天津濱海地區深基坑監測技術研究

天津城市建設發展迅速，深基坑工程日益增多。地處軟土地區的天津濱海新區基坑設計正沿著面積大、深度大、難度大的方向發展。基坑施工中，安全事故時有發生，基坑監測工作為基坑施工提供可靠的數據依據，是保障基坑安全的重要前提。

1 管線位移監測

有些單位對管線監測重視程度不夠，而監測人員對管線監測無從下手，往往將監測點位直接布設在路面上，用路面位移來代替管線位移，這種方法是不合理的，測得數據誤差很大。根據工作經驗和數據分析，監測人員首先要對基坑周圍管線進行普查，然后進行布點方案確定。布點方法可以采取以下2種形式：一是直接在地下管線上布點或在窨井、蓋頭、閥門上布點；二是采用模擬法布點，在管線正上方結構表面布設φ10 mm膨脹螺絲釘或管線上方開挖樣洞，埋入測點標志，澆搗混凝土至地面。

2 圍護樁地下樁體的側向位移

濱海新區軟土強度僅為市區的1/2左右，同樣深度及支護形式的基坑，軟土內支護樁深層位移要遠大于正常地層，軟土地區支護樁體測斜是保護支護樁不出現開裂的重要保證。樁體測斜的重點環節是測斜管的埋設。在軟土地區對采用SMW工法、LXK工法和采用支護樁施工工藝的測斜管埋設問題進行試驗研究。測斜管綁扎在支護樁鋼筋籠內測、連續墻鋼筋網片上或型鋼內槽彎角處，這種綁扎方法比較經濟可靠。外側土體測斜需用鉆機鉆孔埋管，放入管子后再用黃砂填實孔壁，密封好管口。測斜管的埋設要注意十字槽須與基坑邊垂直。測斜管埋設質量很重要，在下放灌混凝土導管和混凝土澆搗時，要有專業技術人員指導鉆機人員施工。

3 圍護樁頂的沉降和水平位移

樁頂沉降監測要采用高精度水準儀，可以選取獨立高程系統，按照二等水準測量要求進行監測。基準點設置要遠離基坑，至少布設3個點，組成互相檢測的閉合環，首次觀測要對基準點閉合環進行往返觀測，保證基準數據的穩定可靠。每次測前應對儀器i角進行檢測，i＜15〞。沉降觀測固定測量人員，固定測量儀器和固定路線的要求進行，以保證觀測精密。控制網及首次觀測可采用單程雙測站觀測，其后可采用單程單測站觀測，監測點必須構成閉合環。

每次監測時，首先要對3個起算基準點進行檢測，基準點間高差應≯0.5mm。每次觀測結束后，用微機程序按經典的嚴密方法進行平差計算，求出每個監測點的平差后高程和點位高程中誤差。最后填制《沉降監測報表》。

水平位移監測采用2〞級精度全站儀，用視準線法施測。對基坑圍護墻頂的某條邊，在兩端遠處各設置一個穩定基點，用經緯儀設測站于某一點，后視另一點，兩點之間形成一條基準線，觀測時在每一個監測點設置帶有刻度的占牌，正倒鏡兩側回測得每一個監測點的位移值，測量誤差≤±2mm。各監測點的初始值取3次觀測值的平均值。

4 圍護樁、水平支撐的軸力變化

通過軸力監測可及時了解圍護樁受力及其變化情況，準確判斷基坑圍護體系穩定情況和安全性。布點方案要嚴格遵循監測規范規定。

在開挖前一天測試鋼筋計的初始值。測試時用頻率接收儀與鋼筋計的電纜線接通，待頻率穩定后，該頻率值即為本次頻率測試值。以此方法逐個觀測鋼筋計的頻率，計算其支撐軸力、本次變化量、累計變化量。

5 坑外地下土層的分層沉降

軟土地區分層沉降的關鍵部位是分層沉降管的埋設，需要鉆孔下管，埋設時將磁力環按照設計位置固定在沉降管上，間距為1～2m處放置一個磁力環為宜。采用紙線綁扎磁力環比較好，紙線遇水自動軟化斷開。也可以倒放磁力環，當磁力環下放到預設位置后，向上拉，這樣將磁力環的三只腳直接扎入土中，然后回填砂子密實。倒放磁力環方法采用起來比較簡單方便，但要注意，可以下放時一定要定位準確。天津濱海地區鉆孔容易產生縮徑現象，下監測管要及時到位。等監測管埋設穩定后2 d左右，方可測量初始值。

