基坑变形观测方法

时间：2024-05-19

韦东波

(桂林理工大学南宁分校，广西扶绥532100)

1 基坑施工监测的内容及特点

1.1 基坑支护监测的内容有

1.1.1 水平位移监测，目的是监测基坑边壁的水平变形量、变形速率信息

1.1.2 竖向位移监测，目的是监测基坑围护墙顶、墙后地表与立柱的竖向位移信息

1.1.3 深层水平位移监测，目的是监测围护墙体或基坑周围土体的深层水平位移信息

1.1.4 倾斜监测，目的是监测建筑物倾斜度、倾斜方向和倾斜速率信息

1.1.5 裂缝监测，目的是监测裂缝的位置、走向、长度、宽度及变化程度

此外还有支护结构内力监测、土压力监测、孔隙水压力监测、地下水位监测、锚杆拉力监测

1.2 基坑施工监测的特点

1.2.1 时效性

基坑监测是配合降水和开挖过程，有鲜明的时间性，测量结果是动态变化的，因此深基坑施工中监测需随时进行，通常是1 次/d，在测量对象变化快的关键时期，可能每天需进行数次。

基坑监测的时效性要求对应的方法和设备具有采集数据快、全天候工作的能力，甚至适应夜晚或大雾天气等严酷的环境条件。

1.2.2 高精度

在施工中，基坑变形速率可能在0.1mm/d 以下，要测这样的变形精度，常用测量方法和仪器部不能胜任，因此基坑施工中的测量通常采用特殊的高精度仪器。

1.2.3 等精度

基坑施工中的监测通常只要求测得相对变化值，而不要求测量绝对值。例如，普通测量要求将建筑物在地面定位，这是一个绝对量坐标及高程的测量，而在基坑边壁变形测量中，只要求测定边壁相对于原来基准位置的位移即可，而边壁原来的位置（坐标及高程）可能完全不需要知道。

由于这个鲜明的特点，使得深基坑施工监测有其自身规律。例如，普通水准测量要求前后视距相等，以清除地球曲率、大气折光、水准仪视准轴与水准管轴不平行等项误差，但在基坑监测中，受环境条件的限制，前后视距可能根本无法相等。这样的测量结果在普通测量中是不允许的，而在基坑监测中，只要每次测量位置保持一致，即使前后视距相差悬殊，结果仍然是完全可用的。

因此，基坑监测要求尽可能做到等精度。使用相同的仪器，在相同的位置上，由同一观测者按同一方案施测。

2 基坑施工监测的仪器

基坑监测的仪器主要有

2.1 测斜仪

测斜仪是一种可以精确地测量沿铅垂方向土层或围护结构内部水平位移的工程测量仪器，可以用来测量单向位移，也可以测量双向位移，再由2 个方向的位移求出其矢量和，得到位移的最大值和方向。

2.2 深层沉降标

深层沉降仪是用来精确测量基坑范围内不同深度处各土层在施工过程中沉降或隆起数据的仪器。它由对磁性材料敏感的探头和带刻度标尺的导线组成。当探头遇到预埋在预定深度钻孔中的磁性材料圆环时，沉降仪上的蜂鸣器就会发出叫声。此时测量导线上标尺在孔口的刻度以及孔口的标高，即可获得磁性环所在位置的标高。通过对不同时期测量结果的对比与分析，可以确定各土层的沉降(或隆起)结果。

2.3 全站仪和水准仪

该设备主要用在测量地下管线、支护结构、周围环境等方面的沉降和变位。

2.4 土压力计

用于量测支护结构后土体的压力状态是主动、被动还是静止的，或测量支护结构后土体的压力的大小、变化情况等，来检验设计中的判断支护结构的位移情况和计算精确度。

2.5 孔隙水压力计

为了能够较为准确的判断基坑外围土体的移动，可用该仪器来观测支护结构后孔隙水压力的变化情况。

2.6 水位计

为了检验降水效果就可以采用该仪器来量测支护结构后地下水位的变化情况。

2.7 钢筋应力计

为了判断支撑结构是否稳定，使用该设备来量测支撑结构的弯矩、轴力等。

2.8 温度计

温度对基坑有较大影响，为了能计算由温度变化引起的应力，则需要将温度计和钢筋应力计一起埋设在钢筋混凝土支撑中。

2.9 混凝土应变计

要计算相应支撑断面内的轴力，则需要采用混凝土应变计以测定支撑混凝土结构的应变。

2.10 低应变动测仪和超声波无损检测仪

用来检测支护结构的完整性和强度。

无论是哪种类型的监测仪器，在埋设前，都应进行检验。由于监测仪器设备的工作环境大多在室外甚至地下，而且埋设好的元件不能置换，因此，选用时还应考虑其可靠性、坚固性、经济性以及测量原理和方法、精度和量程等方面的因素。

3 基坑施工监测方法

施工前，应对周围建筑物和有关设施的现状、裂缝开展情况等进行调查，拍照、摄像作为施工前的档案资料并作详细记录；对于同一工程，监测工作应固定观测人员和仪器，采用相同的观测方法和观测线路，在基本相同的情况下施测。

基准点应在施工前埋设，经观测确定其已稳定时方可投入使用；基准点一般不少于2 个，并设在施工影响范围外，监测期间应定期联测以检验其稳定性。

在施工前，进行不少于三次的初观测。在开挖期间则每天观测一次，在观测值相对稳定后则可适当降低观测频率。而当出现报警指标、观测值变化速率加快或者出现危险事故征兆时，则应增加观测次数。在布置观测点时，要充分考虑深埋测点，其不能影响结构的正常受力的同时也不能削弱结构的变形刚度和强度，深埋测点的埋设应提前30d。

基坑围护墙的深层水平位移的监测采用在土体或墙体中预埋测斜管，通过测斜仪观测各深度处水平位移的方法。观测点沿基坑周边布置，可适当布点埋设于支护结构圈梁顶部，观测点精度为2mm。在监测过程中，测点的布置和观测间隔遵循的原则如下：

（1）一般间隔10～15m 时则可布设一个监测点；在基坑转折处、距离周围建筑物较近处等重要位置都应该适当加密布点。

（2）在基坑开挖之初，只需每隔2～3d 监测一次，随着开挖过程的不断加深，应每天观测一次，在发生较大位移时，则需要每天观测1～2次。

建筑物倾斜监测根据不同的现场观测条件和要求，选用水平角法、投点法、正垂线法、前方交会法、差异沉降法等。在监测支护结构倾斜时，在关键地方钻孔布设测斜管，采用高精度测斜仪进行监测。根据支护结构在各开挖施工阶段倾斜变化情况，及时提供支护结构水平位移随时间变化的曲线。