淺析建筑工程中基坑工程的監(jiān)測方法

王平

（中鐵隧道集團合福八標項目經理部，安徽 黃山 245000）

雖然人們在基坑開挖和基坑支護結構設計過程中，為了保證基坑的安全，通常都會采用了一系列的技術措施，但依然有很多基坑事故發(fā)生，事故發(fā)生主要表現(xiàn)為基坑大面積滑坡、支護體系崩潰、水平位移過大、支護結構過分傾斜、基坑周邊土體變形過大、支護結構和被支護土體達到破壞狀態(tài)、基坑底回彈或隆起過大、鄰近建筑物傾斜或開裂甚至倒塌等等。當基坑工程事故發(fā)生，就會給國家和人民的生命財產安全帶來巨大的損失，而且還會產生不良的社會影響。

1 監(jiān)測目的

在深基坑開挖施工過程中，對建筑物、土體、道路、構筑物、地下管線等周圍環(huán)境和支護結構的位移、應力、沉降、傾斜、開裂和對地下水位的動態(tài)變化、土層孔隙水壓力變化等，借助儀器設備或其他一些手段進行綜合監(jiān)測，就是深基坑開挖監(jiān)測。

在開挖前期，對土體變位動態(tài)等各種行為表現(xiàn)進行監(jiān)測，通過大量巖土信息的提取，及時比較勘察出監(jiān)測結果和預期設計的性狀差別，分析評價原設計成果，對現(xiàn)行施工方案的合理性進行判斷，有效預測下階段施工中可能出現(xiàn)的新情況，此時可以借助修正巖土力學參數(shù)和反分析方法計算來完成預測。為了能為后期開挖方案和步驟提出有用的建議，就需要合理和優(yōu)化組織施工提供可靠信息，從而能夠及時預報施工過程中可能會出現(xiàn)的險情；當有異常情況發(fā)生時，應及時采取一定的工程措施，防止問題事故的發(fā)生，以確保工程安全。

2 監(jiān)測內容

2.1 周圍環(huán)境監(jiān)測

周圍環(huán)境監(jiān)測主要包括：鄰近構筑物、地下管網、道路等設施變形的監(jiān)測，鄰近建筑物的傾斜、裂縫和沉降發(fā)生時間、過程的監(jiān)測，表層和深層土體水平位移、沉降的監(jiān)測，坑底隆起監(jiān)測，樁側土壓力測試，土層孔隙水壓力測試，地下水位監(jiān)測。具體監(jiān)測項目的選定需要綜合考慮工程地質和水文地質條件、周圍建筑物及地下管線、施工連受和基坑工程安全等級情況。

2.2 支護體系監(jiān)測

支護體系監(jiān)測主要包括：支護結構沉降監(jiān)測，支護結構傾斜監(jiān)測，支護體系應力監(jiān)測，支護結構頂部水平位移監(jiān)測，支護體系受力監(jiān)測，支護體系完整性及強度監(jiān)測。

3 監(jiān)測儀器

通常情況下，基坑的監(jiān)測是需要借助一些設備的，一般使用的儀器主要包含以下幾種：

3.1 測斜儀：該儀器主要用在支護結構、土體水平位移的觀測中。

3.2 水準儀和經緯儀：該設備主要用在測量地下管線、支護結構、周圍環(huán)境等方面的沉降和變位。

3.3 深層沉降標：用于量測支護結構后土體位移的變化，以判斷支護結構的穩(wěn)定狀態(tài)。

3.4 土壓力計：用于量測支護結構后土體的壓力狀態(tài)是主動、被動還是靜止的，或測量支護結構后土體的壓力的大小、變化情況等，來檢驗設計中的判斷支護結構的位移情況和計算精確度。

3.5 孔隙水壓力計：為了能夠較為準確的判斷坑外土體的移動，可用該儀器來觀測支護結構后孔隙水壓力的變化情況。

3.6 水位計：為了檢驗降水效果就可以采用該儀器來量測支護結構后地下水位的變化情況。

3.7 鋼筋應力計：為了判斷支撐結構是否穩(wěn)定，使用該設備來量測支撐結構的彎矩、軸力等。

3.8 溫度計：溫度對基坑有較大影響，為了能計算由溫度變化引起的應力，則需要將溫度計和鋼筋應力計一起埋設在鋼筋混凝土支撐中。

3.9 混凝土應變計：要計算相應支撐斷面內的軸力，則需要采用混凝土應變計以測定支撐混凝土結構的應變。

3.10 低應變動測儀和超聲波無損檢測儀：用來檢測支護結構的完整性和強度。

無論是哪種類型的監(jiān)測儀器，在埋設前，都應從外觀檢驗、防水性檢驗、壓力率定和溫度率定等幾方面進行檢驗和率定。應變計、應力計、孔隙水壓力計、土壓力盒等各類傳感器在埋設安裝之前都應進行重復標定；水準儀、經緯儀、測斜儀等除須滿足設計要求外，應每年由國家法定計量單位進行檢驗、校正，并出具合格證。

