基坑监测技术分析

基坑监测技术分析

杜家刚

广州市吉华勘测股份有限公司510000

摘要：随着我国现代化建设的飞速发展，城市基础设施建设特别是高层建筑和地下建筑物的增加，使地下空间利用需求大增。这些工程项目的出现使得建筑物地下深基坑的面积和深度向大而深的方向发展，在以往深基坑施工过程中，曾发生不少质量事故和事故隐患，这就对地下基坑设计和施工水平有了更高的要求。

关键词：深基坑；支护；监测技术

0引言

随着城市建设的发展，世界各大城市都对地下空间进行了不同用途的开发利用，如高层建筑多层地下室、地下铁道、地下商场以及多种地下民用和工业设施等。而基坑规模和开挖深度的增大使临时围护结构变形和稳定问题变得复杂和突出，成为工程界和市政管理部门十分关注的问题。一方面，平面尺寸和开挖深度的增大引发许多新问题，根据现有理论和经验难以解决；另一方面，随着城市各类建筑物密集程度增大，相邻环境、地下管线、地面交通对基坑开挖以及施工之后产生的变位和不利影响有更为严格的限制。因此，做好基坑工程监测，尤其是施工过程中的深基坑工程监测十分重要。

1基坑监测现状与不足

国内基坑监测技术主要是通过设定监测项目的控制值，超过控制值时及时通报相关单位采取应对措施，监测工作起到了保障基坑施工和周边环境安全的重要作用。采用的技术方法主要是利用近景摄影测量监测深基坑支护结构位移的新技术、基于人工神经网络的建筑物沉降预测、ＲBF神经网络在深基坑监测预测中的运用、非固定站二次基准差分法基坑监测技术、城市基坑工程施工控制及其环境监测和深基坑工程监测与控制等。通过大量阅读相关监测报告以及笔者的实际测量经验，发现大多数基坑监测仅仅只是采集监测数据，进行简单分析，判断测量值是否达到预警值却并没有将监测数据与基坑施工环境和周边环境结合分析。例如，施工工地基坑是否出现下沉、基坑隆起、开裂等肉眼可观测现象，施工工地周边环境是否出现较大变化，如道路沉降、房屋沉降等，从而导致了基坑监测没有达到实际作用，基坑事故屡见不鲜。笔者认为目前我国基坑监测的不足主要可以概括为以下三点：

①基坑监测方面的高素质高技术人才储备不足；

②监测工作未合理制定和规划，导致监测工作失去其预测性；

③缺乏数据分析软件和预测软件，许多时候都是人工对数据进行处理分析来进行预测导致易出现误差和问题。

2基坑监测的目的和内容

2.1基坑监测的目的

1）及时掌握基坑开挖、降水及施工过程中支护结构的实际状态（位移、倾斜变化值和变化速率等）及周边环境（建筑物、地下管道、道路）的变化情况，为基坑施工和周边环境的安全与稳定提供监控数据；

2）为基坑安全施工提供佐证，做到施工可预控性和防患于未然；

3）将现场测量结果及时反馈，做到信息化施工，使施工过程安全、经济、快捷；

4）将现场监测结果与理论预测值比较，以指导其它工程。

2.2基坑监测内容

基坑监测的内容主要有：围护与支撑结构监测、周围环境监测等。

2.2.1围护与支撑结构监测

1）围护结构顶部水平位移监测。围护结构顶部水平位移是围护结构变形最直观的体现，因此，该部位监测是深基坑监测工作中最重要的一个监测内容。监测时测点的布置和观测间隔应遵循以下原则：一般间隔5～8m布设一个监测点，在基坑转折处、距周围建筑物较近处等重要部位适当加密布点。基坑开挖初期，可每隔2～3天监测一次；随着开挖过程进行，可适当增加观测次数，以1天观测一次为宜。当位移较大时，每天观测1～2次。

