高层建筑基坑工程变形监测

随着社会经济的发展，城镇化进程的推进，加上人们对居住环境要求的提高，使得高层建筑越来越多。随着建筑趋向高层化，地下室基坑向大、深方向发展，而大、深基坑工程施工带来的安全隐患越来越多。在高层建筑物的地下室基坑工程施工期间，为确保施工的安全，需要地对基坑工程进行变形监测。通过变形监测，掌握高层建筑物地下室基坑变形的规律，及时发现问题、分析原因并采取措施，保证建筑物地下室基坑工程施工的安全［1］。那么如何正确实施变形监测，达到通过变形监测来确保施工的安全呢？下面结合福州元庚公寓地下室基坑工程变形监测，论述高层建筑基坑工程变形监测流程和方法。

1 高层建筑基坑工程变形监测的目的

高层建筑基坑工程变形监测的目的：通过变形监测，掌握基坑支护结构的变形情况，判断支护结构的安全状态，并将信息及时反馈给有关单位，指导施工［2］；当出现结构变形异常时及时报警，以确保工程正常进行；掌握基坑支护结构的安全程度，及时跟踪施工期间可能会出现的各种不利现象，为设计单位和施工单位提供信息，以便及时修改设计参数和施工方案，合理安排施工进度和施工工艺。

2 高层建筑基坑工程变形监测流程和方法

福州元庚公寓工程工程位于福州市鼓楼区鼓西路南侧，地块呈类长方形。工程共设 2幢主楼（20F），一个3层地下室，采用桩基础。基坑场地北侧为鼓西路（基坑顶距离鼓西路约2.5 m），南侧为7层住宅（住宅采用桩基础，基坑顶距离住宅约9.5 m），西侧为9层住宅（住宅采用桩基础，基坑顶距离住宅约4.6 m），东侧为住宅及印刷厂（住宅采用桩基础，距离基坑顶约12 m，印刷厂采用浅基础，距离基坑顶约9 m），地下室基坑平面位置示意图如图1所示。工程基坑开挖深度约为12.70～13.70 m，基坑周长约260 m。根据设计图纸，基坑支护措施采用灌注桩+钢筋砼内支撑支护，基坑安全等级一级，侧壁安全系数 1.1。

  

图1 地下室基坑平面位置示意图

2.1 确定变形监测项目及预警值

根据元庚公寓地下室基坑支护工程图纸要求，结合工程项目概况及施工现场情况，确定的监测项目及各项目的预警值如表1。

4月14日9时30分，长江防汛抗旱总指挥部常务副总指挥、长江水利委员会主任蔡其华紧急召开长江防总办公室会商会，研究部署应对青海省玉树县地震工作。为有效应对此次地震灾害，长江委成立了抗震救灾领导小组，蔡其华主任担任组长。遵照国家防总统一部署，安排由长江委副总工夏仲平带队的国家防总、水利部5人工作组于14日下午紧急赶赴青海省，了解震损水利工程情况，协助当地做好抗震救灾工作。

 

表1 监测项目及预警值

  

预警值序号 监测项目 变形速率／（mm·d-1）累计值／mm 1 基坑顶沉降监测 3 30 2 基坑顶平面位移监测 5 30 3 深部土体侧向位移 3 40 4 水位监测 500 1000 5 周边建筑沉降 3 40 6 立柱沉降 3 25 7 内支撑应力 ／ 60%f2 8 围护桩内力 ／ 60%f2

2.2 各监测项目监测点的建立及监测方法

本工程基坑监测点平面布置示意图如图2所示：15个基坑顶沉降监测点，15个基坑顶平面位移监测点（与基坑顶沉降监测点为同一点），8个深层水平位移监测点，5个地下水位监测点，6个立柱竖向位移监测点，58个周边建筑沉降点（图2未表示）。

  