由于監(jiān)測儀器設備的工作環(huán)境大多在室外甚至地下，而且埋設好的元件不能置換，因此，選用時還應考慮其可靠性、堅固性、經濟性以及測量原理和方法、精度和量程等方面的因素。

4 監(jiān)測方法

施工前，應對周圍建筑物和有關設施的現(xiàn)狀、裂縫開展情況等進行調查，并作詳細記錄；也可拍照、攝像作為施工前的檔案資料。對于同一工程，監(jiān)測工作應固定觀測人員和儀器，采用相同的觀測方法和觀測線路，在基本相同的情況下施測。

基準點應在施工前埋設，經觀測確定其已穩(wěn)定時方可投入使用；基準點一般不少于2個，并設在施工影響范圍外，監(jiān)測期間應定期聯(lián)測以檢驗其穩(wěn)定性。為了能有效確保其在整個施工期間都能夠正常使用，在整個施工期內都應該采取一定的保護措施。

在施工之前，應進行不少于兩次的初始觀測。而在開挖期間則每天一般觀測一次，在觀測值相對穩(wěn)定后則可適當降低觀測頻率。而當出現(xiàn)報警指標、觀測值變化速率加快或者出現(xiàn)危險事故征兆時，則應增加觀測次數(shù)。在布置觀測點時，要充分考慮深埋測點，其不能影響結構的正常受力的同時也不能削弱結構的變形剛度和強度，通常情況下為了便于監(jiān)測工作開始測量元件已進入穩(wěn)定的工作狀態(tài)時，深埋測點的埋設的提前量一般不少于30d。

5 支護結構頂部水平位移監(jiān)測

觀測點沿基坑周邊布置，一般埋設于支護結構圈梁頂部，支撐頂部宜適當選擇布點，觀測點精度為2mm。在監(jiān)測過程中，測點的布置和觀測間隔需要遵循一些原則，通常原則如下：

5.1 一般當間隔達到10～15m時則可布設一個監(jiān)測點；而在距周圍建筑物較近處、基坑轉折處等重要位置都應該適當加密布點。

5.2 在基坑開挖之初，只需每隔2～3d監(jiān)測一次，然而隨著開挖過程的不斷加深，應適當增加觀測次數(shù)，最好為1d一次觀測，在發(fā)生較大位移時，則需要每天1～2次的觀測。考慮到基坑開挖時，施工現(xiàn)場狹窄，測點常被阻擋等實際情況，在有條件的場地，可以采用視準線法比較方便。

6 支護結構傾斜監(jiān)測

在監(jiān)測支護結構傾斜時，通常采用測斜儀進行監(jiān)測。由于支護結構受力特點、周圍環(huán)境等因素的影響，需要在關鍵地方鉆孔布設測斜管，并采用高精度測斜儀進行監(jiān)測。根據支護結構在各開挖施工階段傾斜變化情況，應該及時提供支護結構沿深度方向水平位移隨時間變化的曲線，測量精度為1mm。

設置在支護結構的測斜點間距一般為20～30m，每邊不宜少于2個。測斜管埋置深度一般是基坑的開挖深度的2倍，當埋設在支護墻內時，則應該同支護墻深度相同，當埋設在土內時，宜大于支護墻埋深5～10m。埋入的測斜管應保持豎直，并使一對定向槽垂直于基坑邊。在測斜管放置于支護結構后，一般用中細砂回填支護結構與孔壁之問的孔隙，最好用膨脹土、水泥、水按1：1：6．25的比例混合回填。目前。工程中使用最多的是滑移式測斜儀，其一般測點間距是探頭本身的長度相同，因而通常認為沿整個測斜孔量測結果是連續(xù)的，或者在基坑開挖過程中，及時在支護結構側面布設測點并采用光學經緯儀觀測支護結構傾斜。

[1]郭詩惠.建筑工程施工技術[M].上海：同濟大學出版社，2009.

[2]李仙蘭.建筑工程技術綜合[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[3]王成華.基礎工程學[M].天津：天津大學出版社，2002.