簡述基坑監(jiān)測技術
2015-05-14
1 前言：
隨著城市建設的發(fā)展，世界各大城市都對地下空間進行了不同用途的開發(fā)利用，如高層建筑多層地下室、地下鐵道、地下商場以及多種地下民用和工業(yè)設施等。而基坑規(guī)模和開挖深度的增大使臨時支護結構變形和穩(wěn)定問題變得復雜和突出，成為工程界十分關注的問題。一方面，平面尺寸和開挖深度的增大引發(fā)許多新問題，根據(jù)現(xiàn)有理論和經(jīng)驗難以解決；另一方面，隨著城市各類建筑物密集程度增大，相鄰環(huán)境、地下管線、地面交通對基坑開挖以及施工之后產(chǎn)生的變位和不利影響有更為嚴格的限制。因此，做好基坑工程監(jiān)測，尤其是施工過程中的深基坑工程監(jiān)測十分重要。
2 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、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――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，為及時采取安全補救措施充當耳目。
3基坑監(jiān)測的目的和內容
3.1基坑監(jiān)測的目的
1)及時掌握基坑開挖、降水及施工過程中支護結構的實際狀態(tài)（位移、沉降和變化速率等）及周邊環(huán)境（建筑物、地下管道、道路）的變化情況，為基坑施工和周邊環(huán)境的安全與穩(wěn)定提供監(jiān)控數(shù)據(jù)；
2)為基坑安全施工提供保證，做到施工可預控性和防患于未然；
3)將現(xiàn)場測量結果及時反饋，做到信息化施工，使施工過程安全、經(jīng)濟、快捷；
4)將現(xiàn)場監(jiān)測結果與理論預測值比較，以指導其它工程。
3.2基坑監(jiān)測內容
基坑監(jiān)測的內容主要有：支護結構監(jiān)測、周圍環(huán)境監(jiān)測等。
3.2.1支護結構監(jiān)測
1)支護結構頂部水平位移監(jiān)測。支護結構頂部水平位移是支護結構變形最直觀的體現(xiàn)，因此，該部位監(jiān)測是深基坑監(jiān)測工作中最重要的一個監(jiān)測內容。監(jiān)測時測點的布置和觀測間隔應遵循以下原則：一般間隔5～10m布設一個監(jiān)測點，在基坑轉折處、距周圍建筑物較近處等重要部位適當加密布點?；娱_挖初期，可每隔2～3天監(jiān)測一次；隨著開挖卸荷量增加，可適當增加觀測次數(shù)，以1天觀測一次為宜。當位移較大或超過報警值時，應連續(xù)監(jiān)測。
2)支護結構深層水平位移監(jiān)測。一般用測斜儀進行。根據(jù)支護結構受力特點及周圍環(huán)境等因素，在關鍵地方預埋或鉆孔布設測斜管，用高精度測斜儀進行監(jiān)測。根據(jù)支護結構在各開挖施工階段的傾斜變化，及時提供支護結構沿深度方向的水平位移隨時問變化的曲線。目前工程中使用最多的是滑移式測斜儀。其基本原理是將測斜探頭放入測斜管底部，提升電纜使測斜探頭沿測斜管導槽滑動，自下而上每隔0.5m距離逐點量測每個測點相對于鉛垂線的偏移量。測點間距一般就是探頭本身長度（一般為0.5m），因而可以認為量測結果沿整個測斜孔是連續(xù)的。這樣，同一量測點初值與末值兩次測量結果之差，即表示該監(jiān)測周期內支護結構在該點的角變位。根據(jù)這個角變位，利用簡單的幾何關系把它們換算成每個測點相對于測斜管基準點的水平位移。設置在支護結構中的測斜點，一般間隔20～30m布設一個測斜監(jiān)測點，測斜管埋置深度一般比基坑開挖深度多5米以上。
3)支護結構沉降監(jiān)測。用精密水準儀按常規(guī)方法對支護結構的進行沉降監(jiān)測，其測點布設密度與支護結構水平位移點相約，實際監(jiān)測中多與水平位移監(jiān)測共用一觀測點。
4)支護結構應力監(jiān)測。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的應力進行監(jiān)測，以防支護結構的結構性破壞。
