淺談深基坑監測技術

摘要：深基坑工程不僅工程規模逐漸擴大，而且施工條件，包括工程地質條件和水文地質條件等越來越復雜，出于環保和可持續發展戰略的需要，施工對周圍環境影響的限制越來越嚴，因管理不善或設計、施工技術落后等原因造成的事故和問題逐年增多，不僅造成了重大的人員和物質損失，而且嚴重影響了工期，有的甚至會產生非常棘手的遺留問題。為了保證深基坑工程施工質量，在保證工程自身穩定的同時，又兼顧周邊環境的安全，因此要在施工過程中進行現場監測。

關鍵詞：深基坑；意義；布設

1 引言

隨著城市建設的發展，廣東佛山市區的地價日趨昂貴。向空中求發展、向地下深層要土地便成了建筑商追求經濟效益的常用手段。在建筑工程市場上，三層的地下室已是司空見慣，隨之而來的基坑施工的開挖深度也從最初的5～7m發展到目前最深已達15m，地鐵的深度更是超過了15m。從80年代以來，我國從深圳的第一座深基坑設計施工至今，已積累了豐富的理論和實踐經驗。當初深度達到5m的就被定義為深基坑，而今天，可被定義為深基坑的深度則應為7m以上。由于地下土體性質、荷載條件、施工環境的復雜性，單單根據地質勘察資料和室內土工試驗參數來確定設計和施工方案，往往含有許多不確定因素，尤其是對于復雜的大中型工程或環境要求嚴格的項目，對在施工過程中引發的土體性狀、環境、鄰近建筑物、地下設施變化的監測已成了工程建設必不可少的重要環節。當前，基坑監測與工程的設計、施工同被列為深基坑工程質量保證的三大基本要素。

2 深基坑監測的意義

深基坑的理論研究和工程實踐告訴我們，理論、經驗和監測相結合是指導深基坑工程的設計和施工的正確途徑。對于復雜的大中型工程或環境要求嚴格的項目，往往難從以往的經驗中得到借鑒，也難以從理論上找到定量分析、預測的方法，這就必定要依賴于施工過程中的現場監測。首先，靠現場監測提供動態信息反饋來指導施工全過程，并可通過監測數據來了解基坑的設計強度，為今后降低工程成本指標提供設計依據。第二，可及時了解施工環境——地下土層、地下管線、地下設施、地面建筑在施工過程中所受的影響及影響程度。第三，可及時發現和預報險情的發生及險情的發展程度，為及時采取安全補救措施充當耳目。

3 深基坑監測的內容

深基坑施工，必須要有一定的圍護結構用以擋土、擋水。圍護設施必須安全有效。淺基坑的圍護結構以前常用的是鋼板樁或混凝土板樁；深基坑則大多采用現場澆灌的地下連續墻結構或排樁式灌注樁結構，并配以混凝土攪拌樁或樹根樁止水。開挖時，坑內必須抽去地下水，7～15m深的基坑，中間必須配二到三道水平支撐，水平支撐采用鋼管式結構或鋼筋混凝土結構。圍護結構必須安全可靠，并能確保施工環境穩定。從經濟角度來講，好的圍護設計應把安全指標取在臨界點附近，再靠現場監測提供的動態信息反饋來調整施工方案。

以下內容是監測目前能夠做到的也是應該做到的項目：

（1）地下管線、地下設施、地面道路和建筑物的沉降、位移。

（2）圍護樁地下樁體的側向位移（樁體測斜）、圍護樁頂的沉降和水平位移。

（3）圍護樁、水平支撐的應力變化。

（4）基坑外側的土體側向位移（土體測斜）。

（5）坑外地下土層的分層沉降。

（6）基坑內、外的地下水位監測。

4 測點的布設

測點布設合理方能經濟有效。監測項目的選擇必須根據工程的需要和基地的實際情況而定。在確定測點的布設前，必須知道基地的地質情況和基坑的圍護設計方案，再根據以往的經驗和理論的預測來考慮測點的布設范圍和密度。

原則上，能埋的測點應在工程開工前埋設完成，并應保證有一定的穩定期，在工程正式開工前，各項靜態初始值應測取完畢。沉降、位移的測點應直接安裝在被監測的物體上，只有道路地下管線若無條件開挖樣洞設點，則可在人行道上埋設水泥樁作為模擬監測點，此時的模擬樁的深度應稍大于管線深度，且地表應設井蓋保護，不止于影響行人安全；如果馬路上有管線設備（如管線井、閥門等）的話，則可在設備上直接設點觀測。

測斜管（測地下土體、圍護樁體的側向位移）的安裝：測斜管應根據地質情況，埋設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構以20～30m的間距布設；圍護樁體測斜管應在圍護樁體澆灌混凝土時放入；地下土體測斜管的埋設須用鉆機鉆孔，放入管子后再用黃砂填實孔壁，用混凝土封固地表管口，并在管口加帽或設井框保護。

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，所以地下水位的監測是保證基坑安全的重要內容；水位監測管的埋設應根據地下水文資料，在含水量大和滲水性強的地方，在緊靠基坑的外邊，以20～30 m的間距平行于基坑邊埋設，埋設方法與地下土體測斜管的埋設相同。

分層沉降管的埋設也與測斜管的埋設方法相同。埋設時須注意波紋管外的銅環不要被破壞；一般情況下，銅環每1m放一個比較適宜。

土壓力計和孔隙水壓力計，是監測地下土體應力和水壓力變化的手段。對環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構施工時一起安裝，注意它的壓力面須向外；并根據力學原理，壓力計應安裝在基坑的隱患處的圍護樁的側向受力點。

應力計是用于監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構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；應力計必須用電纜線引出，并編好號。

5 數據觀測

位移監測點的觀測一般最常用的方法是偏角法.同樣，測站點應選在基坑的施工影響范圍之外。外方向的選用應不少于3點，每次觀測都必須定向，為防止測站點被破壞，應在安全地段再設一點作為保護點，以便在必要時作恢復測站點之用。初次觀測時，須同時測取測站至各測點的距離，有了距離就可算出各測點的秒差，以后各次的觀測只要測出每個測點的角度變化就可推算出各測點的位移量。

地下水位、分層沉降的觀測，首次必須測取水位管管口和分層沉降管管口的標高。從而可測得地下水位和地下各土層的初始標高。在以后的工程進展中，可按需要的周期和頻率，測得地下水位和地下各土層標高的每次變化量和累計變化量。

測斜管的管口必須每次用經緯儀測取位移量，再用測斜儀測取地下土體的側向位移量，再與管口位移量比較即可得出地下土體的絕對位移量。位移方向一般應取直接的或經換算過的垂直基坑邊方向上的分量。應力、水壓力、土壓力的變量的報警值同樣由設計人員確定。

6 結束語

監測工程是一項競爭頗為激烈的項目。特別是廣東，由于房產市場仍較興旺，監測有一定的市場，盡管深基坑在我國也有十多年的施工歷史，但至今并末形成一定的理論規范，設計者的依據仍然都是地質勘探資料和室內土工試驗參數，再用經典力學理論來推算設計指標；其中，一方面是，復雜的地下環境被理想化和模式化了；另一方面，為了工程安全，各類設計安全指標往往取得很大，這樣，就大大加大了工程的投資。所以，好的設計方案，把指標取值定位在臨界點上，在施工中，再靠監測的動態信息反饋來保證施工安全；這樣的方案，應該講是最經濟有效的。然而，目前的建筑市場上的投資者并不都理解這一點。他們往往拉掉監測或減少監測內容和次數來降低自己的投資支出。名符其實的抓了芝麻丟了西瓜。