淺談深基坑工程監(jiān)測意義與方法

【摘 要】 隨著城市建設(shè)的發(fā)展，基坑開挖深度從最初的5～7m發(fā)展到目前最深的已達20m之多。基坑開挖過程會引起基坑周圍地層的移動，是一個典型的地下空間問題。基坑開挖在土體性質(zhì)、荷載效應(yīng)、施工環(huán)境等綜合影響下會引發(fā)地下土層、施工環(huán)境、鄰近建筑物、地下管線、地下設(shè)施的變化。因此對深基坑工程進行監(jiān)測是必不可少的施工環(huán)節(jié)，它能夠?qū)κ┕て鸬街匾闹笇ё饔貌p少施工風險。本文對深基坑監(jiān)測的意義與方法進行闡述。

【關(guān)鍵詞】 深基坑；意義與方法；動態(tài)監(jiān)測；信息化管理；

一、深基坑工程監(jiān)測的意義

深基坑工程除了進行常規(guī)項目監(jiān)測外還要對基坑周邊環(huán)境進行監(jiān)測，預警并防范過大位移、變形與工程事故的發(fā)生，更為重要的是通過監(jiān)測實現(xiàn)整個基坑工程的信息化施工，并及時洞察基坑工程在開挖過程中的穩(wěn)定性及其變形規(guī)律，為后續(xù)工程建設(shè)提供借鑒，因此深基坑工程監(jiān)測的意義主要有如下四方面：

（1）在基坑施工期間確保基坑圍護結(jié)構(gòu)和基底不產(chǎn)生過大的位移和變形，并動態(tài)監(jiān)控基坑開挖過程中的整體穩(wěn)定性，驗證復雜基坑全斷面穩(wěn)定分析和變形計算結(jié)果的可靠性。

（2）對基坑開挖影響范圍內(nèi)因基坑開挖誘發(fā)的樁基變位進行監(jiān)測，并結(jié)合理論分析和類似工程經(jīng)驗分析和驗證樁基對臨近基坑變形的敏感程度。

（3）實現(xiàn)信息化施工和管理，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時通報施工中出現(xiàn)的問題以便采取相應(yīng)的措施；同時利用理論和數(shù)值反分析工具，結(jié)合具體的施工工況及觀測數(shù)據(jù)預測預報下一步開挖和降水引起的圍護結(jié)構(gòu)位移、變形及地面沉降，用監(jiān)測數(shù)據(jù)和反分析相結(jié)合來指導施工以優(yōu)化確定下一工況的施工工藝和技術(shù)參數(shù)，從技術(shù)上防患于未然。

（4）將現(xiàn)場測量結(jié)果用于信息化反饋優(yōu)化設(shè)計，使設(shè)計達到優(yōu)質(zhì)安全、經(jīng)濟合理、施工快捷的目的。

二、深基坑工程監(jiān)測的內(nèi)容及方法

1、監(jiān)測內(nèi)容

深基坑工程監(jiān)測的內(nèi)容主要有以下幾個方面：地下管線、地下設(shè)施、地面道路和建筑物的沉降、位移；圍護樁地下樁體的側(cè)向位移（樁體測斜）、圍護樁頂?shù)某两岛退轿灰疲粐o樁、水平支撐的應(yīng)力變化；基坑外側(cè)的土體側(cè)向位移（土體測斜）；坑外地下土層的分層沉降； 基坑內(nèi)、外的地下水位監(jiān)測；地下土體中的土壓力和孔隙水壓力；基坑內(nèi)坑底回彈監(jiān)測。

2、監(jiān)測點的布設(shè)

監(jiān)測點布設(shè)合理才能經(jīng)濟有效，監(jiān)測項目的選擇必須根據(jù)工程的需要和基底的實際情況而定。監(jiān)測點位置布設(shè)主要如下：（1）沉降、位移觀測點應(yīng)直接安裝在被監(jiān)測的物體上；（2）測斜管（測地下土體、圍護樁體的側(cè)向位移）的安裝：測斜管應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況，埋設(shè)在那些比較容易引起塌方的部位，一般按平行于基坑圍護結(jié)構(gòu)以20～30m的間距布設(shè)；圍護樁體測斜管應(yīng)在圍護樁體澆灌混凝土時放入；地下土體測斜管的埋設(shè)須用鉆機鉆孔，放入管子后再用黃砂填實孔壁，用混凝土封固地表管口，并在管口加帽或設(shè)井框保護。測斜管的埋設(shè)要注意十字槽須與基坑邊垂直；（3）基坑在開挖前必須要降低地下水位，但在降低地下水位后有可能引起坑外地下水位向坑內(nèi)滲漏，地下水的流動是引起塌方的主要因素，所以地下水位的監(jiān)測是保證基坑安全的重要內(nèi)容。水位監(jiān)測管的埋設(shè)應(yīng)根據(jù)地下水文資料，在含水量大和滲水性強的地方，在緊靠基坑的外邊以20～30m的間距平行于基坑邊埋設(shè)，埋設(shè)方法與地下土體測斜管的埋設(shè)相同；（4）分層沉降管的埋設(shè)也與測斜管的埋設(shè)方法相同。埋設(shè)時須注意波紋管外的銅環(huán)不要被破壞；一般情況下，銅環(huán)每1m放一個比較適宜。基坑內(nèi)也可用分層沉降管來監(jiān)測基坑底部的回彈，當然基坑的回彈也可用精密水準測量法解決；（5）土壓力計和孔隙水壓力計，是監(jiān)測地下土體應(yīng)力和水壓力變化的手段。對環(huán)境要求比較高的工程都須安裝。孔隙水壓力計的安裝，也須用到鉆機鉆孔，在孔中可根據(jù)需要按不同深度放入多個壓力計，再用干燥粘土球填實，待粘土球吸足水后，便將鉆孔封堵好了。土壓力計要隨基坑圍護結(jié)構(gòu)施工時一起安裝，注意它的壓力面須向外并根據(jù)力學原理，壓力計應(yīng)安裝在基坑的隱患處的圍護樁的側(cè)向受力點。這兩種壓力計的安裝，都須注意引出線的編號和保護；（6）應(yīng)力計是用于監(jiān)測基坑圍護樁體和水平支撐受力變化的儀器。它的安裝也須在圍護結(jié)構(gòu)施工時請施工單位配合安裝，一般選方便的部位，選幾個斷面，每個斷面裝二只壓力計，以取平均值，應(yīng)力計必須用電纜線引出并編號。

