高层建筑基坑工程变形监测分析

高层建筑基坑工程变形监测分析

李大涛

深圳市爱华勘测工程有限公司广东深圳518111

摘要：高层建筑是城市化进程的重要标志，而基坑工程是高层建筑的组成部分，保证基坑工程质量，才能提高建筑的安全性、稳定性。本文首先阐述了基坑工程变形监测的意义，然后指出变形监测的技术要点和质量控制措施，最后结合工程案例进行分析，以供参考。

关键词：高层建筑；基坑工程；变形监测；技术要点；质量控制

在高层建筑中，基坑和深基坑工程比较常见，作为施工建设的一个重要部分，直接影响整个建筑的性能质量。基坑工程施工期间，针对变形情况进行监测，能了解基坑土体的变化特征，为支护、加固等处理提供科学依据，避免发生严重安全事故。以下结合实践，探讨了基坑变形监测的技术方法。

1．基坑工程变形监测的意义

变形监测的目的，是验证设计参数，评价建筑结构是否安全；对变形情况进行预测，掌握变形进展规律，并反馈到施工作业中。具体到基坑工程中，为了满足高层建筑的荷载需求，基坑规模大、深度大，在环境、机械、人员的影响下，很可能出现变形[1]。通过变形监测，其一能分析边坡的稳定性，采用合适的支护方案，为基坑开挖提供安全的环境，避免出现人员财产损害事故；其二能评价支护结构的有效性，对现场施工起到指导作用，以便及时调整技术工艺，提高施工效率；其三将监测结果反馈到设计上，有利于优化设计方案，基坑施工期间实现降本增效的目标，提高综合效益。

2．高层建筑基坑变形监测的技术要点

2.1测点布置

在基准点的布置上，应该设置在开挖施工影响范围以外，既保证良好的通视条件，又能长期保存。在观测点的布置上，以坡顶水平位移、垂直位移监测为例，一般布置在基坑周边。如果基坑规模较大，整个观测线路长，就要多设置观测点，以提高监测数据的准确性。此外，水平位移、垂直位移的观测点最好重合，可在基坑边的返坡上设置钢钉。

2.2精度要求

基坑工程变形监测的精度要求如下：①初始值，基坑开挖前完成准备工作，连续3次测量数值均一致，才能确定为初始值。②坡顶垂直位移，一般使用水准仪、测微器、水准标尺等仪器，观测时采用二等水准测量，测站高差中误差控制在±0.5mm以内，附和闭合差控制在，其中n代表测站数[2]。③坡顶水平位移，使用全站仪建立坐标系统，观测点位坐标的变化，确定水平位移情况，坐标中误差控制在±1mm以内。④坡体深层水平位移，在坡顶预埋测斜管，观测前测定管顶的水平位移；然后以上部管口为基准点，使用测斜仪观测深处侧向位移，要求精度不低于1mm。⑤地下水位监测，常采用观测井和水位计，要求水位计标尺的最小读数在10mm以内。变形监测过程中，要求采用相同的观测方法，使用相同的仪器设备，并且由固定人员完成观测作业。

2.3监测频度

一般情况下，坡顶水平位移监测频度，是基坑开挖5m以内，每2天观测1次；基坑开挖5m至开挖完成后1周，每1天观测1次；开挖至基底后1周，如果没有明显位移，每5-10天观测1次。坡顶垂直位移监测频度，是基坑降水或开挖期间，每1天观测1次；混凝土底板浇筑完成后10天，每2-3天观测1次；顶板完工、水位恢复后，每7天观测1次。

遇到以下特殊情况时，则要提高监测频度，并向施工、设计、监理单位报告[3]：①变形监测值达到报警标准；②监测值变化速率快；③基坑和周围土体存在大量积水，或者雨季施工，或者市政管线泄露；④基坑附近地面的荷载突然加大；⑤基坑周边建筑物出现沉降、开裂等现象。

2.4数据处理

基坑变形监测期间，会产生多种数据，要求及时记录处理：①外业观测值，现场填写在观测记录表上，原始数据不能涂改、擦除、转抄。②监测数据误差超限，应该重新测量。③监测数据要及时处理，可参考和实际变形情况一致或相近的数据，进行平差计算，评估测量精度。④变形分析时，应该将变化大小、变化速率相结合，做出合理的预测。⑤形成报表和监测报告并提交。

3．基坑变形监测的质量控制措施

3.1事前控制

基坑变形监测前，应该熟悉施工现场，了解地质、水文、建筑、道路等要素，做好准确记录，尤其裂缝、倾斜情况。在基准点的设置上，要求远离基坑边坡，避开施工影响区域；且基准点要坚固可靠，可以是基岩表面，也可以是稳定建筑物。观测使用的仪器设备，要求校验精度，检查是否能正常使用，计算检测结果的误差是否处于允许范围内。

3.2事中控制

基坑变形检测期间，质量控制包括三个方面：一是水平位移监测控制，可以采用轴线法，在轴线两端设置检验点；或采用坐标法，设置观测网络，常见如导线网、边角网、三角网。二是垂直位移监测控制，将观测点设置成监测网，采用闭合式水准环，且节点满足水准线路的要求，能配合工程检测技术的应用[4]。三是校验观测网络，观测作业完成后，必须进行检查和复核，首先由观测人员自检，然后监理人员进行复检，以保证监测结果的真实性。

