淺析建筑工程中基坑工程的監(jiān)測方法

王平

（中鐵隧道集團(tuán)合福八標(biāo)項(xiàng)目經(jīng)理部，安徽 黃山 245000）

雖然人們在基坑開挖和基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，為了保證基坑的安全，通常都會(huì)采用了一系列的技術(shù)措施，但依然有很多基坑事故發(fā)生，事故發(fā)生主要表現(xiàn)為基坑大面積滑坡、支護(hù)體系崩潰、水平位移過大、支護(hù)結(jié)構(gòu)過分傾斜、基坑周邊土體變形過大、支護(hù)結(jié)構(gòu)和被支護(hù)土體達(dá)到破壞狀態(tài)、基坑底回彈或隆起過大、鄰近建筑物傾斜或開裂甚至倒塌等等。當(dāng)基坑工程事故發(fā)生，就會(huì)給國家和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來巨大的損失，而且還會(huì)產(chǎn)生不良的社會(huì)影響。

1 監(jiān)測目的

在深基坑開挖施工過程中，對(duì)建筑物、土體、道路、構(gòu)筑物、地下管線等周圍環(huán)境和支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移、應(yīng)力、沉降、傾斜、開裂和對(duì)地下水位的動(dòng)態(tài)變化、土層孔隙水壓力變化等，借助儀器設(shè)備或其他一些手段進(jìn)行綜合監(jiān)測，就是深基坑開挖監(jiān)測。

在開挖前期，對(duì)土體變位動(dòng)態(tài)等各種行為表現(xiàn)進(jìn)行監(jiān)測，通過大量巖土信息的提取，及時(shí)比較勘察出監(jiān)測結(jié)果和預(yù)期設(shè)計(jì)的性狀差別，分析評(píng)價(jià)原設(shè)計(jì)成果，對(duì)現(xiàn)行施工方案的合理性進(jìn)行判斷，有效預(yù)測下階段施工中可能出現(xiàn)的新情況，此時(shí)可以借助修正巖土力學(xué)參數(shù)和反分析方法計(jì)算來完成預(yù)測。為了能為后期開挖方案和步驟提出有用的建議，就需要合理和優(yōu)化組織施工提供可靠信息，從而能夠及時(shí)預(yù)報(bào)施工過程中可能會(huì)出現(xiàn)的險(xiǎn)情；當(dāng)有異常情況發(fā)生時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取一定的工程措施，防止問題事故的發(fā)生，以確保工程安全。

2 監(jiān)測內(nèi)容

2.1 周圍環(huán)境監(jiān)測

周圍環(huán)境監(jiān)測主要包括：鄰近構(gòu)筑物、地下管網(wǎng)、道路等設(shè)施變形的監(jiān)測，鄰近建筑物的傾斜、裂縫和沉降發(fā)生時(shí)間、過程的監(jiān)測，表層和深層土體水平位移、沉降的監(jiān)測，坑底隆起監(jiān)測，樁側(cè)土壓力測試，土層孔隙水壓力測試，地下水位監(jiān)測。具體監(jiān)測項(xiàng)目的選定需要綜合考慮工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、周圍建筑物及地下管線、施工連受和基坑工程安全等級(jí)情況。

2.2 支護(hù)體系監(jiān)測

支護(hù)體系監(jiān)測主要包括：支護(hù)結(jié)構(gòu)沉降監(jiān)測，支護(hù)結(jié)構(gòu)傾斜監(jiān)測，支護(hù)體系應(yīng)力監(jiān)測，支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移監(jiān)測，支護(hù)體系受力監(jiān)測，支護(hù)體系完整性及強(qiáng)度監(jiān)測。

3 監(jiān)測儀器

通常情況下，基坑的監(jiān)測是需要借助一些設(shè)備的，一般使用的儀器主要包含以下幾種：

3.1 測斜儀：該儀器主要用在支護(hù)結(jié)構(gòu)、土體水平位移的觀測中。

3.2 水準(zhǔn)儀和經(jīng)緯儀：該設(shè)備主要用在測量地下管線、支護(hù)結(jié)構(gòu)、周圍環(huán)境等方面的沉降和變位。

