張若雨 王金濤 黃俊

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信息化施工條件下的深基坑監(jiān)測(cè)及結(jié)果分析

張若雨 王金濤 黃俊

上海勘察設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司，上海 200000

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的推進(jìn)，越來(lái)越多的建（構(gòu)）筑開始向縱向空間發(fā)展，超大超深基坑不斷刷新紀(jì)錄，同時(shí)也對(duì)基坑工程提出更高的要求?；釉陂_挖施工過程中由于受基坑開挖區(qū)域地質(zhì)條件、開挖深度及面積、周圍環(huán)境、支護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及施工方法等諸多因素影響，基坑支護(hù)體系的變形是不可避免的。為了解基坑開挖過程中支護(hù)體系的受力和變形，對(duì)某深基坑邊坡水平位移和豎向位移、圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平和豎向位移、圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移、支撐軸力、周邊地表豎向位移、周邊建筑物水平位移及豎向位移、立柱樁豎向位移等進(jìn)行系統(tǒng)的信息化監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：圍護(hù)結(jié)構(gòu)和內(nèi)支撐的受力和變形均滿足要求，對(duì)周圍環(huán)境影響較小，基坑整體穩(wěn)定。

信息化；深基坑；監(jiān)測(cè)；變形；結(jié)果

1 工程概述

馬鞍山鄭蒲港鐵路牛屯河特大橋橋址區(qū)起始端與既有淮南鐵路并行跨牛屯河、X016縣道，合蕪高速公路等，全長(zhǎng)16.34?km。穿越區(qū)地質(zhì)多為雜填土、黏土、泥巖、泥質(zhì)砂巖。本次基坑監(jiān)測(cè)位置為牛屯河特大橋連續(xù)梁主墩43#墩、44#墩，基坑施工為鋼板樁圍堰方法，鋼板樁圍堰為矩形輪廓，長(zhǎng)為11.0?m，寬為15.5?m，基坑深度為9?m，鋼板樁嵌入平臺(tái)頂以下14.5?m，圍堰內(nèi)部采用三層內(nèi)支撐，見圖1。

圖1 基坑支護(hù)剖面圖

1.1 監(jiān)測(cè)特點(diǎn)

（1）時(shí)效性?；颖O(jiān)測(cè)通常有鮮明的時(shí)間性。隨著工程的開展，基坑的變形是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過程。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性對(duì)于基坑整體穩(wěn)定具有重要意義。因此深基坑施工中根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)整監(jiān)測(cè)范圍和監(jiān)測(cè)頻率。在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化異常、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到報(bào)警等異常情況時(shí)，必須提高監(jiān)測(cè)頻率。

（2）高精度?；邮┕ぶ械谋O(jiān)測(cè)采用檢定合格且在檢定合格期內(nèi)的高精度儀器。

1.2 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括：（1）基坑周邊地表豎向位移；（2）基坑坑底隆起；（3）圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移；（4）基坑周邊建筑物豎向位移和傾斜；（5）圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部豎向位移和水平位移；（6）坑外水位；（7）支撐軸力等。

監(jiān)測(cè)內(nèi)容取決于工程本身的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、周邊環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、地質(zhì)條件復(fù)雜程度等。具體施工中應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，結(jié)合工程實(shí)際情況委托具備相應(yīng)資質(zhì)的第三方監(jiān)測(cè)單位進(jìn)行監(jiān)測(cè)。施工前應(yīng)編制好監(jiān)測(cè)方案，報(bào)總監(jiān)理工程師審批，監(jiān)測(cè)時(shí)按審批的方案進(jìn)行布點(diǎn)，實(shí)施監(jiān)測(cè)，并及時(shí)提交監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)[1]。

2 深基坑監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀

我國(guó)目前進(jìn)行深基坑監(jiān)測(cè)作業(yè)時(shí)，主要是進(jìn)行監(jiān)測(cè)項(xiàng)目控制值的合理設(shè)定，但相關(guān)數(shù)據(jù)超過控制值之后立即上報(bào)，相關(guān)單位以此為基礎(chǔ)采取相關(guān)措施。監(jiān)測(cè)單位的工作價(jià)值在于對(duì)周邊環(huán)境和基坑施工安全風(fēng)險(xiǎn)的把控。我國(guó)目前進(jìn)行深基坑監(jiān)測(cè)工作中存在以下幾點(diǎn)問題。首先，在進(jìn)行基坑監(jiān)測(cè)工作中高素質(zhì)人才存在一定程度的缺乏，參與項(xiàng)目監(jiān)測(cè)人員素質(zhì)參差不齊，導(dǎo)致不能對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)全面系統(tǒng)分析和做出及時(shí)正確的反應(yīng)；其次，在監(jiān)測(cè)工作中，沒有合理規(guī)劃工作計(jì)劃，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)工作不能達(dá)到預(yù)期效果。最后，有些工程存在低價(jià)中標(biāo)的現(xiàn)象，導(dǎo)致參與監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的人員和儀器設(shè)備都不能滿足項(xiàng)目的最低要求，從而無(wú)法進(jìn)行日常的監(jiān)測(cè)工作。

