淺議深基坑工程監測技術及要求

鄧斌

摘要：簡述了深基坑工程監測的工作內容，重點說明支護結構監測和周圍環境監測的方法,提出基坑監測工作要求，對深基坑工程監測技術做一個小結。

關鍵詞：深基坑工程監測技術要求

中圖分類號：TV551.4 文獻標識碼：A文章編號：

引言

隨著我國城市建設高峰的到來，高層建筑、市政道路、立交橋地鐵工程、市政污水排放工程、地下商業街、人防工程等越來越多，這些工程建設均要開挖深基坑，基坑的面積和深度向大而深方向發展。土體性質、地下水情況及工程周圍環境等的復雜性，根據地質勘察資料參數來確定的設計和施工方案，含有許多的不確定因素，因此，對在基坑工程施工過程中的支護結構位移及內力、地下水位、周圍建筑物位移等的監測已成保證工程建設安全進行必不可少的重要環節。

1.基坑監測現狀

基坑監測技術應用較廣泛，絕大多數深基坑工程都進行了施工過程中的監測，通過設定監測項目的報警值，保障基坑工程、周圍建筑物及地下管線的安全。但是，目前大多數的基坑監測工作只是起到了保障基坑工程安全進行的作用，并未將監測成果進行全面的利用。目前多數監測人員，僅僅是機械的進行著收集資料和提交數據報表，判斷是否超過控制值以報警，未結合施工和地質情況對監測成果進行深入的理論分析，導致花費大量人力物力進行的監測工作不能真正發揮優化設計和及時反饋指導施工的積極作用。

2.支護結構監測

2.1墻頂位移監測

擋土墻樁墻頂位移常用經緯儀和全站儀監測。其原理為：應用水平角全圓方向觀測法，測出各點水平角度，然后計算出各點水平位移。其特點為測試簡單，費用低，數據量適用。在樁墻頂冠梁上布置測點，其位置和數量根據基坑側壁安全等級及周圍建筑物和地下管線可能受影響的程度而定。對于重要基坑，一般沿地下連續墻或樁頂每隔10～15m布置一個測點。在現場建立的半永久性測站要求妥善保護，基準點設在便于觀測，不受施工影響的場地，基準點宜做成深埋式。基坑開挖期間，開挖期間必須1次/1天，根據基坑監測級別及監測數據變化量，必要時還要加測頻率。

2.2 傾斜監測

支護結構沿基坑深度方向傾斜常用測斜儀監測，也可采用全站儀觀測。在樁身或地下連續墻中埋設測斜管，測斜管底端插入樁墻底以下，使用測斜儀由底到頂逐段測量管的斜率，從而得到整個樁身水平位移曲線。固定式測斜儀是將測頭固定埋設在結構物內部的固定點上；活動式測斜儀先埋設帶導槽的測斜管，間隔一定時間將測頭放入管內沿導槽滑動測定斜度變化，計算水平位移。

2.3 支護結構應力監測

用鋼筋應力計或混凝土應變計沿樁身鋼筋、冠梁和腰梁中較大應力斷面處監測主鋼筋應力或混凝土應變，對監測應力和設計值進行比較，判斷樁身、冠梁、腰梁內應力是否超過設計值。

2.4 支撐結構應力監測

對于鋼支撐，在支撐施加預應力前，將鋼筋應力計焊接在鋼管外壁。對于混凝土支撐，在鋼筋籠綁扎時，將鋼筋計焊接在主鋼筋上，隨基坑開挖，量測支撐軸力的變化。

2.5 錨桿錨固力監測

為保證錨桿張拉時達到設計的預應力值，必須進行超張拉，通過在錨頭位置安裝錨固力傳感器，測定錨桿鎖定時的錨固力及開挖過程中錨固力的變化，從而確定錨桿是否處于正常工作狀態、是否達到極限破壞狀態。測力計有電阻應變計式，也有鋼弦式，一般采用鋼弦式測力計。

2.6 土壓力測試

擋土樁側土壓力采用沿擋土樁側壁土體中埋設土壓力傳感器進行測試。采用鋼弦式或電阻應變式壓力盒。在埋設主動側土壓力盒時，其敏感膜應對準樁后，應施加較大的初壓力，否則可能測不到主動土壓力變化的全過程，甚至測不到數據。在埋設被動側土壓力盒時，其敏感膜面應對準樁前，不宜施加較大的初壓力，否則后期土壓力值超量程。

