【摘 要】深基坑工程由于受多種因素的影響，已成為巖土工程中的重點和難點。為確?；影踩?，除了對深基坑的圍護支撐設計和施工方案充分論證外，另一個重要方面是制定出周密而又系統(tǒng)化的基坑監(jiān)測及周圍道路管線、相鄰建筑物的監(jiān)測方案，實行信息化施工，即以監(jiān)測數(shù)據(jù)指導旋工。

【關鍵詞】深基坑工程；現(xiàn)場監(jiān)測

近年來，隨著我國經(jīng)濟水平和城市建設的迅速發(fā)展，開發(fā)和利用地下空間日顯重要。國內(nèi)興建了許多大型地下設施，如城市地鐵、地下商場、污水處理工程、過江隧道工程等。伴隨著深基坑工程規(guī)模和深度的不斷加大，開挖深度超過10m的基坑已屬常見，地鐵車站的開挖深度達20m。大量深基坑工程的出現(xiàn)迫切需要監(jiān)測技術理論的迸一步提高，深基坑工程正確、科學的監(jiān)測設計，配合切實有效的信息化施工管理，對確?；又ёo結構和環(huán)境安全及加快工程建設進度至關重要。

1 基坑工程現(xiàn)場監(jiān)測的主要目的

由于基坑的復雜性，在基坑施工過程中，只有對其圍護結構、周圍土體和相鄰建筑物進行綜合、系統(tǒng)的監(jiān)測，才能對工程情況有全面地了解，確保工程順利進行。旋工監(jiān)測的任務是配合施工過程動態(tài)測量圍護結構變形及受力的變化情況，把測量結果及時反饋于施工過程，指導基坑開挖和支護結構施工，保證基坑支護結構和相鄰建筑物的安全，總結施工經(jīng)驗，為完善設計提供依據(jù)?，F(xiàn)場監(jiān)測是確保實際施工安全可靠進行的必要和有效手段，對于驗證原設計方案和局部進行調(diào)整施工參數(shù)、積累數(shù)據(jù)、總結經(jīng)驗、改進和提高設計水平具有相當?shù)膶嶋H指導意義。

2 基坑工程現(xiàn)場監(jiān)測技術

2.1 國內(nèi)的基坑工程現(xiàn)場監(jiān)測內(nèi)容

基坑開挖期間施工現(xiàn)場監(jiān)測的內(nèi)容分為兩大部分，即支護結構本身（圍護結構）的穩(wěn)定性和相鄰環(huán)境（周圍環(huán)境）的變化。

（1）圍護結構的主要監(jiān)測內(nèi)容：圍護結構完整性及強度監(jiān)測；圍護結構項部水平位移監(jiān)測；圍護結構傾斜監(jiān)測；圍護結構沉降監(jiān)測；圍護結構應力監(jiān)測。

（2）周圍環(huán)境監(jiān)測

周圍環(huán)境的監(jiān)測主要包括：鄰近建筑物沉降、傾斜和裂縫發(fā)生時間及發(fā)展過程的監(jiān)測；鄰近構筑物、道路、地下管網(wǎng)等設施變形監(jiān)測；表層土體沉降、水平位移以及深層土體分層沉降和水平位監(jiān)測；樁側土壓力監(jiān)測；坑底隆起監(jiān)測；土層孔隙水壓力測試；地下水位測試。

2.2 基坑工程監(jiān)測方法

2.2.1 圍護與支撐結構監(jiān)測

（1）圍護結構項部水平位移監(jiān)測。圍護結構項部水平位移是圍護結構變形最直觀的體現(xiàn)，因此，圍護結構頂部水平位移的監(jiān)測也就成了深基坑監(jiān)測工作中最重要的一個監(jiān)測項目。

（2）圍護結構傾斜監(jiān)測。圍護結構傾斜監(jiān)測一般用測斜儀進行。根據(jù)圍護結構受力特點及周圍環(huán)境等因素，在關鍵地方鉆孔布設測斜管，用高精度測斜儀進行監(jiān)測，以根據(jù)圍護結構在各開挖旌工階段傾斜變化及時提供圍護結構沿深度方向水平位移隨時間變化曲線。目前工程中使用最多的是滑移式測斜儀。

