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【摘 要】 文章概述了基坑变形的机理，以及基坑变形监测的目的、内容、所需仪器，并结合工程实例，分析了变形监测技术在建筑基坑工程中的应用。
【关键词】 建筑工程；基坑；变形监测
一、建筑基坑变形监测的意义
（一）提供实时动态信息
基坑开挖过程中，由于各种因素的影响，基坑和周边建筑物和设施一直处于不稳定状态，并且其变化和变形无规律可循，这就必须靠施工现场的监测数据来了解基坑的实时变化，为施工单位提供动态的监测数据，方便施工单位安排施工方案和进度。
（二）掌握基坑变形程度
根据监测得到的数据，可以及时了解基坑及周边建筑物和设施在施工过程中所受的影响及影响程度，发生的变形及变形程度，为施工单位提供变形系统资料，方便施工单位安排施工方案和进度。
（三）发现和预报险情
根据很多已发生的基坑安全事故的工程分析、统计可知，几乎所有事故的发生都是由于施工单位对基坑施工过程中的监测工作的不重视，从而造成较严重的工程事故，甚至造成人员伤亡事故。分析研究监测数据，可及时发现和预报险情及险情的发展程度，为设计方改进设计方案和施工方采取安全补救措施提供可靠依据。
二.基坑变形监测
（一）竖直沉降观测
一般用独立水准系作为沉降监测用的高程控制网，在离开基坑边缘现场3倍以上的距离土体处布设一组三个基准点进行互相校核。遇到深基坑采用由对磁敏性材料制成的探头及标尺的导线组成深层沉降仪。当磁性探头与深度钻孔中的圆环接触时，沉降仪发出蜂鸣声，此时即可测得圆环所在位置的高程数据。
（二）水平位移量监测
测站点应选在基坑的施工影响范围之外。初次观测时，须同时测取测站至各测点的距离，有了距离就可算出各测点的秒差，以后各次的观测只要测出每个测点的角度变化就可推算出各测点的位移量。观测次数和报警值与沉降监测相同，日变量大于3mm，累计变量大于35mm时，就应向有关方面报警。
（三）倾斜量监测
沿测斜套管内壁导槽由测斜探头滑轮渐渐下放到底，从下到上部测定每米该监测点的偏角值，再旋转探头180度，重复测量，完成一测回数据，推算各部位点的位移量。把测斜管埋设14天且开挖前取两个测回的平均值作为该测点的初始值，在正常施工时监测数据与初始值的差值即为该点累计水平位移量值，与上次数据的差值就是本次位移量。
（四）土压力和孔隙水压力监测
土体压力计和孔隙水压力计监测地下土体稳定性的重要手段，对于深基坑工程必须安装。按照工程不同的深度放置数个压力计，再用干燥的粘土粒填充密实，干土吸水后随即封堵钻孔，并随基坑围护施工时同时安装，安全隐患处必须安装。安装后2天测试初读数，基坑开挖时每3天至少监测一次，遇到异常，加密观测。
（五）基坑围护桩内力监测
基坑围护桩、水平支撑结构、立柱以及腰梁等水平内力监测采用应力计，安装应力计须在基坑围护结构施工时同时进行，选择位置一般在便于监测和有代表性的部位，每个断面成对安装，监测数据取平均值，每个应力计引线编号，便于监测。采集好数据及时作计算分析处理。
三、工程案例分析
某工程地下2层，用作地下停车库。基坑开挖深度（场内地面计起）平均8.25m，平面面积约5476m2，基坑周边长约329m。基坑支护结构形式为：①为防止边坡出现较大的变形，边坡支护采用刚度较好的“人工挖孔桩+预应力锚索”支护结构；②在支护桩外侧采用单排深层搅拌桩止水，防止基坑开挖引起四周地下水位下降，导致周边建筑物开裂并危及市政管线的安全；基坑侧壁安全等级为一级。
（一）水平位移监测
