高层建筑基坑工程变形监测探讨

王旭明

无锡市建筑设计研究院有限责任公司 江苏无锡 214000

由于高层建筑当中存在较大的荷载，如果未能对基坑工程进行有效控制，将会导致基坑支护周边沉降、位移，对周边建筑及基坑周边土体变形等产生不良后果，严重影响建筑结构的稳定性与耐久性，威胁人们的生命财产安全。在基坑监测当中，应该在明确监测范围的同时，采用可靠的监测方法与手段的创新，确保监测数据尽可能接近基坑变化的实际真值，保障基坑支护围护满足施工需求和周边环境及建筑的安全[1]。

1 建筑物变形监测的作用

要想明确当前建筑楼体的内部结构稳定性，应当根据其外部状态以及内部安全质量进行多方面的评测，并根据相应的标准规定明确建筑的数据安全信息。科学技术的快速进步，致使建筑物变形监测技术也有了明显的突破，结合检测软件系统和现代化的设备，使得此种技术不断优化升级，可以针对多种建筑物进行检测，并根据最后的数据结果对楼体质量进行科学的评判。建筑物变形检测是整个建筑行业内最重要的一项检测环节，在前期设计的过程中，变形检测会为技术人员提供多种直观的理论数据，保证整体设计能够更加优化，不断得到修改和提升，增强楼体设计落实到实际的合理程度和可操作性。工程建筑因自身的复杂程度使其具备多种专业技术性较强的环节，但是实际建设情况的复杂性增加了检测的难度，要想获取高精准度的数据较为困难。对于此种情况，应当着重根据建筑楼体的特征以及相应的检测情况进行不同层面的分析，按照实际建设情况选用不同种类的检测措施，才会保证最后数据的合理程度[2]。

2 工程概况

（1）基坑深度：根据相关设计图纸，本工程±0．00为黄海高程3．100m，地下室底板板面标高为相对标高-5．80m，板厚暂估为 0．4m，垫层厚 0．1m。

拟建场地自然地坪标高为黄海高程1．30-2．90m左右。经计算，基坑开挖深度约 4．50-6．10m。

（2）拟建场地北侧为为快速内环高架桥，该侧围挡距离本工程地下室边线最近约15．5m。道路上分布有各类市政管线。西侧为主干道，布满市政管线和煤气管道，南侧为已有小区，小区内由多栋22-32F建筑物组成，距离基坑约15．8m

（3）工程地质概况，1-1层为杂填土,层厚1．4-4．4m,1-2层为淤泥质粉质粘土,层厚为3．2-8．5m，2-1层为粉质粘土，层厚为0．9-4．8m，2-2层为粉土夹粉砂，厚0．2-5．8m。场地主要含水层为地表上层滞水-潜水和微承压水，

3 建筑基坑常规变形监测的现状

我国许多工程技术人员针对建筑基坑变形进行了十分深入的研究，虽然和国外对比，在此方面的研究工作仍存在一定的差距，但是经过我国工程人员的不断努力，也获得一些价值不菲的科研成果，其主要体现在以下几点。①相关研究人员站在时空效应的视角进行探究，其得出对建筑基坑变形造成影响的重点因素主要是基坑开挖的进度、分层开挖等；②把如何控制基坑变形当作探究目的，要想确保基坑稳固，应将挡土墙的相关安全系数提高到1．25以上，只有这样才可以提高其抵抗倾覆的失稳参数，以此确保其具备较强防止基坑凸起的出色性能，若是可以满足这一条件就可以对建筑基坑变形问题进行有效解决；③还有部分研究人员将研究重点放在土墙上，把挡土墙视为重要的空间受力体系构成要素，进行综合分析所总结出的方法——圆形维护结构，能够较好地处理基坑变形问题，相关工程人员运用的主要方法为解析方程，在分析空间体系的实际压力时可以采用物理方法进行剖析，与此同时也会用到微积分等。将以上这些研究成果及相应的对策在工程实践中应用还可以进一步增强基坑的强度，能将地下水对于基坑变形所造成的影响降到最低[3]。