3.3 深層沉降標(biāo)：用于量測支護(hù)結(jié)構(gòu)后土體位移的變化，以判斷支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀態(tài)。

3.4 土壓力計(jì)：用于量測支護(hù)結(jié)構(gòu)后土體的壓力狀態(tài)是主動(dòng)、被動(dòng)還是靜止的，或測量支護(hù)結(jié)構(gòu)后土體的壓力的大小、變化情況等，來檢驗(yàn)設(shè)計(jì)中的判斷支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移情況和計(jì)算精確度。

3.5 孔隙水壓力計(jì)：為了能夠較為準(zhǔn)確的判斷坑外土體的移動(dòng)，可用該儀器來觀測支護(hù)結(jié)構(gòu)后孔隙水壓力的變化情況。

3.6 水位計(jì)：為了檢驗(yàn)降水效果就可以采用該儀器來量測支護(hù)結(jié)構(gòu)后地下水位的變化情況。

3.7 鋼筋應(yīng)力計(jì)：為了判斷支撐結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定，使用該設(shè)備來量測支撐結(jié)構(gòu)的彎矩、軸力等。

3.8 溫度計(jì)：溫度對(duì)基坑有較大影響，為了能計(jì)算由溫度變化引起的應(yīng)力，則需要將溫度計(jì)和鋼筋應(yīng)力計(jì)一起埋設(shè)在鋼筋混凝土支撐中。

3.9 混凝土應(yīng)變計(jì)：要計(jì)算相應(yīng)支撐斷面內(nèi)的軸力，則需要采用混凝土應(yīng)變計(jì)以測定支撐混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)變。

3.10 低應(yīng)變動(dòng)測儀和超聲波無損檢測儀：用來檢測支護(hù)結(jié)構(gòu)的完整性和強(qiáng)度。

無論是哪種類型的監(jiān)測儀器，在埋設(shè)前，都應(yīng)從外觀檢驗(yàn)、防水性檢驗(yàn)、壓力率定和溫度率定等幾方面進(jìn)行檢驗(yàn)和率定。應(yīng)變計(jì)、應(yīng)力計(jì)、孔隙水壓力計(jì)、土壓力盒等各類傳感器在埋設(shè)安裝之前都應(yīng)進(jìn)行重復(fù)標(biāo)定；水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、測斜儀等除須滿足設(shè)計(jì)要求外，應(yīng)每年由國家法定計(jì)量單位進(jìn)行檢驗(yàn)、校正，并出具合格證。

由于監(jiān)測儀器設(shè)備的工作環(huán)境大多在室外甚至地下，而且埋設(shè)好的元件不能置換，因此，選用時(shí)還應(yīng)考慮其可靠性、堅(jiān)固性、經(jīng)濟(jì)性以及測量原理和方法、精度和量程等方面的因素。

4 監(jiān)測方法

施工前，應(yīng)對(duì)周圍建筑物和有關(guān)設(shè)施的現(xiàn)狀、裂縫開展情況等進(jìn)行調(diào)查，并作詳細(xì)記錄；也可拍照、攝像作為施工前的檔案資料。對(duì)于同一工程，監(jiān)測工作應(yīng)固定觀測人員和儀器，采用相同的觀測方法和觀測線路，在基本相同的情況下施測。

基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)在施工前埋設(shè)，經(jīng)觀測確定其已穩(wěn)定時(shí)方可投入使用；基準(zhǔn)點(diǎn)一般不少于2個(gè)，并設(shè)在施工影響范圍外，監(jiān)測期間應(yīng)定期聯(lián)測以檢驗(yàn)其穩(wěn)定性。為了能有效確保其在整個(gè)施工期間都能夠正常使用，在整個(gè)施工期內(nèi)都應(yīng)該采取一定的保護(hù)措施。

