基坑變形監(jiān)測是基坑施工過程中必不可缺少的組成部分，是確保基坑施工安全和穩(wěn)定，對(duì)基坑、緊鄰的建筑物有效的保護(hù)預(yù)防手段，結(jié)合工程實(shí)例，敘述了在城市區(qū)域基坑監(jiān)測的方案布置設(shè)計(jì)、觀測技術(shù)要求及實(shí)施效果，并對(duì)監(jiān)測成果繪制位移過程線圖，進(jìn)行了初步的分析，總結(jié)了城區(qū)基坑觀測的經(jīng)驗(yàn)。

基坑；監(jiān)測；變形；初步分析

1 工程概況

地下車庫基坑位于烏魯木齊市區(qū)內(nèi)，作業(yè)場地狹小，建筑樓群較多，該場地屬于流侵蝕堆積高慢灘地貌，勘探深度 30 m內(nèi)未見地下水，基坑開挖深度 7.0 m～7.7 m，采用分區(qū)域施工開挖，基坑設(shè)定安全等級(jí)為二級(jí)[1]，在2014年基坑開挖和基礎(chǔ)處理已完成一半，計(jì)劃完成于2015年8月完成另一半的基坑開挖和基礎(chǔ)處理，該一半?yún)^(qū)域南北長約 80 m左右，東西寬約 25 m左右，且基坑邊坡頂部都進(jìn)行了噴漿保護(hù)，南側(cè)為已完工區(qū)域，基礎(chǔ)已搭建無需觀測，北側(cè)鄰近2#樓(混24層)約 10 m，西側(cè)緊鄰7層多層樓約 5 m，東側(cè)鄰近6層樓房約 9 m，如圖1所示；為了使基坑開挖順利進(jìn)行，能有效監(jiān)測開挖基坑可能對(duì)原有建筑物造成影響和新建建筑物的安全，需要對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊建筑物進(jìn)行觀測，基坑監(jiān)測時(shí)間為5月底～8月初，觀測頻率為1次/天[1]。

2 方案的布置設(shè)計(jì)

2.1 監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)

結(jié)合規(guī)范和業(yè)主的意見，主要監(jiān)測對(duì)象為基坑?xùn)|、西側(cè)的頂部水平和豎向位移以及基坑西側(cè)7層住宅樓的豎向位移?；禹敳窟叺谋O(jiān)測點(diǎn)間距 20 m左右[1]，西側(cè)布設(shè)4個(gè)平面監(jiān)測點(diǎn)Wi和3個(gè)豎向監(jiān)測點(diǎn)WSi，對(duì)車輛經(jīng)常通過的東側(cè)布設(shè)5個(gè)平面監(jiān)測點(diǎn)Ei和4個(gè)豎向監(jiān)測點(diǎn)ESi；監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)示意圖見圖1所示，由于場地局限，采用傳統(tǒng)的常規(guī)方式施測，利用全站儀和幾何水準(zhǔn)的方法施測[2，5]。

由于基坑觀測時(shí)間只有2個(gè)月左右，監(jiān)測點(diǎn)的安裝和埋設(shè)都采用簡易的標(biāo)志，節(jié)約了很多成本?；?/p>

圖1 基坑監(jiān)測方案布設(shè)圖

圖2 標(biāo)點(diǎn)埋設(shè)示意圖

坡頂監(jiān)測點(diǎn)標(biāo)志埋設(shè)利用 0.8 m長螺紋鋼Φ20以45°斜插入基坑邊坡頂部噴漿體內(nèi)，預(yù)留 0.1 m，在頂部焊接棱鏡裝置，并用膠水緊固，見圖2中a所示。根據(jù)業(yè)主要求和居民居住情況，基坑周圍的建筑物主要有1幢樓房需要監(jiān)測，即基坑西側(cè)的7層居民樓。進(jìn)行豎向位移觀測，豎向位移布點(diǎn)方案沿建(構(gòu))筑物四角布設(shè)。根據(jù)現(xiàn)場情況建筑物監(jiān)測點(diǎn)共布設(shè)4個(gè)，標(biāo)志埋設(shè)可采用 30 cm長的膨脹桿鑲嵌入墻內(nèi)，外留 1 cm便于水準(zhǔn)尺有承載的固定點(diǎn)，并保證上方 3 m無障礙遮擋標(biāo)尺。

2.2 基準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)