图2 基坑监测点平面布置示意图

2.2.1 垂直监测网、监测点的建立及监测方法

通过建立弹炮耦合动力学有限元模型，数值计算了高温膛压、低温膛压和磨损身管高温膛压加载下的弹丸全弹道发射过程中的弹丸速度、加速度和弹丸前定心部受力规律等相关参量，研究结果表明：高温和低温膛压发射弹丸时，弹丸在身管内的径向和横向速度较大，而在磨损身管内，弹丸运动径向和横向速度较小，但是变化幅度较大；此外，在磨损身管中，弹丸在身管内的径向和横向加速度值较大，且在全弹道内变化幅度也较大是未磨损身管的数倍。

基准点埋设在变形区外约50 m处，共布设3个（基岩水准标志），该网采用独立高程系，采用国家三等水准精度观测。观测前，水准仪、标尺均进行了检查、校正；观测时，采用三同时原则，即同一台仪器设备、同一条观测路线、同一个作业人员［3］。

以设计要求为基础，结合现场实际情况，基坑顶部沉降监测点共布设15个，立柱沉降监测点共布设6个，周边建筑沉降监测点58个。沉降监测点均采用国家三等水准精度，采用莱卡NA2精密水准仪观测，作业前先选定观测路线、做标志，使每次观测路线尽量保持一致。各期观测均为同人同仪器同路线，路线闭合差不大于±0.6× mm（N为测站数）。每次高程值和上次高程值进行比较可得监测点的沉降量，与初始高程值比较可得监测点的累计沉降量。

在数学教学过程中，适当应用现代信息技术，为教师的教学提供了极大的便利，也给学生的学习提供了生动直接的展示载体，是一种值得大力提倡与推广的教学手段。但是，我们必须明白，信息技术要运用得当，否则过于依赖极易给教学带来一定的干扰，最终适得其反。这就要求广大教师在教学实践中，要从学生的学习现状及身心发展特点出发，结合信息技术对数学教学的积极作用，分入门、练习、巩固和提高四个阶段对学生进行数学知识的渗透和方法的应用。这样，有利于学生养成更好的计算习惯，久而久之，便能在不知不觉中全面提高学生的计算能力。

2.2.2 平面位移监测网、观测点的建立及监测方法

思想性是作品的生命，是作品的意义和价值所在。当然，作品也少不了艺术性，但相比而言，思想性理当排在第一位。思想性常常伴随现实针对性，是对问题原因和实质的思考，看得准、开掘深，给人以警觉和启迪。没了思想性，难免沦为无病呻吟甚或小玩闹，为读者所不屑。

枪声戛然而止，子弹不再凌空横飞。红琴忽然想起了什么，那根红丝带上已经好久没有打结了，她一下子腾空而起，从木床上弹跳起来，随后，她急匆匆地梳妆打扮了一番，一路上腾云驾雾，直奔山下去了。有了前次滚下山坳落进污泥潭的深刻教训，这回她小心多了，碰到难走处就盘着脚趾走路，唯恐坠落深谷粉身碎骨。不知为什么，她总有一种惶恐不安的心绪，仿佛是做了什么见不得阳光的亏心事，举头三尺有神灵，她总担心会遭到佛祖的惩罚，会遭到某种报应。渐渐的她的脚步放慢了，可身体内强烈的骚动与欲望像烈焰一般熊熊燃烧着，驱使着她将脚步又加快了，她大步流星地朝山下的村子里飞去。

1.数据库：利用2016年以前的国家专利局中国专利文献数据库和七国两组织数据库及欧洲专利局数据库有关关键词检索，获取潜水医学相关的国内专利申请文献，运用智慧牙专利分析软件对这些专利进行分析。

无论是平面监测网的建立，还是平面观测点的观测，自始至终均使用同一台仪器设备、相同的作业方法。

2.2.3 深部土体水平位移监测点的建立及监测方法

1.2.1 不同在制品解吸湿特性试验 试验环境温湿度的选择要综合考虑在制品的特性和卷烟生产环境温湿度的要求，各种在制品环境温湿度的试验方案如下，温度设定：25℃，湿度设定：40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%。 选择一种在制品，按照其温湿度设定要求，首先选择温度，湿度设定从最高到最低，然后从最低到最高，测量并记录其在不同湿度条件下的平衡含水率，平衡时间72 h。