（3）圍護結構沉降監(jiān)測。用精密水準儀按常規(guī)方法對圍護結構關鍵部位進行沉降監(jiān)測。

（4）圍護結構應力監(jiān)測。圍護結構應力監(jiān)測就是用鋼筋應力計對樁身鋼筋和鎖口梁鋼筋中較大應力斷面處應力進行監(jiān)測，以防圍護結構的結構性破壞。

（5）支撐結構應力監(jiān)測。支撐結構受力監(jiān)測就是對錨桿和鋼筋混凝土及鋼筋內(nèi)支撐受力狀況進行監(jiān)測。對錨桿旋工前應進行錨桿現(xiàn)場拉拔試驗，以求得錨稈容許拉力。施工過程中用錨桿測力計監(jiān)測錨桿實際受力情況，對鋼管支撐可用壓應力傳感器或應變計等監(jiān)測其受力狀態(tài)變化。

2.2.2 周圍環(huán)境監(jiān)測

（l）鄰近建筑物沉降和傾斜監(jiān)測。觀測點布置應根據(jù)建筑物體積、結構、工程地質條件、開挖方案等因素綜合考慮，一般在建筑物角點、中點及周邊設置，每棟建筑物觀測點不少于8個，觀測方法和觀測精度與一般沉降觀測相同。

（2）鄰近建筑物裂縫監(jiān)測。對觀測裂縫統(tǒng)一編號，每條裂縫至少應布設兩組（兩側各一個標志為一組）觀測標志，裂縫寬度數(shù)據(jù)應精確至0.lmm，一組在裂縫最寬處，另一組在裂縫末端進行測繪。

（3）鄰近道路、管線變形監(jiān)測基坑開挖過程中，應同時對鄰近道路、管線等設旋進行水平位移和沉降觀測，基坑開挖時水平方向影響范圍為1.5倍～2倍開挖深度，因此用于水平位移及沉降的控制點一般應設置在基坑邊2.5倍～3.0倍開挖距離以外，水平位移控制點后方向可更遠一些。

（4）地下水位測試。一般通過監(jiān)測井監(jiān)測，監(jiān)測井布置較為隨意，只要設置在止水帷幕以外即可。監(jiān)測井不必埋設很深，井底標高一般在常年水位以下4m～5m即可。

（5）土體分層沉降和水土壓力測試。應布置在圍護結構體系中受力有代表性的位置，土體分層沉降和空隙水壓力計測孔應緊鄰圍護樁墻埋設，土壓力盒應盡量在施工圍護樁墻時埋設在土體與圍護樁墻的接觸面上。

（6）土體回彈。深大基坑的回彈量對基坑本身和鄰近建筑物都有較大影響，因此需做基坑回彈監(jiān)測。在基坑中央和距坑底邊緣1/4坑底寬度處及特征變形點必須設置監(jiān)測點，方形、圓形基坑可按單向對稱布點，矩形基坑可按縱橫向布點，復合矩形基坑可多向布點，地質情況復雜時可適當增加點數(shù)。

（7）環(huán)境監(jiān)測。環(huán)境監(jiān)測的范圍是基坑開挖3倍深度以內(nèi)的區(qū)域，建筑物以沉降觀測為主，測點應布設在墻角、樁身等部位，應能充分反映建筑物各部分的不均勻沉降。

2.3 基坑工程現(xiàn)場監(jiān)測的要求

在基坑工程中，基坑工程的監(jiān)測應與施工過程密切配合，根據(jù)施工速度，對監(jiān)測到內(nèi)力或變形的絕對值及變化速率進行認真分析，根據(jù)需要調(diào)整監(jiān)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(jiān)測數(shù)據(jù)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(jiān)測中，運用反分析方法優(yōu)化后續(xù)施工。在基坑工程中，確定各監(jiān)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(huán)境安全的主要依據(jù)。監(jiān)測項目的警戒值應根據(jù)基坑自身的特點、監(jiān)測目的、周圍環(huán)境的要求，結合當?shù)毓こ探?jīng)驗并和有關部門協(xié)商綜合確定。確定預警值的方法主要有3種。

