陳邦孟

（浙江城鄉(xiāng)工程研究有限公司，浙江 杭州）

1 工程概況

某地塊位于浙江省杭州市臨平區(qū)南苑街道，寶幢路以北，華清山莊（南華苑）以西，安平路以南，規(guī)劃道路以東。本項(xiàng)目總用地面積16 821.00 m2，總建筑面積41 287.00 m2，其中地上建筑面積21 867.30 m2，地下建筑面積19 420.00 m2。主要由9 幢多層層住宅組成，下設(shè)1 層地下室。

2 基坑監(jiān)測(cè)的內(nèi)容

檢測(cè)監(jiān)測(cè)內(nèi)容，見表1，在此基礎(chǔ)上，在整個(gè)施工期間，將對(duì)該基坑進(jìn)行巡查。

表1

（1） 巡視檢查的內(nèi)容。①支護(hù)結(jié)構(gòu)：成形后的支護(hù)結(jié)構(gòu)；有沒有發(fā)生冠梁、圍檁、支撐的裂縫；支撐有無大的變形；防水帷幕是否有裂縫、滲漏；護(hù)坡后的土壤是否有裂縫、塌陷和滑動(dòng)；有無涌土、流砂、管涌的基坑。②施工條件：開挖后裸露的土壤和土體調(diào)查報(bào)告是否存在差別；開挖分層高度、開挖分段長度與設(shè)計(jì)條件是否一致，有無超挖、超長開挖；基坑施工現(xiàn)場(chǎng)地表水和地下水排放情況及基坑排水設(shè)施的運(yùn)行情況；基坑周邊的地面堆積物有無超載現(xiàn)象。③周邊：管道是否有滲漏，電纜是否損壞；相鄰的基坑和建筑結(jié)構(gòu)的施工條件；基坑周圍的建筑、設(shè)施、道路和地面是否存在裂縫。④監(jiān)控設(shè)備：基準(zhǔn)點(diǎn)、測(cè)點(diǎn)是否有損壞；是否存在妨礙觀察作業(yè)的障礙；監(jiān)控單元的防護(hù)狀況。

（2） 巡視檢查方法、記錄和頻率。以目測(cè)為主，輔以錘、釬、尺、放大鏡等工具，配合攝影機(jī)進(jìn)行。每一次視察都要面對(duì)自然環(huán)境（雨水、溫度、水位等）、基坑施工進(jìn)行詳細(xì)的檢查記錄。如果出現(xiàn)任何不正常的情況，要立即向有關(guān)的人員通知，包括施工、監(jiān)理。對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的巡查記錄進(jìn)行及時(shí)的整理，并對(duì)當(dāng)天的觀測(cè)資料進(jìn)行綜合分析，從而對(duì)基坑施工狀況進(jìn)行了全面的評(píng)估。

3 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)部分系統(tǒng)架構(gòu)

3.1 自動(dòng)監(jiān)測(cè)深層水平位移自動(dòng)監(jiān)測(cè)

3.1.1 量測(cè)儀器

監(jiān)測(cè)儀器采用GZ603005 型全自動(dòng)測(cè)斜機(jī)器人以及配套PVC 測(cè)斜管。

3.1.2 埋設(shè)測(cè)斜管

測(cè)斜管應(yīng)在開挖1 個(gè)星期之前進(jìn)行，其埋設(shè)應(yīng)滿足以下規(guī)定：①埋設(shè)前應(yīng)檢查測(cè)斜管的質(zhì)量，測(cè)斜管埋設(shè)時(shí)保證上下管段的導(dǎo)向槽彼此對(duì)齊，并進(jìn)行密封處理，并保證管嘴的封堵；在采用較低的管端作位移參考時(shí)，應(yīng)確保測(cè)斜管在2～3 m 的范圍內(nèi)；測(cè)斜管道與井眼的孔隙必須進(jìn)行充分的充填；②在埋設(shè)過程中，測(cè)斜管道必須垂直且不發(fā)生扭轉(zhuǎn)，一套導(dǎo)向槽的方向必須與要求的測(cè)量方向相符合。本監(jiān)控項(xiàng)目中測(cè)斜管道的埋設(shè)采用了捆綁埋法。

綁扎埋設(shè)要領(lǐng)：采用直接綁扎或抱箍等方式將測(cè)斜鋼管緊固于錨桿的鋼筋籠內(nèi)，然后進(jìn)入孔洞后，再進(jìn)行水下混凝土澆筑，并與施工現(xiàn)場(chǎng)的工作人員配合，做好防護(hù)工作。為克服地下水的浮力和液體混凝土的沖擊，測(cè)斜管道的綁扎和固定應(yīng)非常牢固，否則很容易從鋼筋籠中脫落，見圖1。