沿着基坑周边共埋设8个测斜孔（CX1-CX8），采用钻孔预埋法，钻孔直径110 mm，成孔后孔内应清理干净，然后放入测斜管，测斜管直径70 mm，埋设深度为30 m，测斜管底用盖子封口，边放入测斜管，边向管内灌水，测斜管下入预定深度后，在测斜管和钻孔井壁之间填入砂，固定测斜管，测斜管顶用盖子封口。

采用北京航天科工CX-06B型测斜仪测量，监测土体各层的位移变化情况。将探头放到测斜管底部进行读数时，即开始了测斜管观测，每米读数一次，直至管顶，这组读数被称为A+读数，然后将探头从管中取出旋转180°，重新放入测斜管中，方法同上，得到另一组数据（A-读数）。数据处理时，将两组读数（A+、A-）相结合（用一组数据减去另一组数据）。每次观测数据与原始观测数据相比较，可知测斜管的倾斜量变化，把倾斜量从下至上一次叠加，即得不同深度土体的水平位移［4］。

2.2.4 地下水位监测点的建立及监测方法

地下水位监测点共布设5个，水位管采用钻孔预埋法，水位监测管采用50 mm小PVC管，2 m以下打花眼，外包2层透水土工布。采用钢尺水位计测量地下水位的变化。在水位观测井顶部选用一点，作为观测井水位的基准点（与水准网点连测），从此基准点开始，将水位计探头沿水位井下放，当碰到水位时接受机会发出蜂鸣声，此时读出至基准点的读数，再结合管口基准点的高程，求出地下水位的绝对高程，进而监测地下水位的变化。

2.2.5 内支撑应力及围护桩内力监测点的建立及监测方法

根据现场情况，内支撑应力监测点布设6个，围护桩内力监测点布设8个。钢筋应力计为预埋件，由施工单位预埋。

采用振弦式钢筋应力计来监测内支撑应力的变化。振弦式钢筋应力计工作原理是：利用一根张拉并固定在应力计变形段两端中心位置的钢弦，在受力变形后自振频率发生改变，求出钢弦应力的大小，进而推算出被测钢筋受力的变化［5］。观测时利用振弦式频率接收仪，测得钢筋应用计在受力后的自振频率读数，经公式转换后求出支撑内部应力变化［6］。

就志愿服务活动的本质出发，它是一种以服务他人、奉献社会的社会公益实践活动，而大学生参加志愿服务活动是一种亲身体验社会生活和初步探索社会的行为，在活动的过程中，他们会领悟到助人为乐、传递社会正能量的深层含义，并将这种感觉扎根于内心深处，时时温习，从而形成了一种志愿服务意识。

2.3 对各项目监测数据成果进行分析

2.3.1 基坑顶沉降监测成果分析

在变形区外约50 m处布设3个稳定可靠的平面基准点D1、D2、D3，监测网采用国家四等导线网建立，外业采用徕卡TS02全站仪观测，水平角观测采用测回法观测4测回，边长观测1测回。该网采用独立坐标系、磁北方位，平差计算采用《清华山维控制网严密平差软件》进行。

（1）各监测点沉降过程曲线如图3所示。

  

图3 J1—J15沉降曲线图

（2）各监测点累计沉降值如表2。

 

表2 各监测点累计沉降值

  

测点编号 J1 J2 J3 J4 J5 J6 J7 J8累计沉降／mm -5.79 -5.06 -5.09 -5.70 -5.98 -5.00 -5.19 -5.06最后一次沉降速率／（mm·d-1） -0.01 -0.01 0.00 -0.01 -0.01 -0.01 0.00 -0.01测点编号 J9 J10 J11 J12 J13 J14 J15累计沉降／mm -5.20 -5.33 -5.22 -5.13 -5.34 -4.74 -4.92最后一次沉降速率／（mm·d-1） -0.01 -0.01 -0.01 -0.01 -0.01 -0.01 -0.01