基準(zhǔn)點(diǎn)的埋設(shè)顧忌了諸多不利因素：場地狹小，附近居民的不配合，施工影響較大，項(xiàng)目費(fèi)用低等，根據(jù)實(shí)地情況分別布設(shè)了3個(gè)水平位移和3個(gè)豎向位移觀測基準(zhǔn)點(diǎn)[2]，水平位移基點(diǎn)利用三角鋼架標(biāo)的形式安置有強(qiáng)制歸心的設(shè)施(可重復(fù)拆卸使用)，鋼架標(biāo)底部使用膨脹螺絲固定在已建建筑物的頂部，平面基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)計(jì)安裝示意圖見圖2，水平位移基點(diǎn)J1、J2布設(shè)在已建成的基礎(chǔ)頂部，J3位于2#集資樓前的混凝土地坪上，沒有按規(guī)范3～4倍的基坑深度執(zhí)行，但位置相對(duì)安全穩(wěn)定，便于觀測；豎向位移基點(diǎn)布設(shè)在1#集資樓附近埋設(shè)簡易標(biāo)志，使用巖石標(biāo)志埋設(shè)類型，標(biāo)志鑲?cè)氲交炷恋仄褐?，距基坑較遠(yuǎn)。2.3 方案設(shè)計(jì)

基坑設(shè)定安全等級(jí)為二級(jí)，水平和豎向位移觀測等級(jí)均為二等，觀測頻率為1次/天。水平位移基準(zhǔn)網(wǎng)采用邊角網(wǎng)方法測量[2]，監(jiān)測點(diǎn)的水平位移因施工場地和環(huán)境條件限制采用極坐標(biāo)法觀測[3]，水平角、邊長和天頂距的觀測按二等的技術(shù)要求執(zhí)行，為了方便位移變化量的比較，設(shè)定工程的平面坐標(biāo)系統(tǒng)，J1～J2的連線為Y軸(東西向)，垂直Y軸的為X軸(南北向)，根據(jù)圖1示意，基坑坡頂?shù)乃轿灰屏考锤鼽c(diǎn)在Y分量上的變化，只要觀測計(jì)算監(jiān)測點(diǎn)的Y坐標(biāo)即可；豎向位移的觀測采用傳統(tǒng)的二等幾何水準(zhǔn)觀測方法，基準(zhǔn)網(wǎng)和監(jiān)測網(wǎng)的水準(zhǔn)路線皆為閉合水準(zhǔn)路線，其往返測高差不符值限差和環(huán)閉合差都按二等水準(zhǔn)的技術(shù)要求執(zhí)行。根據(jù)規(guī)范要求，監(jiān)測報(bào)警值[1]按表1中設(shè)定。

監(jiān)測報(bào)警值 表1

3 方案的實(shí)施

3.1 基準(zhǔn)網(wǎng)初始值獲取及復(fù)核

水平位移基準(zhǔn)網(wǎng)：水平位移基準(zhǔn)網(wǎng)由3個(gè)點(diǎn)組成(J1、J2、J3)，依次在3個(gè)平面基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)上架設(shè)SOKKIA NET05智能全站儀，按二等邊角測量方法進(jìn)行觀測，獨(dú)立連續(xù)觀測兩次，取兩次計(jì)算成果的平均值作為基準(zhǔn)點(diǎn)的初始值成果，作為基坑水平位移基準(zhǔn)；工程進(jìn)行到快結(jié)束時(shí)對(duì)對(duì)平面基準(zhǔn)網(wǎng)進(jìn)行全網(wǎng)的復(fù)核，以2倍點(diǎn)位中誤差( ±6 mm)為極限誤差衡量，各坐標(biāo)分量差值(最大差值為 4 mm)都沒有超過限差，平面基準(zhǔn)點(diǎn)較為穩(wěn)定，后續(xù)監(jiān)測點(diǎn)的觀測計(jì)算原使用初始值成果。

豎向的水準(zhǔn)基準(zhǔn)網(wǎng)由3個(gè)水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)組成(S1～S2～S3)，使用Trimble DiNi03電子水準(zhǔn)儀按二等水準(zhǔn)測量方法進(jìn)行觀測，獨(dú)立連續(xù)觀測兩次，取兩次計(jì)算成果的平均值作為基準(zhǔn)點(diǎn)的初始值成果，按測站平差；豎向位移基準(zhǔn)點(diǎn)復(fù)核進(jìn)行了S1-S3、S1-S2測段檢測，檢測結(jié)果(最大為 0.27 mm)都優(yōu)于規(guī)范要求(±0.8 mm)。豎向基準(zhǔn)點(diǎn)直至觀測結(jié)束一直使用初始值作為已知數(shù)據(jù)。3.2 監(jiān)測點(diǎn)的觀測