水平位移监测主要采用极坐标法。本项目支护结构顶部水平位移监测点沿基坑四周布设，共设20个，根据《工程测量规范》和JGJ/T897《建筑变形测量规程》中对水平位移变形测量的有关细则和二等水平位移测量精度要求进行。采用莱卡全站仪进行观测，在被测设的点位上可以安置棱镜的条件下，用极坐标法放样观测墩中心位置并检查是否稳定。在稳定的的前提下，以观测墩为基础对监测点进行变形监测，按计算的放样数据角度和距离测设点位。采取多个测回测量取其平均值减少角度误差；用多次观测法；对全站仪进行精密检定；选择在温度稳定，湿度变化不大的天气观测等，以减少测距误差。式中a、b分别为测距仪固定误差和比例误差。可见，位移点点位误差与观测距离和测角中误差均成正比例关系。
观测结果表明，基坑南侧A02测点的最大变形速率达0.2mm/d，整个监测过程最大位移量为A13测点的1.6mm，均超出设计报警值。由于此期间业主、监理及施工单位根据实际情况及时采取基坑周边禁止堆放超重荷载、局部加固等有效措施，位移量及变形速率开始减小，变形量未再继续发展。在土方开挖过程中，根据监测反映的情况采取一系列相应措施，基坑变形幅度不大，变形速率变缓且趋于穩定，最终监测到的最大位移量为A13N点的1.6mm。由最后1个监测周期数据可计算出各监测点的变形速率均小于0.1mm/d，说明基坑水平变形微小，基坑已趋于稳定。由于作业员细心观测，点位中误差均在毫米级水平，达到了监测的要求。
（二）沉降观测
沉降观测采用工程测量方法，监测仪器使用精密电子水准仪，观测精度为0.3mm，观测时按照精密水准测量（国家二等水准测量）的技术要求进行。观测路线要固定，观测时要前后视距相等，采用后一前一前后的观测顺序，测站数尽可能为偶数，一个测站调焦一次，前后视距用钢尺丈量，往返观测形成闭合环线，闭合差限差为± （n为测站数）。
沉降监测基点为标准水准点（高程已知），监测时通过测得各监测点与水准点（基点）的高差h，可得到各监测点的标准高程Ht，然后与上次测得的高程值进行比较，其差值△H即为该测点的沉降值。
四.提高监测精度的要点及应急监测的措施
1、监测精度及所采取的技术措施
沉降观测及水位观测采用DINI12电子水准仪，水平位移观测采用2秒级全站仪。监测精度要求如下：水平位移和沉降观测监测精度按《建筑变形测量规程》（JGJ 8-2007）二级变形测量等级要求执行，其精度要求为：
（1）沉降观测
①水准测量测站观测高差中误差M0=±0.5mm。
②水准闭合路线，闭合差fw=±1.0（n为测站数）。
（2）水平位移观测
①水平位移观测观测坐标中误差为±3.0 mm。
②测角中误差为±2.0"。
③距离量测精度为1/5000。
2、技术措施
（1）为了确保各项监测项目的精度，投产的仪器必须按规定内容检查标定其主要技术指标，仪器检查合格后方能使用，并做记录归档。遇特殊情况（如受震、受损）随时检查、标定。不合格仪器坚决不能投入使用。
（2）水准测量采用闭合环或往返闭合观测方法。
（3）观测数据不能随意涂改。
（4）各监测项目变形量或测量值接近报警值时，及时报警，并提醒业主及有关单位注意。
总结语：
随着城市建设的高速发展，高层建筑越来越多，基坑工程施工朝着开挖深、工作面窄、周边房屋及地下管线近的特点发展。深基坑施工时，要加强基坑支护结构、土体、相邻（构）筑物等全面系统监测，动态掌握其安全性和对周围环境的影响，一旦出现异常及时报警，快速采取有效措施，确保工程安全。
参考文献：
[1] 古伟洪.阐述深基坑施工的测量[J].施工技术与运用， 2010.
[2] 金枝，王阳峰，宣鉴江.某深基坑开挖监测分析[J].建筑与工程，2011.