（1）參照相關規(guī)范和規(guī)程的規(guī)定值。我國各地方標準中對基坑工程預警值的規(guī)定多

為最大允許位移或變形值。

（2）經(jīng)驗類比值。經(jīng)驗類比值是根據(jù)大量工程實踐經(jīng)驗積累而確定的預警值，如基坑內(nèi)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(fā)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(fā)展不得超過2mm。

（3）設計預估值?；雍椭車h(huán)境的位移與變形值是為了基坑和周圍環(huán)境的安全需要在設計和監(jiān)測時嚴格控制的，而圍護結構和支撐的內(nèi)力、錨桿拉力等，則是在滿足以上基坑和周圍環(huán)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(nèi)力、錨桿拉力等應以設計預估值為確定預警值的依據(jù)，一般將預警值確定為設計允許最大值的80%。

3 監(jiān)測信息反饋程序

完整的信息反饋系統(tǒng)對于保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的合理有效利用，為施工方案的調(diào)整提供可靠依據(jù)具有重要意義。首先，采集監(jiān)測數(shù)據(jù)時，要保證數(shù)據(jù)的真實可靠；其次，對取得的數(shù)據(jù)，應用數(shù)理統(tǒng)計的方法和各種表格及曲線對數(shù)據(jù)進行整理和分析；最后，將整理后的數(shù)據(jù)匯總成周報表和月報表，定時交付監(jiān)理方。另外，對于監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)的例外情況要特別對待處理，并及時向監(jiān)理方匯報及提出建議。具體監(jiān)測信息管理流程如下圖1所示：

取得各種監(jiān)測資料后，需及時進行處理，排除儀器、讀數(shù)等操作過程中的失誤，剔除和識別各種粗大、偶然和系統(tǒng)誤差，避免漏測和錯測，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性和完整性，采用計算機進行監(jiān)控量測資料的整理和初步定性分析工作。

（1）數(shù)據(jù)整理

把原始數(shù)據(jù)通過一定的方法，如按大小的排序用頻率分布的形式把一組數(shù)據(jù)分布情況顯示出來，進行數(shù)據(jù)的數(shù)字特征值計算，離群數(shù)據(jù)的取舍。

（2）插值法

在實測數(shù)據(jù)的基礎上，采用函數(shù)近似的方法，求得符合測量規(guī)律而又未實測到的數(shù)據(jù)。

（3）采用統(tǒng)計分析方法對監(jiān)測結果進行回歸分析

尋找一種能夠較好反映監(jiān)測數(shù)據(jù)變化規(guī)律和趨勢的函數(shù)關系式，對下一階段的監(jiān)測物理量進行預測，防忠于未然。如預測最終位移值，預測結構物的安全性，并據(jù)此確定工程技術措施等。因此，對每一測點的監(jiān)測結果要根據(jù)管理基準和位移變化速率等綜合判斷結構和建筑物的安全狀況，并編寫周、月匯總報表，及時反饋指導旋工，調(diào)整施工參數(shù)，達到安全、快速、高效施工之目的。

4 深基坑監(jiān)測的意義

深基坑的理論研究和工程實踐告訴我們，理論、經(jīng)驗和監(jiān)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(huán)境要求嚴格的項目，往往難從以往的經(jīng)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(xiàn)場監(jiān)測。首先，靠現(xiàn)場監(jiān)測提供動態(tài)信息反饋來指導施工全過程，并可通過監(jiān)測數(shù)據(jù)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(jù)。第二，可及時了解施工環(huán)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(fā)現(xiàn)和預報險情的發(fā)生及險情的發(fā)展程度，以便及時采取安全補救措施。

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