在施工之前，應(yīng)進(jìn)行不少于兩次的初始觀測。而在開挖期間則每天一般觀測一次，在觀測值相對(duì)穩(wěn)定后則可適當(dāng)降低觀測頻率。而當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警指標(biāo)、觀測值變化速率加快或者出現(xiàn)危險(xiǎn)事故征兆時(shí)，則應(yīng)增加觀測次數(shù)。在布置觀測點(diǎn)時(shí)，要充分考慮深埋測點(diǎn)，其不能影響結(jié)構(gòu)的正常受力的同時(shí)也不能削弱結(jié)構(gòu)的變形剛度和強(qiáng)度，通常情況下為了便于監(jiān)測工作開始測量元件已進(jìn)入穩(wěn)定的工作狀態(tài)時(shí)，深埋測點(diǎn)的埋設(shè)的提前量一般不少于30d。

5 支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移監(jiān)測

觀測點(diǎn)沿基坑周邊布置，一般埋設(shè)于支護(hù)結(jié)構(gòu)圈梁頂部，支撐頂部宜適當(dāng)選擇布點(diǎn)，觀測點(diǎn)精度為2mm。在監(jiān)測過程中，測點(diǎn)的布置和觀測間隔需要遵循一些原則，通常原則如下：

5.1 一般當(dāng)間隔達(dá)到10～15m時(shí)則可布設(shè)一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)；而在距周圍建筑物較近處、基坑轉(zhuǎn)折處等重要位置都應(yīng)該適當(dāng)加密布點(diǎn)。

5.2 在基坑開挖之初，只需每隔2～3d監(jiān)測一次，然而隨著開挖過程的不斷加深，應(yīng)適當(dāng)增加觀測次數(shù)，最好為1d一次觀測，在發(fā)生較大位移時(shí)，則需要每天1～2次的觀測。考慮到基坑開挖時(shí)，施工現(xiàn)場狹窄，測點(diǎn)常被阻擋等實(shí)際情況，在有條件的場地，可以采用視準(zhǔn)線法比較方便。

6 支護(hù)結(jié)構(gòu)傾斜監(jiān)測

在監(jiān)測支護(hù)結(jié)構(gòu)傾斜時(shí)，通常采用測斜儀進(jìn)行監(jiān)測。由于支護(hù)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)、周圍環(huán)境等因素的影響，需要在關(guān)鍵地方鉆孔布設(shè)測斜管，并采用高精度測斜儀進(jìn)行監(jiān)測。根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)在各開挖施工階段傾斜變化情況，應(yīng)該及時(shí)提供支護(hù)結(jié)構(gòu)沿深度方向水平位移隨時(shí)間變化的曲線，測量精度為1mm。

設(shè)置在支護(hù)結(jié)構(gòu)的測斜點(diǎn)間距一般為20～30m，每邊不宜少于2個(gè)。測斜管埋置深度一般是基坑的開挖深度的2倍，當(dāng)埋設(shè)在支護(hù)墻內(nèi)時(shí)，則應(yīng)該同支護(hù)墻深度相同，當(dāng)埋設(shè)在土內(nèi)時(shí)，宜大于支護(hù)墻埋深5～10m。埋入的測斜管應(yīng)保持豎直，并使一對(duì)定向槽垂直于基坑邊。在測斜管放置于支護(hù)結(jié)構(gòu)后，一般用中細(xì)砂回填支護(hù)結(jié)構(gòu)與孔壁之問的孔隙，最好用膨脹土、水泥、水按1：1：6．25的比例混合回填。目前。工程中使用最多的是滑移式測斜儀，其一般測點(diǎn)間距是探頭本身的長度相同，因而通常認(rèn)為沿整個(gè)測斜孔量測結(jié)果是連續(xù)的，或者在基坑開挖過程中，及時(shí)在支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)面布設(shè)測點(diǎn)并采用光學(xué)經(jīng)緯儀觀測支護(hù)結(jié)構(gòu)傾斜。

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