3、監(jiān)測頻率

深基坑工程的監(jiān)測頻率如下：（1）為了保證測量精度，基坑開挖前測讀2～3次初始數(shù)據(jù)；（2）圍護結(jié)構(gòu)施工期間每3～7天測1次；（3）基坑開挖期間一般每天觀測1次；（4）底板混凝土澆筑完畢后改為每3～7天測量1次；（5）樁基變位監(jiān)測視開挖標高及實際情況隨時監(jiān)測；（6）實際測量頻率可根據(jù)最近兩次測量情況而定，當觀測值相對穩(wěn)定時，可適當降低觀測頻率；當達到報警指標或觀測值變化速率加快或出現(xiàn)危險事故征兆時，應(yīng)加密觀測以及時地掌握基坑變形情況，確保基坑和環(huán)境構(gòu)筑物的穩(wěn)定與安全。

4、動態(tài)監(jiān)控與信息化施工

基坑開挖期間，根據(jù)大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用理論和數(shù)值反分析工具預測預報下一步開挖和降水引起的圍護結(jié)構(gòu)位移和變形及地面沉降的發(fā)展，隨時掌握圍護結(jié)構(gòu)的位移和地面沉降情況，及時預報施工中出現(xiàn)的問題，判斷結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生變位的原因信息化指導施工，為有關(guān)單位研究對策和采取措施提供依據(jù)，防止過大變形和沉降的發(fā)生，確保結(jié)構(gòu)本身及周圍環(huán)境的安全是尤為重要的。

施工監(jiān)測和信息化施工要以施工監(jiān)測、滲流、變形和沉降計算以及經(jīng)驗方法相結(jié)合為特點。與地面工程不同，在地下工程設(shè)計施工過程中，勘察、設(shè)計、施工等諸多環(huán)節(jié)允許有交叉、反復。在初步地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上根據(jù)經(jīng)驗方法或通過力學計算進行預設(shè)計，初步選定支護參數(shù)。然后，還須在施工過程中根據(jù)監(jiān)測所獲得的關(guān)于地層穩(wěn)定性和支護系統(tǒng)力學和工作狀態(tài)及對周圍環(huán)境影響程度的信息，對施工過程和支護參數(shù)進行調(diào)整。施工實踐表明，對于設(shè)計所作的這種調(diào)整和修改是十分必要和有效的。

5、監(jiān)測報警指標

（1）基坑圍護墻水平位移和沉降：累計不超過30mm，每天發(fā)展部不得超過2mm；

（2）坑外地面沉降：累計不超過30mm，每天發(fā)展不得超過2mm；

（3）基坑圍護墻和周圍土體測斜：對于僅存在基坑本身安全的測試時，最大位移一般取50mm，每天發(fā)展不超過3mm。若測斜曲線上出現(xiàn)明顯的折點變化，也應(yīng)作出報警處理；

（4）樁基位移：視樁基允許位移確定；

（5）臨近建筑物位移：沉降或水平位移均不超過30mm，每天發(fā)展不得超過2mm。

6、監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計與分析

（1）信息化施工反分析結(jié)果。根據(jù)監(jiān)測資料，結(jié)合反分析原理，每個開挖工況后對下一階段的變形情況進行預測，當有危險時及時向業(yè)主及施工方提交計算報告并提出合理化建議。

（2）日報表。豎直和水平位移觀測表；土體、圍護墻測斜日報表；臨近建筑沉降測試日報表。

（3）監(jiān)測成果整理。①豎直及水平位移：豎直及水平位移觀測成果匯總表；代表性測點位移～時間關(guān)系曲線；代表性剖面的位移分布曲線。②土體和圍護墻體深部水平位移：各觀測孔內(nèi)各層土的水平位移總表；水平位移～深度關(guān)系曲線。③臨近建筑物：臨近建筑物各觀測點豎直位移總表；豎直位移～時間關(guān)系曲線。