[3] 高再良.基于工程测量实践的城市测绘工程质量控制技术研究[J].科技资讯，2012（12）.
【关键词】 建筑工程；基坑；变形监测
一、建筑基坑变形监测的意义
（一）提供实时动态信息
基坑开挖过程中，由于各种因素的影响，基坑和周边建筑物和设施一直处于不稳定状态，并且其变化和变形无规律可循，这就必须靠施工现场的监测数据来了解基坑的实时变化，为施工单位提供动态的监测数据，方便施工单位安排施工方案和进度。
（二）掌握基坑变形程度
根据监测得到的数据，可以及时了解基坑及周边建筑物和设施在施工过程中所受的影响及影响程度，发生的变形及变形程度，为施工单位提供变形系统资料，方便施工单位安排施工方案和进度。
（三）发现和预报险情
根据很多已发生的基坑安全事故的工程分析、统计可知，几乎所有事故的发生都是由于施工单位对基坑施工过程中的监测工作的不重视，从而造成较严重的工程事故，甚至造成人员伤亡事故。分析研究监测数据，可及时发现和预报险情及险情的发展程度，为设计方改进设计方案和施工方采取安全补救措施提供可靠依据。
二.基坑变形监测
（一）竖直沉降观测
一般用独立水准系作为沉降监测用的高程控制网，在离开基坑边缘现场3倍以上的距离土体处布设一组三个基准点进行互相校核。遇到深基坑采用由对磁敏性材料制成的探头及标尺的导线组成深层沉降仪。当磁性探头与深度钻孔中的圆环接触时，沉降仪发出蜂鸣声，此时即可测得圆环所在位置的高程数据。
（二）水平位移量监测
测站点应选在基坑的施工影响范围之外。初次观测时，须同时测取测站至各测点的距离，有了距离就可算出各测点的秒差，以后各次的观测只要测出每个测点的角度变化就可推算出各测点的位移量。观测次数和报警值与沉降监测相同，日变量大于3mm，累计变量大于35mm时，就应向有关方面报警。
（三）倾斜量监测
沿测斜套管内壁导槽由测斜探头滑轮渐渐下放到底，从下到上部测定每米该监测点的偏角值，再旋转探头180度，重复测量，完成一测回数据，推算各部位点的位移量。把测斜管埋设14天且开挖前取两个测回的平均值作为该测点的初始值，在正常施工时监测数据与初始值的差值即为该点累计水平位移量值，与上次数据的差值就是本次位移量。
（四）土压力和孔隙水压力监测
土体压力计和孔隙水压力计监测地下土体稳定性的重要手段，对于深基坑工程必须安装。按照工程不同的深度放置数个压力计，再用干燥的粘土粒填充密实，干土吸水后随即封堵钻孔，并随基坑围护施工时同时安装，安全隐患处必须安装。安装后2天测试初读数，基坑开挖时每3天至少监测一次，遇到异常，加密观测。
（五）基坑围护桩内力监测
基坑围护桩、水平支撑结构、立柱以及腰梁等水平内力监测采用应力计，安装应力计须在基坑围护结构施工时同时进行，选择位置一般在便于监测和有代表性的部位，每个断面成对安装，监测数据取平均值，每个应力计引线编号，便于监测。采集好数据及时作计算分析处理。
三、工程案例分析
某工程地下2层，用作地下停车库。基坑开挖深度（场内地面计起）平均8.25m，平面面积约5476m2，基坑周边长约329m。基坑支护结构形式为：①为防止边坡出现较大的变形，边坡支护采用刚度较好的“人工挖孔桩+预应力锚索”支护结构；②在支护桩外侧采用单排深层搅拌桩止水，防止基坑开挖引起四周地下水位下降，导致周边建筑物开裂并危及市政管线的安全；基坑侧壁安全等级为一级。
（一）水平位移监测