3.3事后控制

基坑变形监测质量的事后控制，是对每个环节的监测结果进行针对性处理，主要包括观测数据、采集记录、计算表格、监测作业进度表、时间—位移曲线图等。对于监测结果，应该表格化分析，和警戒值比较，预测变形的发展情况[5]。对监测信息汇总后，针对变形过大、变化速率过快的情况，及时传输给施工、监理、设计单位，落实报警讯号紧急发送机制，以便制定有效的处理措施，及时消除工程隐患，促使施工顺利进行。

4．工程案例分析

4.1工程概况

以国内某高层建筑为例，地块整体呈现为长方形，其中主楼2栋，层高为20层，地下室3层，采用桩基础。基坑平面位置见下图1，北侧为城市道路，和基坑相距2.5m；南侧为住宅，采用桩基础，和基坑相距9.5m；西侧为住宅，采用桩基础，和基坑相距4.6m；东侧为住宅区和印刷厂，采用桩基础和浅基础，和基坑相距12m、9m。该基坑开挖深度最小为12.7m，最大为13.7m，周长约为260m；基坑支护采用灌注桩+钢筋混凝土内支撑方案，安全等级为1级。

图1：基坑工程的平面位置示意图

4.2变形监测方法

第一，确定监测项目。该基坑工程的变形监测，选择基坑顶部沉降、平面位移、地下水位、周边建筑物沉降4个项目，预警值见下表1。监测点设置，包括基坑顶部沉降监测点15个、平面位移监测点15个、地下水位监测点5个、周边建筑沉降点58个。

表1：基坑工程变形监测项目预警值

第二，建立垂直监测网。基准点设置在变形区域外50m处，共计3个，采用三等水准精度进行观测。以设计要求和现场情况为准，基坑顶部沉降监测布设15个监测点，周边建筑沉降监测点58个，均采用三等水准精度，利用莱卡NA2型水准仪进行观测。现场观测前，首先制定观测路线、做出标记，保证每次观测路线一致，路线闭合差控制在以内。当次高程值和上次高程值之差，即为监测点的沉降量；当次高程值和初始高程值之差，即为累计沉降量。

第三，建立平面位移监测网。基准点设置在变形区域外50m处，共计3个，采用四等导线网建立监测网，观测使用莱卡TS02型全站仪。其中，观测水平角和边长时，均采用测回法，前者4测回、后者1测回。平面位移监测点，则设置在基坑周边地面上，首先观测得到各个监测点的初始坐标。当次坐标值和上次坐标值之差，即为单次位移量；当次坐标值和初始坐标值之差，即为累计位移量。

第四，建立地下水位监测点。钻孔预埋水位管，材质是PVC管，直径为50mm。地下水位变化的测量，利用钢尺水位计，首先在观测井顶部选择一个基准点，和水准网点能连测。然后，将水位计探头下放至井内，触碰到水位会发出蜂鸣音，读取读数即可。最后，利用基准点高程，可以得到地下水位的绝对高程，对比每次测量后的绝对高程变化，即可了解水位变化情况。

4.3变形监测结果

第一，基坑顶部沉降监测结果。结果显示，整个监测周期内，监测点累计沉降量在-4.7～-5.9mm之间，沉降速率较小。其中，土方开挖期间的沉降变化大；底板施工完成后沉降变化小，速率约为-0.03mm/d，基坑处于稳定状态。

第二，基坑顶部平面位移监测结果。结果显示，整个监测周期内，监测点累计位移量在1.4～8.9mm之间。其中，基坑开挖期间的位移变化大，达到5-6mm/d；底板施工完成后位移变化小，约为3mm/d；最后一次观测结果显示位移速率为0-0.03mm/d，基坑处于稳定状态。

第三，地下水位监测结果。结果显示，整个监测周期内，监测点水位累计变化量在500～900mm之间。其中，基坑开挖期间的水位变化量大，部分数据超过预警值；底板施工完成后水位变化量小，平均变化速率小于30mm/d。

第四，周边建筑沉降监测结果。结果显示，整个监测周期内，周边建筑累计沉降量在-0.7～-5.5mm之间，没有超过预警值。其中，基坑开挖和支撑拆除期间，沉降量变化大；底板施工完成后，沉降速率明显减慢，最后一次监测的沉降速率小于-0.02mm/d，周边建筑物处于稳定状态。

4.4变形监测结论

本次基坑工程施工期间，针对基坑顶部沉降、平面位移、地下水位、周边建筑物沉降进行监测，以了解基坑在施工前后的变形情况。结果显示，基坑开挖期间，只有个别水位监测点的变化超过预警值，其余观测值均未超过预警值；底板施工完成后，水平和垂直位移变化速率明显降低，基坑处于稳定状态，能满足现场安全施工需求。

5、结语：

综上所述，基坑工程是高层建筑施工的重要组成部分，通过变形监测，能保证施工作业安全进行。文中从测点布置、精度要求、监测频度、数据处理四个方面，介绍了变形监测的技术要点；从事前、事中、事后控制，总结了监测质量的控制措施；并结合工程案例进行实际分析，希望为类似工程提供经验借鉴，提高基坑的安全性、稳定性。

参考文献：

[1]倪志旺.高层建筑基坑工程变形监测[J].建筑工程技术与设计,2018,(18):722.

[2]胡大招,杭磊.高层建筑基坑工程变形监测方法的探讨[J].区域治理,2018,(13):235.

[3]邹泽来.浅谈高层建筑深基坑支护工程变形监测方法[J].建筑工程技术与设计,2017,(11):2665-2665.

[4]刘西昌,樊伟.柳州市某深基坑工程变形监测方案设计及数据分析[J].测绘与空间地理信息,2015,(11):217-219.

[5]孙姣姣.基坑工程变形监测技术及数据处理综述[J].福建质量管理,2016,(18):141.