北京城建勘测设计研究院有限责任公司 北京市 100101
摘要：现代高层建筑、大体量建设逐渐增多，出现了大量的深基坑工程，基坑监测等工作是保障施工质量和建筑整体安全的重要前提。应积极研究和应用先进的深基坑监测技术，实际工程中，监测团队应根据相关技术要求和设计需求，确定具体的监测方案、监测内容。鉴于此，本文主要分析深基坑变形监测技术的应用。
关键词：深基坑；变形监测；技术
1、引言
某处一车站位于该市南北两个方向地表起伏略大，中间部位地表起伏略小的盆地内，地形没有显著斜坡，也没有明显的升高或者降低，场地里面没有地表水，场地东侧约2.7km有涧河，南侧约4.3km有洛河。地下水主要存在形式是卵石孔隙潜水，该地下水分布不均衡，目前主要在河谷和阶地分布。车站范围内稳定水位埋深20.0m～22.00m，水位高程在140.12m～142.90m间。该车站标准段基坑深度16．61m，基坑的风险等级为二级，车站周围环境和重要控制管道的风险等级为三级，项目本身的监控风险等级为二级。
2、深基坑变形监测及规律分析
深基坑工程监测主要是在基坑开挖、边坡施工处理等阶段运用各种仪器与监测手段，对基坑支护变形情况、周边环境进行监测，具体包括围护墙水平位移、围护墙顶沉降位移、支撑轴力、立柱隆沉、坑外水位、地表沉降、基坑周边管线及建筑物沉降等内容。
参照《建筑变形测量规范》（JGJ8—2016）等测量规范，利用相对高程观测沉降变形，通过布置的高程控制点和水准线路，使各观测点形成一个闭合监测环，分析各观测点沉降量及变形规律。水平位移监测一般采用导线法、视准线法、前方交会法等手段，以围护墙支护结构为例，通常利用测斜仪等设备监测器水平位移量。基坑开挖将打破周围土体应力的平衡状态，在支护结构内预埋测斜管，由其测斜探头通过多次叠加测量，推算各监测点位移值。深基坑施工会受土体水位、地下水等因素影响，通过钢尺水位测量地下水位与基坑施工面的相对标高，计算得到各次测量相对标高的变化情况。测量支撑轴力，通过预埋应力计监测不同施工阶段各点的受力情况及频率变化值，分析得到各次应力变化值及相关规律。
3、深基坑监测方法分析
水平位移测量。小角法利用全站仪监测控制点偏移角度计算其位移量；视准线法使用经纬仪等设备测量，具有操作简单、造价低等优点，但精度低、受外界影响大；前方交会法可用于距离测量较困难的观测点位，受测角误差、基线边长度和交会角大小等因素影响，测量、数据计算过程较复杂；极坐标法使用高精度全站仪等设备直接采集数据，操作简单、造价低、精度有限。
垂直位移测量的方法主要为三角高程、几何水准、液体静力水准等。三角高程精度有限，液体静力水准测量范围受限，因此，采用几何水准测量法，根据相关测量规范进行基准点选定、埋设等设计和施工工作。
4、深基坑变形监测技术的应用
4.1、垂直位移监测
一般情况下，主要采取精密水准仪和水准尺相配合的方式，然后再根据有关等级测量标准进行相应的测量工作。在一定的时间段测量同一个基坑变形监测点，可获得的高程数值有很多组，在这一基础上根据相关公式对高程发生变化的数值进行合理计算，之后分析有关数据最终获取沉降的真实数值。该项监测技术一方面操作简单且读数精度较高，另一方面还能进一步提升测量作业效率，进而有效提升城市基坑变形监测技术应用的实效性。
4.2、水平位移监测
（1）小角法
监测采取小角法有利于计算，此方法更多运用在基坑形状较为规整时的测量。同样这一技术也存在局限：首先，借助的测量点数量角度；其次，需投入较高的监测成本；最后，针对监测场地提出了明确要求，场地须尽可能开阔，而且在基准点与基坑之间需留出一定距离，防止由于基坑变形影响基准线。
（2）交会监测法