基坑頂部監(jiān)測點(diǎn)水平位移使用智能全站儀在基準(zhǔn)點(diǎn)上架設(shè)儀器，采用單測站極坐標(biāo)法觀測，極坐標(biāo)法：根據(jù)在基準(zhǔn)站上觀測的方位角和邊長計(jì)算待定點(diǎn)坐標(biāo)；通過索佳SOKKIA NET05全站儀觀測待測點(diǎn)的水平角、邊長距離、天頂距獲得原始數(shù)據(jù)，6個(gè)測回觀測，限差要求按規(guī)范要求嚴(yán)格設(shè)置；邊長通過氣象改正、加乘常數(shù)改正、傾斜改正后化算到水平面上，通過基準(zhǔn)點(diǎn)計(jì)算得到各待測點(diǎn)的坐標(biāo)，基坑?xùn)|側(cè)和西側(cè)的點(diǎn)變化主要反應(yīng)在Y方向上的變化，比較只需比較Y坐標(biāo)分量即可。在實(shí)際觀測中，監(jiān)測點(diǎn)的棱鏡安裝也是隨著工程的開展逐個(gè)安裝，位移量的變化可能有不連續(xù)情況；受施工影響基準(zhǔn)點(diǎn)的儀器安置也進(jìn)行了更換，5月26日～6月27日架設(shè)J1基準(zhǔn)點(diǎn)觀測，6月28日～結(jié)束架設(shè)J3基準(zhǔn)點(diǎn)觀測，相應(yīng)的棱鏡方向也進(jìn)行了調(diào)整。

二等豎向位移觀測分為2個(gè)閉合環(huán)，基坑?xùn)|側(cè)的變形點(diǎn)為一個(gè)環(huán)，基坑西側(cè)的點(diǎn)與建筑物沉降點(diǎn)是一個(gè)閉合環(huán)，起算與S1基準(zhǔn)點(diǎn)，每個(gè)閉合環(huán)都進(jìn)行往返觀測，且點(diǎn)與點(diǎn)之間都是偶數(shù)站，采用二等水準(zhǔn)的觀測技術(shù)要求執(zhí)行，測區(qū)較小只加入了水準(zhǔn)標(biāo)尺長度誤差改正和閉合差改正。

監(jiān)測工作自2015年5月20進(jìn)點(diǎn)日起～2015年8月7日結(jié)束，歷時(shí)80天，7月25日正式觀測，共觀測73次。

4 基坑支護(hù)坡頂和鄰近建筑物的變形分析

對(duì)基坑監(jiān)測的水平位移和豎向位移量的符號(hào)給予劃分：水平位移量向基坑內(nèi)為“正”，反之則“負(fù)”；豎向位移量沉降為“正”，上升為“負(fù)”[1]。本章節(jié)對(duì)基坑?xùn)|側(cè)、西側(cè)及西側(cè)建(構(gòu))筑物的各監(jiān)測點(diǎn)的水平位移和豎向位移分別給以分析，繪制位移過程線圖[4]，如圖3所示。

6月28日后由于基準(zhǔn)點(diǎn)更換位置，W3、W5棱鏡調(diào)制方向影響導(dǎo)致變化量偏大，但后期變化值穩(wěn)定，7月23日施工單位對(duì)W5拆卸棱鏡又導(dǎo)致累計(jì)變化量增大至 15.4 mm，隨后變化值沒有發(fā)生很大變化，其他點(diǎn)變化量均比較穩(wěn)定，變化基本都在 ±4 mm范圍內(nèi)，如圖4所示。

圖3 基坑西側(cè)監(jiān)測點(diǎn)水平位移過程線圖

圖4 基坑?xùn)|側(cè)監(jiān)測點(diǎn)水平位移過程線圖

6月28日由于基準(zhǔn)點(diǎn)更換位置，E3棱鏡調(diào)制方向?qū)е掠?5 mm左右的變化量，但隨后變化穩(wěn)定；E5、E7、E9是隨著工期的進(jìn)行在7月1日新增加的監(jiān)測點(diǎn)，E5由于施工的原因?qū)е滦杞?jīng)常拆卸棱鏡，從而導(dǎo)致其有輕微的波動(dòng)，其最大的累計(jì)變化量最大為 9.5 mm。8月1日因施工單位夜間施工，由施工單位人員拆卸棱鏡造成E5、E7、E9三個(gè)點(diǎn)，位移量整體上升，隨后監(jiān)測點(diǎn)變化量均保持平穩(wěn)，變化量不大。

圖5、圖6顯示基坑坡頂和建筑物監(jiān)測點(diǎn)的豎向位移很小，均在 1 mm左右變化，基本無豎向位移。

圖5 基坑?xùn)|、西側(cè)監(jiān)測點(diǎn)豎向位移過程線圖

圖6 建筑物監(jiān)測點(diǎn)豎向位移過程線圖

5 總 結(jié)