3 信息化施工條件下的深基坑監(jiān)測(cè)及結(jié)果

3.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容及監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

3.1.1 邊坡及圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部的水平和豎向位移監(jiān)測(cè)

采用全站儀和水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測(cè)，布置于邊坡頂?shù)乃胶拓Q向位移測(cè)點(diǎn)共12個(gè)，測(cè)點(diǎn)編號(hào)為B1～B12。布置于冠梁頂?shù)膰o(hù)結(jié)構(gòu)水平和豎向位移測(cè)點(diǎn)共14個(gè)，編號(hào)為W1～W14。

測(cè)點(diǎn)利用長(zhǎng)5?cm帶帽鋼釘直接布置在新澆筑的圍護(hù)頂部冠梁上，并作明顯的標(biāo)記，見圖2。

圖2 埋設(shè)方法示意圖

3.1.2 圍護(hù)樁深層水平位移監(jiān)測(cè)

因?yàn)樯鲜鰞?yōu)化問題試圖盡量減小需要的緩沖器的數(shù)量，而許多緩沖器調(diào)整次數(shù)很少甚至沒有調(diào)整.如圖5所示，其中節(jié)點(diǎn)代表了緩沖器，連接線代表了觸發(fā)器之間的邏輯連接.

采用埋設(shè)測(cè)斜管，監(jiān)測(cè)基坑開挖過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)在各深度上的水平位移。在預(yù)留的支護(hù)結(jié)構(gòu)體內(nèi)測(cè)斜孔中放置固定式測(cè)斜儀，同時(shí)將傳感導(dǎo)線接入無(wú)線測(cè)量模塊，通過GPRS通信模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)控。布置于支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)的深層水平位移測(cè)斜的監(jiān)測(cè)孔共8個(gè)，編號(hào)為X1～X8。

測(cè)點(diǎn)采用綁扎法埋設(shè)。見圖3，圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工時(shí)：將測(cè)斜管通過直接綁扎固定在圍護(hù)結(jié)構(gòu)鋼筋籠上，測(cè)斜管與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的鋼筋籠基本等深，埋設(shè)時(shí)應(yīng)保證讓一組導(dǎo)槽垂直于圍護(hù)結(jié)構(gòu)，另一組平行于圍護(hù)結(jié)構(gòu)，并在接頭及端頭處做好保護(hù)，防止泥漿等雜物進(jìn)入。冠梁及第一道混凝土支撐開始綁扎鋼筋時(shí)：將測(cè)斜管接長(zhǎng)至冠梁頂以上5～10?cm，并做好密封及保護(hù)。

圖3 監(jiān)測(cè)孔埋設(shè)方法示意圖

監(jiān)測(cè)原理見圖4。

圖4 測(cè)斜儀工作原理示意圖

計(jì)算公式如下：

3.1.3 支撐軸力監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面按設(shè)計(jì)文件及規(guī)范要求，設(shè)置在支撐受力較大或在整個(gè)支撐系統(tǒng)中起控制作用的支撐上，每層支撐的內(nèi)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)不應(yīng)少于每層支撐數(shù)量的10%，且不少于3個(gè)。每層支撐軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置同第一道支撐測(cè)點(diǎn)保持在同一豎向剖面。

鋼管支撐軸力：支撐的軸力采用軸力計(jì)（又稱為反力計(jì)）直接測(cè)量。將軸力計(jì)支架焊于鋼管橫撐一端，架設(shè)橫撐時(shí)將軸力計(jì)放入支架內(nèi)，并保護(hù)好引線。

埋設(shè)方法示意圖見圖5、圖6：

圖5

鋼支撐軸力監(jiān)測(cè)也可以采用軸力計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其計(jì)算方法如下：

3.1.4 坑外潛水水位監(jiān)測(cè)

根據(jù)多項(xiàng)工程經(jīng)驗(yàn)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)止水效果不佳時(shí)，坑外地下水位下降往往比周邊建筑沉降影響快，坑外水位監(jiān)測(cè)可檢測(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)止水效果。

根據(jù)設(shè)計(jì)文件，坑外潛水水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)沿基坑邊并距圍護(hù)墻2?m布設(shè)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平距離40?m左右，孔深約10?m。測(cè)點(diǎn)編號(hào)：DSW-1～DSW-8。

