工程深基坑第三方监测的设计与实现

工程深基坑第三方监测的设计与实现

黄向东

身份证号：430502197404300512  广东 深圳 518000

摘要：工程的现代化发展，越来越多的新型技术被应用其中，提高了工程管理的水平，其中深基坑第三方监测作为施工过程中十分重要的组成部分。为保证基坑工程施工质量以及周边环境的安全，应注重第三方的监测具有现实意义。鉴于此，本文将着重分析工程深基坑第三方监测情况。并以具体的案例为研究的切入点，旨在为更好地促进工程的现代化发展。

关键词 工程深基坑；第三方监测；设计实现  

市场经济的发展，越来越多的大型建筑拔地而起，基坑工程作为这些建筑施工中十分重要的组成部分，在施工时往往会受到如土质或是开挖深度、尺寸、周围荷载等多方面因素的影响，容易导致基坑的变形而影响施工质量。因此，注重深基坑开挖和施工质量，对于提高工程效率和安全性而言具有现实意义。因此，注重工程深基坑的第三方的监测，进行合理的设计和实践，有利于全面了解深基坑工程的施工，并做出合理的改进和优化[1]。

一、工程深基坑第三方监测特点

第一点是时效性。由于基坑的监测本身具有十分鲜明的实践，并且测量的结果也是处于动态变化的状态，在工程的施工一天以前或是几小时以前的测量结果都可能失去意义，无法直接体现出深基坑的实际施工情况[2]。因此，在深基坑施工开展的过程中，监测更是需要处于随时进行的状态，在测量对象变化快的关键时期，更是需要每天进行数次的观测。第二点是高精度。深基坑施工过程中的测量务必要选择具有特殊的高精度仪器，才能够确保整体的测量过程可行，且一系列的数据更具有时效性和生命性。第三点是等精度，是指基坑施工过程中的一系列监测手段，通常只需要测得相对的变化值，而不需要测得绝对值，再加上基坑的检测需要尽量地做到等精度，是指使用相同的仪器和相同的位置上要有同一观测者根据具体的方案进行检测[3]。

二、工程深基坑第三方监测方法分析

检测地基周围土体的下沉和地基隆起一般使用几何水准法，采用精密的光学水准仪或电子水准仪进行直接检测，算出变形量。观测准确度要求不高的，也可以通过直接利用全站仪观察监测点的三维位置，获得的沉降和水平位移测量[4]。

检测深基坑边坡水平移动，一般要布设变形监测网，并且通过该网，利用交会法、视准线法以及全站仪三维极坐标法等检测。在以下的着重论述下利用全站仪测量技术建设了无接触测量的三维变形检测网以及利用无接触观测技术。比如，在深基坑施工之前，在地基周边较稳固的构造物上粘贴聚酯反光片，如间距比较长的可装设微型棱镜作为反光片，并且利用全站仪测量技术在几个适当的地方自由设站，并对反光片实施三维观测，可以用监控点在上一次的位置减去在本次的位置的差值，再与初始值的位置差值计算累计的总变形量。

而非接触变形的监测技术则有在下列的三个方面应用:

(1)应用自由建站技术计算三维监测站的三维位置。在监测变形的地方粘贴聚酯纤维反射片，再在相应的地方架好全站仪测量，最后测定了网络的整个三维监测网位，然后同时观察监测站，以求得站点和监测站在电子全站仪坐标系上的三维位置。电子全站仪测量坐标系的原点为全站仪三轴的中心位置，坐标轴的随机方向为全站仪平面度盘与竖直度盘的“0”相对方位。

这个方法可随意设点，不用仪器测中、量高误差，甚至使用测量机器人即可全自动测试；不需考虑温度、压力等因子的作用，因此检测结果总是转移到固定的三维网，而不管在变形检测中的尺度因素怎样改变，其最终结果的尺寸也始终与建网前的标准尺寸相同。此外，在进行了变形检测之后，其中的许多系统误差也都被抵消。

(2)检测地基周围与基槽之间的水平位移。由于基坑槽壁往往会引起对施工的影响，在没有直接观测的地方，我们可以采用全站仪测量、铅直仪和小钢尺的配合，检测基槽变形情况，把全站仪测量架设到槽壁上方的平台上，观察四至六个三维监控点，然后运用边、角后方的交会原理，或三角位置转换法，求得用全站仪测量三轴交线的位置；保持全站仪的测量基座位置不移动，待光学铅直仪调好焦段后，就能够直观在小钢尺上读数，从而就能够间接得到待测点的水平位置。

(3)检测坑壁收敛速率。当基坑宽度较小时（如隧道），可利用收敛速度计直接测定，在隧道两侧相同标高处，重复测试准确度差可以达0.3~0.5mm之间。当基坑宽度很大时，收敛计就无法测出了，这时用全站仪无接触测量就能够克服这一问题。

三、工程深基坑第三方监测设计与实现

（一）工程概况

某特大桥桥址起端点，与既有的A高速并行跨B、B旧线，D高速等，全长16.34km。穿越段地质类型多为杂填土、熟料、水泥岩、泥质砂岩。此次基坑监测地点为某特大桥连续梁的主桥墩43墩、44桥墩，基坑开挖采用了钢板桩开挖支护方式，钢板桩的开挖平台为长方形轮廓，长为11m，宽为15.5m，坑深为9m，钢板桩嵌入于平台顶部以下14.5m，围堰结构高度为三层内支撑。