4 建筑基坑常规变形所应用的相关监测技术

4.1 建立地下水位监测点

在监测地下水位时可以采用钻孔预埋的方法，应该确保监测点布置的合理性，对地下水位的变化情况进行实时获取与记录，使用SWJ-8090钢尺水位仪测量精度达5mm,观测时以井顶口为量测起始点，该点并使其与水准网点实现互相联测（确定该点黄海高程），将水位计的探头作为参考，开展水位井下的监测工作。蜂鸣声会出现在水位和探头接触的过程中，应该对其进行合理分析，以明确基准点读数，实现基准的科学化计算。在地下水位的绝对高层获取中，应该以管口基准点高层作为参考，明确地下水位的变化情况，为后续施工奠定良好的基础。

4.2 水平及裂缝监测

（1）由于本工程跨度较大，水平位移监测采用分段视准线法和极坐标法综合测试：分段视准线法：沿基坑边选定的方向线上埋设二个永久控制点，也称端点，然后在基坑边沿这二端点所连成的直线（即方向线）上设立一排点（称照准点，即测点），定期监测这排点偏离固定方向的距离，并加以比较，即可求出这些测点的水平位移量。

极坐标法：分别设立基准点、工作点和变形监测点，基准点埋设于固定区域，稳定不动。工作点是基准点与变形监测点之间的联系点，用以直接测定监测点的平面坐标，通过比较历次监测所得的数值，即可求得测点的水平位移量，同时通过多余监测值对监测数据进行平差，校验测量结果并提高测量精度。

（2）临近基坑的建筑物会因支护水平和垂直变化，导致建筑楼体出现裂缝的情况。裂缝的测量共有两种方式，分别为绘制方格坐标以及通过裂缝两端位置做不同的标记，然后结合钢尺进行测量。根据裂缝的实际情况，挑选较具代表性的进行检测，可以采取标记位置的方法。例如，可以勘测两个带有保护装置的标点，其中标点是一个直径为4cm，长为6cm的金属棍，放置于地面之下4cm处，将露出区域设为标点，但是需要将两者之间的距离控制在15cm以上。利用游标卡尺检验地面之下的两点，选用一个点为固定的记录位置，从而了解实际的裂缝状况。另外，还要彻底地排查楼体建设状况，才会保证建筑物的总体质量，减少存在的隐患，保障后期使用[4]。

4.3 建筑物沉降观测

原状土层具有较低的压缩性，适合于标石的埋设，能够促进点位布设稳定性的提升，此外也可以选择基层岩当中和稳定物质当中。水准专用标志设置于顶部位置，严格检测水准基点后开展沉降观测工作。测试频率大约为每周一次，在检测时采用一等水准方式。在观测当中应该对误差进行合理控制，沉降情况，一般规定测量的误差应小于变形值的1/10-1/20，为此要求沉降观测应使用精密水准仪，此外，还应该对结构段中的误差进行合理控制，满足建筑物沉降观测的精度要求，增强监测工作的实效性。

4.4 自动化监测技术

在自动化监测技术实施中，基于液位控制原理，达到避免“烧泵”现象发生，有效降低对外围建筑物、管线和地面沉降等的影响程度的目的，设计一套自动控制降水系统，实现降水过程中自动化控制，提高降水效果和工作效率，减少用工和用电损耗，实现绿色项目、绿色施工的目标。在远程在线自动测量中，支护结构顶部基坑边坡顶部是用固定的小龙镜和反光片作为布置点的相关设备，不设对周边建筑物水平位移进行监测时，还要在转脚处和框架柱的位置进行监测点的布设，进行支撑轴力的监测，要记录对应编号，点对点将采集到的原始数值进行数据的传输，利用软件自动化进行支撑内力监测传感器的运行。系统模块负责将各种传感器的监测数据加以收集和分析，经过详细的计算之后，输出到系统数据库和界面中。传感器信号类型主要包括位移水位和支撑轴力，并且采用数字全站仪进行深层水平位移的各项数据的获取。

5 结语

基坑支护变形具有必然性，仅是变形值大小或可控或不可控关系，如果不对基坑支护的常规变形进行严格的实地监测，那么很有可能会引发极为严重的安全事故。因此出于保证建筑工程的施工质量，确保使用者与施工人员的生命安全，促进我国社会经济繁荣发展的重要目的，针对监测建筑基坑常规变形的相关技术开展深入研究与实践是尤为重要[5]。