具体是指把两个基准点和变形监测点组成三角形，然后对其边角进行测量，得到发生位移变形监测点的实际变化值。该方法主要应用在基坑形状不规则时的监测。交会检测法也存在着不足：首先，如想对变形监测点具体位移变化进行精准测量，则至少需对仪器进行两次安置，但是这样会增加监测次数，另外会导致测量失误率明显提高；其次，有关计算步骤较为烦琐。应了解每种监测技术不只具备应用优势，同样也存在很多不足，所以在具体操作中，应将基坑形状与施工具体情况作为依据，针对性选取城市基坑变形监测技术。
（3）全站仪法
这种方法主要是在相对固定的1个检测点上，安装1台高精度全站仪，并且将另外一个固定点作为后视点，共同测量自己负责的变形监测点的平面坐标，然后把每次的测量数据对比首次数据，由此便可获得变形在水平方向的变化值。这种监测技术不仅可让测算与观测变得简单，而且能填补小角法的不足，可是因全站仪高昂的造价，这一技术若想实现大面积推广仍具有很大难度。有关数据处理要点：无论是处理监测数据还是信息反馈均要采用相应的专业软件，还应集采集数据、处理数据、分析与管理数据等功能于一体，监测成果要具备可视化。在处理监测数时重点要注意下面几点：首先，如果观测数据产生异常，需分析原因，在必要的情况下可采取重测；其次，监测项目每一监测点的单次变化数值、此次测试数值及变化速率等，在必要时要绘制相关曲线；最后，针对达到或者高于报警标准的监测点需报警标示，而且要在分析的基础上提出相应的施工建议。
在整个监测过程中，上海市场站的各项监测数据阶段变化速率都较小，累计变化最大值和阶段变化速率最大值均未超过控制值(见表1)，从各项监测数据及累计变化曲线图可以看出，监控量测的数据从刚开始施工时慢慢变大，到后来监测近尾声后趋于稳定，过程中均未出现突然变大或变小的情况，施工现场也没有出现塌方等不安全事故，该基坑工程处于安全可控制的状态。
表1 各监测项目控制值
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5、监测数据处理与信息反馈
5.1、监测信息的采集
外业信息采集是整个监测工作中的重点和核心，测点埋设的标准性、仪器操作的规范性、读数的规范合理性直接影响监测数据的科学与准确，本项目北岸始发井及明挖段的监测外业工作流程如图2所示。监测现场工作在实际开展中通常包括：监测点埋设、监测点保护、初始值采集、日常监测、监测点维护、现场巡视。通过对工程结构主体及周边环境的监测与巡视，获得监测数据与信息。
5.2、监测信息的分析
项目监测包括围护墙顶水平位移、围护墙顶竖向位移、围护墙深层水平位移、立柱结构水平位移、立柱结构竖向位移、支撑轴力、基坑底部隆起、土压力、孔隙水压力、地下水位和地表沉降共11项监测内容。（1）原始观测数据的可靠性检验。1）作业方法是否符合规定；2）观测仪器性能是否稳定，正常；3）各项测量数据是否存在有限差以内。（2）误差分析和处理。观测数据误差有下列3种。1）过失误差，过失误差是一种错误数据，一般是测量人员在测量过程中产生的失误所导致的，可直接将其剔除掉。2）偶然误差（又称随机误差），偶然误差是施工人员在测量工作中不受控制的因素所导致的，可以在后期处理的时候采用常规误差分析理论来进行处理。3）系统误差，系统误差通常在测量工作的时候由仪器结构和环境的因素所造成的，可以在施工测量工作的时候通过校正仪器来达到消除的目的。
5.3、监测信息的处理
项目监测信息的处理须遵循以下2个原则。（1）对外业监测数据应尽快进行计算处理，向第三方监测单位、监理单位及时提交日报、周报等报表及相关监测技术报告。数据处理方法须科学，保证所得指标值的正确性和精准性。（2）当期数据内容与以往相关成果的关系。
6、结束语
基于迅速发展的科学技术，不断进步的测量理论及设施设备，带动了基坑变形监测技术发展。通过应用先进的基坑变形监测技术，可最大限度防止发生工程事故，将经济财产损失程度降到最低，为安全施工提供保障。
参考文献：
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