监测结果表明，基坑地表累计沉降-4.74～-5.98 mm，沉降速率较小，沉降变化较大主要发生在土方开挖过程中。基坑底板施工完成后，沉降速率均在0.03 mm·d-1以内，沉降量和沉降速率均较小，基坑处于稳定状态。

2.3.2 基坑顶平面位移监测成果分析

2.3.3 深层土体水平位移监测成果分析

各监测点平面位移累计曲线如图4所示。

  

图4 J1—J15平面位移累计曲线图

部分监测点沉降过程曲线如图7所示。

多项研究表明,QRS-T夹角是冠心病事件发生及死亡的独立预测因子[27-28]。这可能是因为冠心病引起的心肌缺血影响到心肌细胞的电活动,导致心肌去极化和复极化改变[29]。多项研究结果显示,冠心病人群的QRS-T夹角大于正常人群,且经治疗后,QRS-T夹角会减小[30-31]。QRS-T夹角除了能预测冠心病的发病率和死亡率外,研究发现它还能预测冠心病患者发生心律失常事件的风险,且冠心病患者平面QRS-T夹角越大,其发生室性心动过速的风险就越高[30, 32-33]。

2018年笔者在面向百人的授课中体会到不同岗位和学历群体的基础和需求不同，培训内容尽量让每个群里都能有所收获，并增加实践体验的机会。

（1）深层土体水平位移曲线图如图5（仅表示CX1、CX2、CX4三个监测点）。

肉食要减少。我国近十年肠癌和乳腺癌发病率上升很快，这些癌症都属于“西方型肿瘤”，主要原因就在于肉食过多，身体中摄入过多脂肪和热量，导致胆汁酸和牛黄胆酸等过多、内分泌失调而诱发肿瘤。另外，治未病很重要的是戒烟、限酒。

  

图5 水平位移曲线图

监测结果表明，立柱累计沉降-3.29～-4.20 mm，沉降变化较大主要发生在土方开挖过程中。基坑底板施工完成后，沉降速率均在-0.05 mm·d-1以内，最后一次监测数据体现出各监测点的沉降速率均在-0.02 mm·d-1以内。

 

表3 监测点累计水平位移最大值

  

监测孔号 CX01 CX02 CX03 CX04 CX05 CX06 CX07 CX08最大位移值／mm 36.42 72.82 42.96 76.54 52.32 65.9 27.54 1.1最后一次位移速率／（mm·d-1） 0.04 0.02 0.06 0.01 0.05 0.03 0.02 0.05

监测结果表明，累计位移最大值为76.54 mm，发生在CX04测斜孔7.0 m处。基坑在开挖及施工支护期间，深层土体位移变化较大，其中CX02、CX03、CX04、CX05、CX06这五个监测孔均超出设计图纸给出的预警值，各监测孔变形较大的区域均在6～7 m的位置。在基坑第二道支撑和底板浇筑完成后各监测孔的位移量有所收敛，根据最后一次监测结果，深层土体水平位移速率在0.01～0.06 mm·d-1之间，未出现异常现象，最后基坑处于稳定状态。

2.3.4 地下水位监测成果分析

各水位监测变化曲线如图6所示。

  

图6 水位变化曲线图

监测结果表明，在监测期内各监测点水位累计变化500～1200 mm，地下水位变化较大的时候主要在基坑开挖过程，其SW3累计变化超出预警值，其他监测孔水位变化均无异常，在基坑底板浇筑后地下水位日平均变化速率均小于30 mm·d-1。

2.3.5 周边建筑沉降监测成果分析

监测结果表明，在监测期内各监测点累计偏移1.41～8.94 mm，平面位移速率变化趋势具体表现为：在基坑开挖期间变形速率较大，最大可达5～6 mm·d-1，在底板浇筑完成后变形速率小于3 mm·d-1，最后一次平面位移速率0.00～0.03 mm·d-1，速率较小，基坑处于稳定状态。

  