圖1 測(cè)斜管綁扎埋設(shè)示意圖

3.1.3 量測(cè)方法

將探測(cè)器的信號(hào)插頭按插槽對(duì)齊插入儀表面板，開啟電源，使探測(cè)器豎直時(shí)，即可顯示出初始數(shù)值。本裝置的初值為0，探針沿著滑輪的方向左右搖擺，則顯示的數(shù)值在初始值左右上下起伏，而探針站在原地不動(dòng)時(shí)，則表示儀表工作正常。將探針裝置的高導(dǎo)向輪朝向基坑的方向?yàn)檎?，將此方向與基坑的位移方向一致，然后沿溝槽管道下行，每隔0.5 m 讀出一個(gè)數(shù)值。每根線都標(biāo)有0.5 m（根據(jù)客戶要求或設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的要求）。

3.1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

首先，應(yīng)設(shè)置參考點(diǎn)，通常在測(cè)斜管道的底部設(shè)置圍護(hù)樁和樁身的變形。在受試樁發(fā)生變形時(shí)，測(cè)斜管軸會(huì)發(fā)生偏移，采用測(cè)斜儀對(duì)測(cè)斜管軸上各節(jié)段的傾斜角度進(jìn)行測(cè)量，從而得出其水平位移。參考點(diǎn)0，（X0、Y0）作為坐標(biāo)，用以下兩個(gè)公式來確定測(cè)斜管軸上的各個(gè)測(cè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)：

3.2 自動(dòng)監(jiān)測(cè)支撐內(nèi)力

在支撐鋼筋籠的綁扎過程中，將鋼筋應(yīng)力儀與預(yù)設(shè)的受力主筋串聯(lián)焊在一起，經(jīng)編號(hào)后將其捆綁在鋼筋籠上，由傳感器引出的測(cè)量線應(yīng)有一定的長度，不得在其間留有接頭。當(dāng)使用特殊場(chǎng)合時(shí)，必須采取有效的防滲措施。在鋼筋籠的焊接過程中，應(yīng)用防水麻袋覆蓋測(cè)量電纜?；炷翝仓瓿珊?，應(yīng)及時(shí)對(duì)鋼筋應(yīng)力進(jìn)行重新測(cè)量，并進(jìn)行編號(hào)檢查。

3.3 自動(dòng)監(jiān)測(cè)地下水位

（1） 地下水位觀測(cè)儀器使用水位計(jì)進(jìn)行觀測(cè)。

（2） 地下水位觀測(cè)孔的布設(shè)充分利用設(shè)計(jì)方案的地下水位監(jiān)測(cè)井做地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)，共計(jì)9 眼觀測(cè)井。

（3） 地下水位觀測(cè)。地下水位觀測(cè)設(shè)備采用水位計(jì)，觀測(cè)精度為1 cm，當(dāng)測(cè)量的壓力載荷作用于滲透計(jì)時(shí)，會(huì)使彈性膜片發(fā)生變形，使其發(fā)生變形，使之變?yōu)橄蚁驊?yīng)力的變化，使之發(fā)生變化。利用電磁線圈對(duì)弦線進(jìn)行振蕩，并對(duì)其進(jìn)行了頻率測(cè)量，通過電纜將頻率信號(hào)傳送到讀數(shù)器上，就可以得到水壓的數(shù)值。并能實(shí)現(xiàn)對(duì)埋設(shè)點(diǎn)溫度的同步測(cè)量。

（4） 地下水位計(jì)算。在工程開始之前，先用水位計(jì)測(cè)量初始水位H0，然后在施工期間測(cè)量高程為Hn，那么，高差△H=Hn-H0就是地下水位的變化。

a.在外部溫度不變的情況下，滲壓計(jì)只經(jīng)受滲透（孔隙）的水壓，它的壓力值P 和輸出的頻率模數(shù)△F呈現(xiàn)以下的線性關(guān)系：

式中，k－滲壓計(jì)的測(cè)量靈敏度，單位為KPa/F；△F－滲壓計(jì)參考值與實(shí)時(shí)測(cè)定值的變化，以F 為單位；F－滲壓計(jì)的實(shí)時(shí)測(cè)定值，用F 為單位表示；F0－滲壓計(jì)的基準(zhǔn)值，單位為F。

b.作為滲壓計(jì)（孔隙）水壓力不變時(shí)，當(dāng)溫度升高△T 時(shí)，滲壓計(jì)具有僅由溫度變化引起的輸出量△F′，因此計(jì)算時(shí)應(yīng)予以扣除。

并將所有傳感器按照一定次序接入MCU 自動(dòng)采集單元，最后通過GPRS 或有線方式將數(shù)據(jù)傳回服務(wù)器。

4 監(jiān)測(cè)方法

4.1 地表水平位移監(jiān)測(cè)

本基坑工程項(xiàng)目的水平位移監(jiān)測(cè)擬采用坐標(biāo)法，直接利用全站儀測(cè)量出坐標(biāo)。通過每次觀測(cè)的坐標(biāo)變化量來反映監(jiān)測(cè)點(diǎn)的平面位移量。由于現(xiàn)場(chǎng)條件限制，工作基點(diǎn)位置均選擇在基坑圍擋內(nèi)，注意避開障礙物遮擋，少數(shù)通視方向遇圍擋遮擋時(shí)，臨時(shí)拆除圍擋遮擋部分進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)后恢復(fù)圍擋拆除部分。

4.2 地表豎向位移監(jiān)測(cè)

