浅谈深基坑变形监测技术

浅谈深基坑变形监测技术

沈启龙 徐汉忠

中建二局第三建筑工程有限公司 北京市 100070

摘要：随着近年来我国社会经济的进一步飞跃,各种基坑建设工程和项目的增加与建设规模正在不断地扩大,而任何的工程项目都必定离不开各种基坑建设工程,各类基坑建设工程，各类工程所需开挖深度逐年增加，导致基坑安全问题成为各种建设工程中最需重视的方面之一。在进行严格有效的变形观测之前，需要拟定出一套完整的变形监测技术方案，从而对建筑物的安全与稳定有一个保障。本文通过长春市卫星广场战深基坑变形监测工程，探讨深基坑变形监测的监测方案、监测方法、监测流程、数据自动化采集与传输处理等主要内容，在监测方案、监测精度、监测手段等方面得出更多对工程有利结论，如果建筑物基础出现了不均匀或较大的变形，这将对该基础上承载的建筑物带来极大地安全隐患。因此在工程投入建设以后，有效的基坑监测，使用最优的监测方法对建筑物变形大小进行变形监测并自动化采集及传输并处理，可以了解建筑物的安全稳定情况。

关键词：基坑工程；变形监测；监测手段方法；数据自动化采集及传输

1、基坑监测方法分析比较

1.1水平位移监测法

基坑产生水平位移时所需要的用到的监测，水平位移监测方法有很多，见表1-1

表1-1

本文水平位移监测内容包括：根据基坑的现场情况，结合已经确定的基坑等级，依据《建筑变形测量规范》确定的监测等级和精度，对基准点和监测点位置的确定及埋设，仪器的选择，观测方案的确定，现场数据采集，数据处理和变形分析等。基准点位选择根据《建筑变形测量规范》中的要求:基准点墩标上应设有强制对中装置，为了检核基准点的稳定性一般选择3个基准点为一组，在特殊观测需要的地点可以增设工作基点，要选择变形体范围以外、地质稳定之处，基准点间要通视，尽量构成等边三角形，边长不大于300m。结合规范和项目的现场情况，选择建立3个基准点。基准点的分布如图2所示。5.2基准点观测与计算根据《建筑变形测量规范》中4.3.5-1、4.6.1、4.6.2-1以及4.7.1中规定，对基准点进行边角4测回观测，为了将基准点坐标纳入到规划坐标系中，利用GNSS-ＲTK将基准点与规划控制点联测，采用联测后的一个点坐标、一条边方位及实测距离为起算数据对观测数据进行平差计算得到其他基准点平差坐标。监测点位选择依据监测点布设要求，结合基坑现场情况，布设了水平位移观测点12个(JCD1～JCD12)，观测点观测与计算对观测点的观测采用极坐标法观测，观测的精度与基准点观测精度相同，取4测回坐标平均值作为最后坐标。

1.2垂直位移监测法

基坑产生垂直位移时所需要的用到的监测，垂直位移监测方法同样有很多。本文比较其中几种主流方法见表1-2

表1-2

因为垂直位移监测的基准点与观测点和水平位移的基准点与观测点为同一点，其监测工作内容和水平位移监测相同。基准点与观测点高程的观测均采用TM30测距三角高程。基准点按二级进行垂直角与距离对向4测回观测，并与基坑周边一已知高程点联测，当对向观测与环线闭合差满足限差(L为对向观测边长或环线长度，以千米为单位)时方可进行平差计算。观测点高程的观测也是按二级进行垂直角与距离单向4测回观测，取4测回的平均值作为最终的观测值。

1.3监测精度要求

1.3.1测前检查；为了监测数据的准确性，降低监测作业中的误差，在监测之前应对各种监测仪器进行检查例如水准仪与水准尺的检查，如有问题及时更换。需对i角重点检查，尽量在每次沉降监测前对i角进行检查，将其对监测影响降到最低。