（二）系统建立

该工程的整体检测方案在经过专家的评审认定以后确定，具体监测内容包括支护桩顶部水平的位移以及顶部的竖向位移和支护桩以及土体深层水平位移等等。这几方面需要提前布置平面以及高程控制网，平面控制网可以采用独立坐标系，而测站点可以采用自由设站后方交会的方式定向，后视点采用安装在周围稳定建筑物上的固定棱镜。整个工程共布设三个基准点和两个工作基点，而支护结构、水平以及竖向的位移监测点需要沿着基坑的周边布置，保持水平间距为15到30米左右，每个基坑的监测点数目需要在三个以上，不论水平或是垂直的位移监测点都成为共用点。其中地下水位以及测斜孔的用钻机钻孔进行布设，孔未钻至设计的深度，可以采用PVC测斜管将其放入孔内，管间用套管衔接，接头用螺丝拧紧，并且用胶水密封。

（三）数据采集

本项目中的深基坑支护结构，不论是水平或者竖向的位移，监测的数据都采用徕卡TST30的测量机器人以及南方软件加以检测。考虑到具体施工的过程中环节较多，且工作环境较为复杂，也涉及许多工作人员，很难确保在24小时之内完成仪器的安装和使用。因此，没能够形成一种全自动的在线监测以及无线传输的方案，只能够结合现场的实际情况，利用笔记本电脑以及测量机器人通过连接的方法实现数据的采集、运输和整理。通过无线通信器定时将自动监测的相关数据传输到办公室电脑中。在测量之前，要利用测量机器人提前学习测量的方式方法，并完成仪器设置。随后针对控制点的全站仪以及针对具体的基准点和监测点，根据实际的顺序逐一扫描并储存到电脑中。其中要注意的是，对于深基坑水位以及深层土体的位移和监测，要采用电子水位仪或使用人工测量的方法，将数据记录到Excel格式文件中，并连接导入电脑。实际的深层基坑土体位移数据控制在0.5米，记录为一个位移数据单位。周边的沉降观测的电子水准观测数据要采用具体的软件平差，再转化为点号加对应的高程值数据表。通过导入，数据库中能够记录每个周期的三维坐标情况、水位数据、高程数据等等，更能够实现数据的快速储存和处理。在收集数据、展开监测数据分析以后发现，在2021年2月的基坑开挖到2022年3月地下结构施工完成，不论是支护桩顶部水平或是竖向位移，监测点均处于十分稳定的状态。其他的监测点的竖向位移也没有明显的超越情况产生。检测人员在该项目的周围一些外围的建筑物或者是街道、管线等等分别设置监测点，利用二等水准的方法记录初始数据。随着基坑开挖的深度增加，定期了解各个监测点，集中发现各个监测点的沉降量均在合理的范围内，没有超出实际要求的情况，也说明了在深基坑开挖过程中，项目周边的沉降处于稳定的状态，没有明显异常。

（四）处理与反馈

第一点，全部的检测方法均按照基坑检测方法规定的各项限差予以检测。根据调查的情况进行数据修正、平差计算，统计各点的变化量和累计变化量，形成观测报告和变化情况曲线图。在计算后对各种测量检查点分别进行回归计算，求出其精度最大的回归方程，并作出理论研究与预报，推算出变化的规律，可从中确定施工方式的合理和可靠性。

第二点，随着工程建设的推进，监控工作各建设阶段宜穿插实施。要实现监控能随时指挥施工，应适时把处理数据编制成报告反映给技术人员。采取预警监控法根据变化速率完成安全信息反馈，当监控数据达到预警阈值并超出累积限值时，监控人员将在当天的报告中标记出，并适时地向施工和监理单位做出报告。之后每天完成一次的报告总结，完成周报。

四、结论

总而言之，深基坑最直接而高效的检测方式为计算几何量法。当观测准确度要求不高时，也可直接利用电子全站仪进行观测地基的三维变形；精度要求较高时，可采用几何水准法来检测地基的下沉与膨胀，采用安装收敛速度计或使用全站仪构建无接触变形监测网，来检测地基三维变化与坑壁收敛。利用地基检测降低了工程建设的盲目性，可以及时发现建筑过程中的反常以及警示，从而确保了地基的安全施工，具有十分理想的经济效益和社会效益。

参考文献

[1] 张悦. 地铁车站深基坑施工第三方监测的管理与技术[J]. 徐州建筑职业技术学院学报， 2005， 5(002):22-25.

[2] 张悦. 地铁站深基坑施工实施第三方监测的技术与管理方案[J]. 广东土木与建筑， 2005(2):3-4.

[3] 李彦朋. 地铁站深基坑施工实施第三方监测的技术与管理研究[J]. 绿色环保建材， 2021(008):000-001.

[4] 刘帅. 深基坑施工特点，环境影响，防治措施及监测[J]. 房地产导刊， 2015， 000(033):165-166.