5)支撐結構受力監(jiān)測。即對錨桿和鋼筋混凝土及鋼筋內支撐內力狀況進行監(jiān)測。對錨桿施工前進行錨桿現(xiàn)場拉拔試驗，以求得錨桿容許拉力。在錨桿鎖定時安裝錨索測力計，實時監(jiān)測錨索內力變化。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)的變化。
3.2.2周圍環(huán)境監(jiān)測
1)鄰近建筑物沉降和傾斜監(jiān)測。觀測點布置根據(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4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0.1mm，一組在裂縫最寬處，另一組在裂縫末端進行測繪。對裂縫觀測日期、部位、長度、寬度進行詳細記錄。裂縫觀測標志可用油漆平行性標志或用建筑膠粘貼金屬片標志，也可采用在主要裂縫部位粘貼騎縫石膏條的簡單方法進行觀測。
3)鄰近道路、管線變形監(jiān)測?；娱_挖過程中，同時對鄰近道路、管線等設施進行水平位移和沉降觀測。基坑開挖時，受開挖影響較大范圍約為1倍基坑開挖深度，受影響范圍約為3倍開挖深度，因此用于水平位移及沉降的控制點一般設置在基坑邊3倍開挖距離以外，水平位移控制點可更遠一些。
3.2.3其它
表層土體沉降、水平位移以及深層土體分層沉降和水平位移監(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、地下水位測試等。
4 測點的布設
測點布設合理方能經(jīng)濟有效。監(jiān)測項目的選擇必須根據(jù)工程的需要和基地的實際情況而定。在確定測點的布設前，必須知道基地的地質情況和基坑的支護設計方案，再根據(jù)以往的經(jīng)驗和理論的預測來考慮測點的布設范圍和密度。
原則上，能埋的測點應在工程開工前埋設完成，并應保證有一定的穩(wěn)定期，在工程正式開工前，各項靜態(tài)初始值應測取完畢。沉降、位移的測點應直接安裝在被監(jiān)測的物體上，只有道路地下管線若無條件開挖樣洞設點，則可在人行道上埋設水泥樁作為模擬監(jiān)測點，此時的模擬樁的深度應稍大于管線深度，且地表應設井蓋保護，不止于影響行人安全；如果馬路上有管線設備（如管線井、閥門等）的話，則可在設備上直接設點觀測。
測斜管(測地下土體、支護樁體的側向位移)的安裝：測斜管應根據(jù)地質情況，埋設在那些比較容易引起塌方的部位，一般按平行于基坑支護結構以20～30m的間距布設；支護樁體測斜管應在支護樁體澆灌混凝土時放入；地下土體測斜管的埋設須用鉆機鉆孔，放入管子后再用黃砂填實孔壁，用混凝土封固地表管口，并在管口加帽或設井框保護。測斜管的埋設要注意十字槽須與基坑邊垂直。
基坑在開挖前必須要降低地下水位，但在降低地下水位后有可能引起坑外地下水位向坑內滲漏，地下水的流動是引起塌方的主要因素，所以地下水位的監(jiān)測是保證基坑安全的重要內容；水位監(jiān)測管的埋設應根據(jù)地下水文資料，在含水量大和滲水性強的地方，在緊靠基坑的外邊，以20～30m的間距平行于基坑邊埋設，埋設方法與地下土體測斜管的埋設相同。
分層沉降管的埋設也與測斜管的埋設方法相同。埋設時須注意波紋管外的銅環(huán)不要被破壞；一般情況下，銅環(huán)每1m放一個比較適宜。基坑內也可用分層沉降管來監(jiān)測基坑底部的回彈，當然基坑的回彈也可用精密水準測量法解決。
5 結語：
深基坑的支護設計、施工及監(jiān)測，在實踐中已逐漸形成統(tǒng)一的系統(tǒng)施工工藝流程，基坑監(jiān)測是其中一個重要的組成部分。隨著人們對基坑監(jiān)測及其周邊建筑物沉降觀測的重視，基坑監(jiān)測工作將越來越細化。監(jiān)測單位和監(jiān)測人員將不再僅滿足于提供監(jiān)測數(shù)據(jù)，還應加強對基坑水文地質的了解與分析、基坑與周邊相鄰建筑物關系的分析研究，能夠在提供及時有效數(shù)據(jù)的同時，提供正確可靠的結論和相應的基坑或周邊相鄰建筑物加固方案，提高服務質量和水平。