1.4作业技术要求

①基准点观测要求视线高＞0.3m

前后读数差＜±0.3mm

视距线长度＜30m

测点前后视距差＜0.7m

测点前后累计视距差＜1.0m

环线闭合差＜± mm,其中n为测站数

②沉降点检测要求：

三丝能读出的数作为视线高

视距线长度＜50m

测点前后视距差＜2m

环线闭合差＜±0.5 mm，其中n为测站数

1.5.仪器的选择与施测方法

1.5.1.当进行几何水准测量时

进行几何水准测量时，根据《工程测量规范》GB50026-2007中相关的规定，当对二类建筑物进行测量时，应采用不低于二等沉降观测，观测方法应采用不低于二等水准测量，往返较差或环闭合差限差为：＜0.50 （其中n为测站数）。

仪器选择目前国内变形观测使用的高精度仪器：TOPCONDL101-C自动安平精密水准仪。

特点：精度高、操作方便、适用于一、二等水准测量、可自动测定水平视线在水准尺上的读数和视线长度，技术指标：放大倍数可达32倍，视距可达2到100米，单次读数时间4S，地球曲率大气影响自动改正。

以上方法同样适用于围护结构顶部沉降监测时。围护结构顶部水平位移监测所用的标志相同，不需要另外布设点位。水平位移对中点的选择为膨胀螺栓的中心切割十字标志。根据不同建筑工程以及建筑环境，对基坑施工要使用不同的监测方法，技术人员在进行监测工作之前可以对基坑施工周围的地质条件以及基坑支护设计方案进行详细地了解，再根据科学的理论知识以及可靠的施工经验对基坑的平面布置方案进行细致地布置，明确具体要对基坑施工的哪些项目进行监测，并相应地准备好监测设备。

2、基坑监测的观测周期及数据处理

2.1沉降监测的观测周期

根据《建筑变形测量规范》JGJ8-2016中的每个工期阶段的规定如下：

2.1.1开始观测阶段，一般建筑在基础完工之后或者地下室砌完之后开始观测而大型高层建筑在基础垫层或基础底部完成之后。

2.1.2观测次数与时间间隔，民用建筑可每加高1～2层观测一次，工业建筑可按不同施工阶段分别进行观测，如果建筑物均匀增高，应至少在增加荷载的25%、50%、75%、和100%时各观测一次，施工过程中如果停工，在停工时、重新开工时应各观测一次，停工期间，可每隔2～3月观测一次。

2.2基坑监测的数据处理

在进行数据处理之前，因为温度、湿度、气压等不稳定因素对工程的影响，各种测量仪器都会产生不可避免的系统误差，并且受各种测量仪器的精度和偶然误差的影响，最后得出的数据一般都是带有随机误差的离散型数据，这些数据往往具有一定的局限和缺陷，不可将这些数据直接用于分析与计算。现阶段所用到的预处理方法有：1VBA技术、小波分解技术、异常检测技术。

沉降监测的数据处理方法有很多运用专业的测绘软件，而一般通过线性回归模型的分析对沉降监测的变形进行预测，预测出建筑物将来的安全状况。再利用灰色动态等时距模型的分析数据进行与原监测数据进行拟合，监测出拟合的准确性。水平位移监测的数据处理方法，一般是将所有现场的数据进行统一采集整理，对控制点所采集到的两次不同的数据进行对边检查，当检查结果基本没有误差时就可以对已经采集到的数据进行坐标转换，最后求出所需要的坐标转换参数并对其进行误差评定。抛弃掉有明显误差的点，往往这些点都是由控制点自身的位移所产生的。最后将所有观测点的坐标运用之前计算出来且没有误差的坐标转换参数转换到一个统一全新的坐标系中进行数据对比，这样就可以得出这些观测点的水平位移变化量。

结论：

深基坑变形监测技术是基坑监测作业的一个重要流程，同时也是变形监测的重要环节之一。而通过规范的设计使工程质量提高，保证工程的安全与稳定也是基坑监测的重要环节。通过基坑观测依据、基坑监测方法与精度要求、仪器的选择及精度要求等方面的规范设计是保证成果质量的关键。最后在规范的要求下尽快发展我国的自动化监测系统是重中之重，将进一步提高工程的质量，大大减少人工误差等这类更理想化的监测方式作为我国测量作业方式的不断追求，才能使国家基建工作更先进并使全世界受益。

参考文献：

1. 黄全义,文鸿雁，张正禄等.工程的变形监测分析与预报[M].北京:测绘出版社，2007.

2. 赵立中,孙钦广,王震.基坑变形观测技术设计,山东农业大学学报(自然科学版),2010,41(3):392-394