通過本次基坑監(jiān)測，各水平和豎向位移監(jiān)測點(diǎn)變化均沒有達(dá)到報(bào)警值，說明基坑和鄰近建筑物是安全穩(wěn)定的，也驗(yàn)證了基坑的支護(hù)設(shè)計(jì)是成功的，同時(shí)也反映了基坑觀測方法的合理性。為了今后能更好地組織和實(shí)施基坑的變形監(jiān)測工作，歸納如下：

(1)監(jiān)測方法的選擇一定要根據(jù)施工場地的實(shí)際情況、后續(xù)施工的影響、確保測量精度能滿足變形監(jiān)測的要求，選擇高效實(shí)用的快捷方法，本項(xiàng)目采用極坐標(biāo)法，利用測量機(jī)器人觀測，發(fā)揮了傳統(tǒng)測量手段的優(yōu)勢(shì)。

(2)本次基坑施工時(shí)間不是很長，基準(zhǔn)點(diǎn)和監(jiān)測點(diǎn)安裝都使用簡易的裝置，一定要確保其穩(wěn)定性和實(shí)用性，本次監(jiān)測點(diǎn)的安裝就沒有考慮儀器架設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)更換的問題，棱鏡焊接安裝工藝較差，棱鏡方向的調(diào)整差異造成數(shù)據(jù)的偏離。

(3)數(shù)據(jù)處理的及時(shí)性和時(shí)效性[6]，為了將本項(xiàng)目數(shù)據(jù)資料能快速及時(shí)地反映給管理方，在作業(yè)前針對(duì)此工程進(jìn)行了計(jì)算程序的編制、報(bào)表設(shè)計(jì)和過程線圖的繪制，實(shí)現(xiàn)成果處理的辦自動(dòng)化，基本上觀測完2個(gè)小時(shí)內(nèi)就能完成數(shù)據(jù)的處理和當(dāng)日的報(bào)表。

(4)豎向位移觀測方法改進(jìn)建議，本次基準(zhǔn)點(diǎn)距監(jiān)測點(diǎn)都比較近，而且只是對(duì)相對(duì)量進(jìn)行比較，可以采取固定1根尺子觀測，采用單站法多測回直接測點(diǎn)得到高差，可提高觀測效率和精度。

基坑工程監(jiān)測是確?；邮┕ぐ踩头€(wěn)定，對(duì)基坑、緊鄰建筑物的有效保護(hù)，是施工過程中必不可缺少的組成部分，應(yīng)重視基坑的變形監(jiān)測，加大其資金的投入，避免因監(jiān)測工作不到位而造成基坑支護(hù)失敗的損失。

[1] GB50497-2009. 建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 伊?xí)詵| 李保平. 變形監(jiān)測技術(shù)及應(yīng)用[M]. 河南：黃河水利出版社，2006.

[3] 白迪謀. 工程建筑物變形觀測和變形分析[M]. 成都：西南交通大學(xué)出版，2002.

[4] 劉祖強(qiáng)，張正祿，鄒啟新. 工程變形監(jiān)測分析預(yù)報(bào)的理論與實(shí)踐[M]. 北京：中國水利水電出版社，2008.

[5] 黃鶴，肖敬東，金科等. 基坑監(jiān)測技術(shù)在某建筑工程項(xiàng)目中的應(yīng)用[J]. 黑龍江水利科技，2010(5)：156～158.

[6] 吳振君，王浩，王水林等. 分布式基坑監(jiān)測信息管理與預(yù)警系統(tǒng)的研制[J]. 巖土力學(xué)，2008(9)：2503～2507.

A Preliminary Analysis on Monitoring Deformation of Underground Garage Foundation Pit

Bai Guorong

(Surveying Department of XinJiang Hydroelectricity Institute of Surveying and Design，Xinjiang Changji 831100，China)

Deformation monitoring is essential part of the less in the process of foundation pit construction，At the same time，It is to ensure that the foundation pit construction safety and stability，to protect the effective prevention methods of foundation pit and adjacent buildings. Combined with practical project，It Describes the foundation pit monitoring scheme of layout design、technical requirements and implementation effect in city，And then，drawes displacement process line diagram、makes a preliminary analysis of monitoring results，sums up the experience in the monitoring foundation pit in city.

foundation pit；monitoring；deformation；analysis；research

1672-8262(2016)06-135-04

P258

B

2016—08—01

白國榮(1974—)，男，碩士，高級(jí)工程師，主要從事水利水電測繪工作。