水平位移监测主要采用极坐标法。本项目支护结构顶部水平位移监测点沿基坑四周布设，共设20个，根据《工程测量规范》和JGJ/T897《建筑变形测量规程》中对水平位移变形测量的有关细则和二等水平位移测量精度要求进行。采用莱卡全站仪进行观测，在被测设的点位上可以安置棱镜的条件下，用极坐标法放样观测墩中心位置并检查是否稳定。在稳定的的前提下，以观测墩为基础对监测点进行变形监测，按计算的放样数据角度和距离测设点位。采取多个测回测量取其平均值减少角度误差；用多次观测法；对全站仪进行精密检定；选择在温度稳定，湿度变化不大的天气观测等，以减少测距误差。式中a、b分别为测距仪固定误差和比例误差。可见，位移点点位误差与观测距离和测角中误差均成正比例关系。
观测结果表明，基坑南侧A02测点的最大变形速率达0.2mm/d，整个监测过程最大位移量为A13测点的1.6mm，均超出设计报警值。由于此期间业主、监理及施工单位根据实际情况及时采取基坑周边禁止堆放超重荷载、局部加固等有效措施，位移量及变形速率开始减小，变形量未再继续发展。在土方开挖过程中，根据监测反映的情况采取一系列相应措施，基坑变形幅度不大，变形速率变缓且趋于穩定，最终监测到的最大位移量为A13N点的1.6mm。由最后1个监测周期数据可计算出各监测点的变形速率均小于0.1mm/d，说明基坑水平变形微小，基坑已趋于稳定。由于作业员细心观测，点位中误差均在毫米级水平，达到了监测的要求。
（二）沉降观测
沉降观测采用工程测量方法，监测仪器使用精密电子水准仪，观测精度为0.3mm，观测时按照精密水准测量（国家二等水准测量）的技术要求进行。观测路线要固定，观测时要前后视距相等，采用后一前一前后的观测顺序，测站数尽可能为偶数，一个测站调焦一次，前后视距用钢尺丈量，往返观测形成闭合环线，闭合差限差为± （n为测站数）。
沉降监测基点为标准水准点（高程已知），监测时通过测得各监测点与水准点（基点）的高差h，可得到各监测点的标准高程Ht，然后与上次测得的高程值进行比较，其差值△H即为该测点的沉降值。
四.提高监测精度的要点及应急监测的措施
1、监测精度及所采取的技术措施
沉降观测及水位观测采用DINI12电子水准仪，水平位移观测采用2秒级全站仪。监测精度要求如下：水平位移和沉降观测监测精度按《建筑变形测量规程》（JGJ 8-2007）二级变形测量等级要求执行，其精度要求为：
（1）沉降观测
①水准测量测站观测高差中误差M0=±0.5mm。
②水准闭合路线，闭合差fw=±1.0（n为测站数）。
（2）水平位移观测
①水平位移观测观测坐标中误差为±3.0 mm。
②测角中误差为±2.0"。
③距离量测精度为1/5000。
2、技术措施
（1）为了确保各项监测项目的精度，投产的仪器必须按规定内容检查标定其主要技术指标，仪器检查合格后方能使用，并做记录归档。遇特殊情况（如受震、受损）随时检查、标定。不合格仪器坚决不能投入使用。
（2）水准测量采用闭合环或往返闭合观测方法。
（3）观测数据不能随意涂改。
（4）各监测项目变形量或测量值接近报警值时，及时报警，并提醒业主及有关单位注意。
总结语：
随着城市建设的高速发展，高层建筑越来越多，基坑工程施工朝着开挖深、工作面窄、周边房屋及地下管线近的特点发展。深基坑施工时，要加强基坑支护结构、土体、相邻（构）筑物等全面系统监测，动态掌握其安全性和对周围环境的影响，一旦出现异常及时报警，快速采取有效措施，确保工程安全。
参考文献：
[1] 古伟洪.阐述深基坑施工的测量[J].施工技术与运用， 2010.
[2] 金枝，王阳峰，宣鉴江.某深基坑开挖监测分析[J].建筑与工程，2011.
[3] 高再良.基于工程测量实践的城市测绘工程质量控制技术研究[J].科技资讯，2012（12）.