2）围护结构倾斜监测。一般用测斜仪进行。根据围护结构受力特点及周围环境等因素，在关键地方钻孔布设测斜管，用高精度测斜仪进行监测。根据围护结构在各开挖施工阶段的倾斜变化，及时提供围护结构沿深度方向的水平位移随时间变化的曲线。目前工程中使用最多的是滑移式测斜仪。其基本原理是将测斜探头放入测斜管底部，提升电缆使测斜探头沿测斜管导槽滑动，自下而上每隔一定距离逐点量测每个测点相对于铅垂线的偏斜。测点间距一般就是探头本身长度，因而可以认为量测结果沿整个测斜孔是连续的。这样，同一量测点任何两次量测结果之差，即表示量测时间间隔围护结构在该点的角变位。根据这个角变位，利用简单的几何关系把它们换算成每个测点相对于测斜管基准点的水平位移。设置在围护结构中的测斜点，一般每边可设置1～3点，测斜管埋置深度一般为2倍基坑开挖深度。

3）围护结构沉降监测。用精密水准仪按常规方法对围护结构的关键部位进行沉降监测。

4）围护结构应力监测。用钢筋应力计对桩身钢筋和锁口梁钢筋中较大应力断面处的应力进行监测，以防围护结构的结构性破坏。

5）支撑结构受力监测。即对锚杆和钢筋混凝土及钢筋内支撑受力状况进行监测。对锚杆施工前进行锚杆现场拉拔试验，以求得锚杆容许拉力。施工过程中用锚杆测力计监测锚杆实际受力情况。对钢管支撑，可用压应力传感器或应变计等监测其受力状态的变化。

2.2.2周围环境监测

1）邻近建筑物沉降和倾斜监测。观测点布置根据建筑物体积、结构、工程地质条件、开挖方案等因素综合考虑，一般在建筑物角点、中点及周边设置，每栋建筑物观测点不少于8个。观测方法和观测精度与一般沉降观测相同。

2）邻近建筑物裂缝监测。对观测裂缝统一编号，每条裂缝至少布设两组（两侧各一个标志为一组）观测标志，裂缝宽度数据应精确至0.1mm，一组在裂缝最宽处，另一组在裂缝末端进行测绘。对裂缝观测日期、部位、长度、宽度进行详细记录。裂缝观测标志可用油漆平行性标志或用建筑胶粘贴金属片标志，也可采用在主要裂缝部位粘贴骑缝石膏条的简单方法进行观测。

3）邻近道路、管线变形监测。基坑开挖过程中，同时对邻近道路、管线等设施进行水平位移和沉降观测。基坑开挖时水平方向影响范围为1.52倍开挖深度，因此用于水平位移及沉降的控制点一般设置在基坑边2.5～3.0倍开挖距离以外，水平位移控制点可更远一些。

2.2.3其它

表层土体沉降、水平位移以及深层土体分层沉降和水平位移监测、桩侧土压力监测、坑底隆起监测、土层孔隙水压力测试、地下水位测试等。

3结语

随着城市建设的不断发展，基坑监测及其周边建筑物沉降观测越来越被人们所重视，然而因为我国基坑监测技术起步较晚，目前深基坑监测工作中监测成果反馈水平、信息化施工程度比较差。监测单位以及人员不应仅仅满足于收集监测数据，对数据仅仅进行简单处理，还应该用实际监测数据检验和发展设计理论，以达到设计优化的目的，节省工程投资。同时采用自动化监测系统，建立一种实时动态联系，真正实现信息化施工。

参考文献：

[1]GB50007-2002，建筑地基基础设计规范［S］．

[2]刘建航，侯学渊.基坑工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.

[3]GB/T15314-94，精密工程测量规范［S］．

[4]JGJ/T8-97，建筑变形测量规程［S］．

[5]吉华龙，邓浩，章丹峰，等．深基坑工程监测现状和发展［J］，建筑监督检测与造价，2008，1（1）：37－40．