图7 周边建筑沉降曲线图

监测结果表明，周边建筑累计沉降-0.77～-5.55 mm，各监测点的累计沉降量均未超过预警值。沉降变化较大主要发生在基坑土方开挖过程和支撑拆除期间，在基坑底板施工完成后，沉降量与沉降速率有所减缓，最后一次监测数据体现各监测点的沉降速率均在-0.02 mm·d-1以内。

2.3.6 立柱沉降监测成果分析

立柱各监测点沉降过程曲线如图8所示。

平面位移监测点均布设在基坑周边的地面或建筑物上，基坑顶平面位移监测点与基坑顶沉降监测点为同一点，共布设15个，采用莱卡TS02全站仪观测得到各个监测点的初始坐标值，之后每次观测得到的坐标值与上次的坐标值进行比较得到单次位移值，与初始坐标值进行比较可以得到累计位移值，其各项作业限差严格按规范要求执行。

  

图8 立柱沉降曲线图

（2）各测斜点累计水平位移最大值见表3。

Dinh Tien Tuan Anh等人设计并评估了一款运行在Google App Engine上的中间件，叫做Mosco，能有效地管理分享的移动信息，保护用户的隐私[10]。这篇文章给我们在细粒度的访问控制上一些启发，当需要访问信息的时候，如果请求者不是信息拥有者的朋友，或者亲密程度不够的话，文章中的处理方式是拒绝访问，太过生硬，可能违背用户最初分享信息的初衷。

2.3.7 内支撑应力及围护桩应力监测数据分析

监测结果表明，内支撑及围护桩应力最大变化为0～0.58 kN，应力累积值小于60%～70%承载能力设计值。

由2.1节的实验结果表明，只有溶解的硫酸盐才能发生TSR反应生成H 2 S，故硫酸盐的溶解度势必会影响TSR反应。

2.4 监测结论

本工程在基坑开挖施工期间和施工完成后均进行了监测，通过监测掌握了基坑在施工期间和施工完成后的变形状态。在基坑土方开挖期间，深层土体位移个别监测孔变化速率异常，监测人员将此情况在监测日报上预警，施工单位依据监测报告调整了施工方法与进度，从而保证了基坑工程施工安全。后经加密跟踪监测，到底板浇筑后各测孔的位移有所收敛。

在监测期间所使用的检测仪器均在有效期内，监测工作按事先确定的监测方法进行，从而保证了监测数据准确无误。监测数据精度满足设计和规范要求，后期各监测点变化速率逐渐减小趋于稳定［7］。

3 结语

综上所述，对于高层建筑基坑工程变形监测，首先要根据设计图纸的变形监测要求，依据变形监测相关规范确定监测项目及各项目的预警值［8］。然后根据现场实际情况合理布设监测点，按上述各项目的监测方法采集监测数据，并对数据成果进行分析，用来指导施工。在监测项目超过预警值时及时报警，并加密跟踪监测，直至项目变形趋于收敛。通过福州元庚公寓基坑工程变形监测实践证明，此监测流程与方法行之有效，可在类似基坑工程变形监测项目中予以推广应用。

参考文献：

［1］杨晓平.工程监测技术与应用［M］.北京：中国电力出版社，2007：23.

［2］中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50497-2009建筑基坑工程监测技术规范［S］.北京：中国建设工业出版社，2009.

［3］张营.深基坑监测方法与精度要求研究及其工程应用［D］.济南：山东大学，2012：12-18.

［4］黄声享，尹晖.变形监测数据处理［M］.武汉：武汉大学出版社，2014：38.

［5］李保平，潘国兵.变形监测［M］.成都：西南交通大学出版社，2012：26-27.

［6］刘沛.自动化全站仪在高层建筑基坑变形监测中的应用［J］.测绘与空间地理信息，2011，34（3）：239-241.

［7］王正旭，独知行，单瑞.GPS 技术在高层建筑变形监测中的应用研究［J］.城市勘测，2009（3）：102-105.

［8］赵立中，黄强，房华乐，等.高层建筑物基坑变形的综合监测与预报［J］.山东农业大学学报（自然科学版），2012，43（4）：539-542.