水準(zhǔn)線路附合或閉合于最近的高程基準(zhǔn)點(diǎn)或工作基點(diǎn)。觀測(cè)時(shí)選取穩(wěn)定性較好的沉降點(diǎn)作為線路基點(diǎn)，其余監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用中絲法直接測(cè)定。水準(zhǔn)觀測(cè)使用電子水準(zhǔn)儀和配套銦鋼條碼尺。

4.3 周邊建（構(gòu)）筑物監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)

建筑物的沉降監(jiān)測(cè)觀測(cè)方法、采用的儀器、觀測(cè)精度及計(jì)算方式與支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部的沉降監(jiān)測(cè)相同。

5 基準(zhǔn)點(diǎn)的檢測(cè)及復(fù)測(cè)

5.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置和防護(hù)

在施工過程中，應(yīng)按照交通導(dǎo)改、管線遷移、圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工、基坑開挖和回填等不同的施工階段進(jìn)行布點(diǎn)布置，并對(duì)布點(diǎn)圖進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，使之與實(shí)際相符。監(jiān)測(cè)過程中須每期檢測(cè)，定期復(fù)測(cè)，并符合下列要求。參考點(diǎn)的復(fù)測(cè)周期要根據(jù)其所處位置的穩(wěn)定性來決定，而在建筑項(xiàng)目中，一月份進(jìn)行一次復(fù)測(cè)。在某一測(cè)試中，如果出現(xiàn)了參考點(diǎn)的變化，則要及時(shí)進(jìn)行重新測(cè)試。在某一時(shí)期的變形測(cè)量中，大部分的觀測(cè)結(jié)果都是不正常的，必須馬上進(jìn)行重新測(cè)試。

5.2 基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性分析

在第一階段的基準(zhǔn)測(cè)量和每次重復(fù)測(cè)試之后，都要對(duì)各個(gè)階段的基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到各個(gè)階段的平面坐標(biāo)和高程。對(duì)于兩個(gè)階段或更高階段的變形，必須在實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性檢查和分析。在基準(zhǔn)點(diǎn)網(wǎng)重新測(cè)量后，對(duì)各參考點(diǎn)進(jìn)行兩組合并，并計(jì)算本期調(diào)整后的高差與上一次調(diào)整后的高差數(shù)據(jù)之間的差值。如果所有的高差值都不超過以下公式的極限，則所有的參考點(diǎn)都是穩(wěn)定的：

式中，δ－高差限差值（mm）；-相應(yīng)精度水平下的高差中的誤差（mm），二等高程為0.5mm，平面為3.0mm；n-兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)之間的觀測(cè)測(cè)站數(shù)。當(dāng)有差值超過限差時(shí)，應(yīng)通過分析判斷找出不穩(wěn)定的點(diǎn)。

不穩(wěn)定參考點(diǎn)的處理應(yīng)遵循以下的規(guī)定：對(duì)其進(jìn)行實(shí)地測(cè)量和分析，如果認(rèn)為它不適合作為參考，則必須放棄，并適時(shí)地補(bǔ)充新的參考。對(duì)不穩(wěn)定基準(zhǔn)點(diǎn)所涉及的各個(gè)階段的變形觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，排除了不穩(wěn)定參考值的影響，對(duì)其進(jìn)行再處理。對(duì)處理的結(jié)果與工程委托人進(jìn)行及時(shí)的交流，并將其詳細(xì)的記錄在變形測(cè)量的技術(shù)報(bào)告中。

6 監(jiān)測(cè)結(jié)果的分析及信息反饋

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量所取得的原始數(shù)據(jù)，不可避免地會(huì)具有一定的離散性，在現(xiàn)場(chǎng)取得原始數(shù)據(jù)后，必須對(duì)其進(jìn)行分析和處理[1-2]。通過分析對(duì)比各種量測(cè)數(shù)據(jù)，可以確定量測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性[3]；此外，運(yùn)用比較法、繪圖法、數(shù)學(xué)和物理模型等方法，對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)物理量值的大小、變化規(guī)律和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析，從而為工程的安全狀況和對(duì)策提供科學(xué)依據(jù)。在收集到充分?jǐn)?shù)據(jù)后，還要依據(jù)散點(diǎn)圖數(shù)據(jù)的分布情況，選取適當(dāng)?shù)膮?shù)，對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，從而預(yù)測(cè)最大位移值，并對(duì)結(jié)構(gòu)、建筑物的安全進(jìn)行預(yù)報(bào)，從而達(dá)到預(yù)防事故發(fā)生的目的。常用的回歸函數(shù)有：對(duì)數(shù)函數(shù)、指數(shù)函數(shù)和雙曲函數(shù)。此外，還可以利用內(nèi)插法，根據(jù)實(shí)際觀測(cè)資料，利用函數(shù)逼近法，得到與測(cè)量定律相符但未經(jīng)實(shí)際觀測(cè)的資料。監(jiān)測(cè)資料整理與成果分析，采用軟件分析，對(duì)沉降、水平位移、地下水位、深層土體、軸力等進(jìn)行資料整理與分析，直接制圖打印。