6 基坑內外的地下水位監測

水位監測是通過測量基坑內外地下水位在基坑降水和基坑開挖過程中的變化情況，了解基坑圍護結構的止水效果，以及時發現和防止圍護結構滲漏、基坑外水土向坑內流失，是判斷基坑周邊環境安全性的主要依據之一。

軟土地區地下水連通性差，粉土層分布于巨厚淤泥質土層內，而且根據濱海新區地下水位常年監測資料顯示，潮汐作用對地下水位具有很大影響。

水位監測點位采用鉆機埋設水位管或者選取坑內外降水井作為監測點。在水位觀測井頂部選用一點，作為觀測井水位的基準點（與水準網點連測），在此基準點上，用厘米尺量測此點到井下液面的距離。采用水位計（儀器精度±1mm）觀測地下水位的變化。

初始值的測定在開工前2～3 d，在晴天連續測試水位取其平均值為水位初始值；遇雨天，在雨天后1～2 d測定初始值，以減小外界因素的影響。

7 地下土體中的土壓力和孔隙水壓力

土壓力測量包括靜止土壓力和被動土壓力。圍護結構側向土壓力的監測通常采用在樁墻迎土面埋設土壓力傳感器，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；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。在天津軟土地區，對環境要求高的工程上要埋設土壓力計，但實測的結果不是很理想，主要是元件埋設技術難度大。實踐經驗總結，可以用φ10mm鋼筋，焊接成一個梯子形狀框架，將土壓力盒按照埋設位置放置在梯子架上，然后用膠帶綁扎好，將導線引導地表。孔隙水壓力是測水的壓力。

8 基坑內坑底回彈監測

基底回彈是測定基坑開挖后，隨著基坑內土方的外運，基坑內土體對基底的壓力逐漸減小（卸載），而坑外土壓力增大，由于坑內外存在著土壓力差，從而使基底出現回彈現象。軟土基坑土體強度小、剛度小、易變形，基坑回彈量在相同深度的基坑要大于正常地層，因此采用磁性分層沉降儀進行回彈監測或者采用高精密水準測量。在基坑中央和距邊緣約1/4坑底寬度處以及其他變形特征位置設置觀測點。對方形圓形基坑，可按單向對稱布點；矩形基坑，可按縱橫向對稱布點；復合矩形基坑可多向布點。測量精度±1mm。基底回彈工作實施比較困難，主要是在土方開挖時，挖掘機取土和運輸車運土，經常破壞分層沉降管，使監測數據不連續。為此在土方開挖時，要制定嚴密的點位保護措施。

9 目測調查及裂縫觀察

基坑開挖前做好周圍構筑物外觀及基礎的調查，根據調查資料對構筑物進行評估。根據評估報告對測點布設進行調整，構筑物如有開裂之處要進行拍照。在基坑開挖過程中，密切觀察建筑物、地面、支護結構等出現的裂縫；觀察基坑滲、漏水狀況、基坑周圍地面超載狀況，并對這些裂縫和異況定期進行量測和記錄。基坑開挖后隨時觀察坑壁漏水，混凝土構件裂縫，基坑周圍地面開裂、下沉等情況。

10 變形和誤差理論分析

基坑監測工作，主要研究的是基坑的變形量和變形規律。基坑變形研究是基坑監測技術的核心內容，基坑變形系統是由三個元素構成的：變形來源、傳播途徑和保護對象。基坑開挖卸載引起圍護結構向基坑內的變形，圍護結構的變形引起其后面的土體位移以填充由于圍護結構變形而出現的土體損失并逐漸向離基坑更遠處的土體傳遞，在一定時間內傳遞到地面和建筑物處引起地面以及建筑物的沉降。而在剖析基坑變形規則同時，要加強監測過程中的誤差控制，以提高監測技術水平。基坑監測工作要求精度高，監測誤差主要來源于儀器誤差，基準點、監測元件埋設或安裝所造成的誤差，測量方法產生的誤差和計算方法的誤差。根據誤差分布規律，利用隨機標量的統計規律可以減小誤差。

11 結語

影響基坑支護體水平位移的主要因素是土方開挖；最大水平位移并非都出現在圍護體頂部；軟土地區基坑圍護的實際變形量遠遠大于一般基坑報警值，應從實際位移速率的控制上，科學制定位移變化報警值。完善基坑支護監測技術，應用開挖過程測試數據的電子快速反饋處理技術，實現信息化施工，使監測工作做到安全性、技術性和經濟性的統一。