2.7 土體孔隙水壓力測試

孔隙水壓力計，是監測地下土體應力和水壓力變化的手段。土體孔隙水壓力采用振弦式孔隙水壓力計測試，用數字式鋼弦頻率接收儀測讀數據。

3.基坑工程現場監測的要求

在基坑工程中，基坑工程的監測應與施工過程密切配合，根據施工速度，對監測到內力或變形的絕對值及變化速率進行認真分析，根據需要調整監測的時間間隔，必要時進行跟蹤檢測。應將檢測結果及響應的施工工序、工況記錄及時提供給施工管理人員。當監測數據超過警戒指標時，應不失時機地采取相應的技術措施。對重要而復雜地工程，應選擇適當范圍進行信息化施工。在施工監測中，運用反分析方法優化后續施工。在基坑工程中，確定各監測項目的警戒線和允許值是一項十分嚴肅的工作。它不僅是設計計算的重要基礎，同時也是確定合理施工流程、保證周圍環境安全的主要依據。監測項目的警戒值應根據基坑自身的特點、監測目的、周圍環境的要求，結合當地工程經驗并和有關部門協商綜合確定。確定預警值的方法主要有3種。

3.1參照相關規范和規程的規定值。我國各地方標準中對基坑工程預警值的規定多為最大允許位移或變形值。

3.2經驗類比值。經驗類比值是根據大量工程實踐經驗積累而確定的預警值，如基坑內降水或基坑開挖引起的基坑外水位下降不得超過1000mm，每天發展不得超過500mm；基坑開挖中引起的立柱樁隆起或沉降不得超過10mm，每天發展不得超過2mm。

3.3設計預估值。基坑和周圍環境的位移與變形值是為了基坑和周圍環境的安全需要在設計和監測時嚴格控制的，而圍護結構和支撐的內力、錨桿拉力等，則是在滿足以上基坑和周圍環境的位移與變形控制值的前提下由設計計算得到的，因此，圍護結構和支撐內力、錨桿拉力等應以設計預估值為確定預警值的依據，一般將預警值確定為設計允許最大值的80%。

3.4基坑工程在開挖和支撐施工過程中的力學效應是從各個側面同時展現出來的，因此監測方案設計時應充分考慮各項監測內容間監測結果的互相印證、互相檢驗，從而對監測結果有全面正確的把握。

3.5監測點布設應合理，能埋的測點應在工程開工前埋設完成，應盡量減少對結構的正常受力的影響,在工程正式開工前，各項靜態初始值應測取完畢。

3.6監測數據的可靠性取決于測試元件安裝或埋設的可靠性、監測儀器的精度以及監測人員的素質。監測數據真實性要求所有數據必須以原始記錄為依據，原始記錄任何人不得更改、刪除。

3.7監測數據需在現場及時計算處理，計算有問題可及時復測，盡量做到當天報表當天出。因為基坑開挖是一個動態的施工過程，只有保證及時監測，才能有利于及時發現隱患，及時采取措施。

3.8對重要監測項目，應按照工程具體情況預先設定預警值和報警制度，預警值應包括變形或內力量值及其變化速率。

3.9監測數據必須填寫在為該項目專門設計的表格上。工程結束后，應對監測數據，尤其是對報警值的出現進行分析，繪制曲線圖，并編寫工作報告。

4.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和預測的方法，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一地下土層、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，以便及時采取安全補救措施。

5.結束語

在深基坑的施工過程中，為了對基坑工程的安全性和對周圍環境的影響有全面的了解，需要對基坑開挖到下一個施工工況時的受力和變形的數值和趨勢進行預測，確保基坑支護結構和相鄰建筑物的安全。在出現異常情況時及時反饋，并采取必要的工程應急措施，甚至調整施工工藝或修改設計參數，同時積累工作經驗，為提高基坑工程設計和施工的整體水平提供依據。因此，在施工過程中對基坑支護結構、基坑周圍土體和相鄰建筑物進行全面、系統的監測，是非常重要的。

參考文獻:

1. 胡楚旺.深基坑支護施工監測技術淺析［J］.陜西建筑,2010,(7):42～44.

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3. 夏才初、李永盛著.地下工程測試理論與監測技術［M］.上海：同濟大學出版社.1999.8.