坑外潛水水位監(jiān)測(cè)，根據(jù)降水設(shè)計(jì)方案中坑外潛水水位觀測(cè)孔成孔要求進(jìn)行成孔并觀測(cè)。

3.1.5 周邊地表豎向位移剖面監(jiān)測(cè)

為了監(jiān)控基礎(chǔ)施工對(duì)周圍土體的影響范圍，擬在基坑施工期間布設(shè)垂直于基坑圍護(hù)邊的坑外地表豎向位移剖面監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

每組豎向位移剖面從基坑圍護(hù)外側(cè)5?m算起，按5?m、5?m、10?m的間距分別設(shè)置3個(gè)豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，共計(jì)布設(shè)10組剖面，30個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

3.2 基坑智能云監(jiān)測(cè)

智能云監(jiān)測(cè)采用嵌入式技術(shù)，采集電阻應(yīng)變、位移、溫度等傳感器數(shù)據(jù)，可選擇定時(shí)、連續(xù)、觸發(fā)等多種采集模式，進(jìn)行無(wú)線傳輸，實(shí)現(xiàn)快速接入、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和歷史數(shù)據(jù)隨時(shí)調(diào)取。采用“一對(duì)多”的方式，即一個(gè)系統(tǒng)配置庫(kù)對(duì)應(yīng)多個(gè)對(duì)象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)的分布式，海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案。云監(jiān)測(cè)終端匯接基坑上的傳感器，將采集的數(shù)據(jù)編碼成統(tǒng)一的格式，再通過無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至云計(jì)算數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)匯聚層部署有數(shù)據(jù)整合和海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的分庫(kù)存儲(chǔ)與管理。應(yīng)用層發(fā)布各種云監(jiān)測(cè)模塊，模塊采用HTML5開發(fā)技術(shù)，可在PC端和各種智能終端設(shè)備上使用。用戶可以在系統(tǒng)界面向云監(jiān)測(cè)終端發(fā)送指令，對(duì)終端進(jìn)行診斷，并控制現(xiàn)場(chǎng)傳感器的數(shù)據(jù)采集，上述檢測(cè)數(shù)據(jù)和分析結(jié)果均采用信息化手段獲得。

基坑智能云監(jiān)測(cè)就是在基坑開挖期間，根據(jù)大量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用理論、經(jīng)驗(yàn)和數(shù)值反演分析預(yù)測(cè)下一步開挖引起的圍護(hù)結(jié)構(gòu)及土體變形的發(fā)展趨勢(shì)，隨時(shí)掌握圍護(hù)結(jié)構(gòu)和土體的位移情況，及時(shí)通報(bào)施工中出現(xiàn)的問題，為指導(dǎo)施工提供依據(jù)，確保結(jié)構(gòu)本身及周圍環(huán)境的安全。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過合理的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移、周邊地表豎向位移、水位監(jiān)測(cè)和應(yīng)力應(yīng)變等監(jiān)測(cè)工作和監(jiān)測(cè)頻率，同時(shí)加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的巡視工作。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)，客觀準(zhǔn)確地分析各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，指導(dǎo)基坑施工，進(jìn)一步推進(jìn)建筑行業(yè)的發(fā)展。

[1]劉子明. 淺談深基坑監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀及新技術(shù)應(yīng)用[J]. 居舍，2018（23）：20.

Deep Foundation Pit Monitoring and Result Analysis under Information Construction Conditions

Zhang Ruoyu Wang Jintao Huang Jun

SGIDI Engineering Consulting (Group) Co., Ltd., Shanghai 200000

With the advancement of China’s economic construction, more and more construction (structure) have begun to develop into vertical space. The super-large and deep foundation pits have continuously updated records, and at the same time, higher requirements are put forward for foundation pit engineering. Due to the geological conditions of the excavation area, the excavation depth and area, the surrounding environment, the supporting structural system and the construction method, the deformation of the foundation pit support system is inevitable during the excavation process. In order to understand the force and deformation of the supporting system during the foundation pit excavation, the horizontal displacement and vertical displacement of a deep foundation pit, the horizontal and vertical displacement of the retaining structure, the deep horizontal displacement of the retaining structure, and the supporting axial force The vertical displacement of the surrounding surface, the horizontal displacement and vertical displacement of the surrounding buildings, and the vertical displacement of the vertical piles are systematically monitored. The monitoring results show that the forces and deformations of the retaining structure and the inner support meet the requirements. The surrounding environment has less impact and the foundation pit is generally stable.

informatization; deep foundation pit; monitoring; deformation; result

U455.4

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