監(jiān)測(cè)技術(shù)在深基坑的應(yīng)用

摘要：改革開放迎來(lái)了我國(guó)城市建設(shè)的高峰，隨著城市建設(shè)的發(fā)展，各地市區(qū)中心地帶的地價(jià)日趨昂貴，向空中求發(fā)展、向地下深層要土地便成了建筑商追求經(jīng)濟(jì)效益的常用手段，同時(shí)一定的基礎(chǔ)深度也是為了滿足高層建筑的抗震和抗風(fēng)等結(jié)構(gòu)要求。在很多發(fā)達(dá)的沿海城市基坑的開挖深度只會(huì)越來(lái)越深。基坑監(jiān)測(cè)必然成為深基坑質(zhì)量、安全保證的關(guān)鍵，是工程建設(shè)必不可少的重要環(huán)節(jié)。本論文介紹了基坑監(jiān)測(cè)的常用方法，結(jié)合平潭天大山工程實(shí)例，選擇深基坑監(jiān)測(cè)的工程實(shí)例來(lái)探討監(jiān)測(cè)技術(shù)在深基坑中的應(yīng)用和精度分析。

關(guān)鍵詞：監(jiān)測(cè)技術(shù)； 深基坑； 位移； 沉降

變形是自然界普遍存在的現(xiàn)象，各種荷載作用于變形體，使其形狀、大小及位置在時(shí)間或空間發(fā)生的變化均為變形[1]。監(jiān)測(cè)就是為加強(qiáng)信息化施工，將基礎(chǔ)施工風(fēng)險(xiǎn)降低至最小，必須對(duì)工程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，隨時(shí)反映工程變形情況，并將其信息及時(shí)反饋給施工、設(shè)計(jì)、監(jiān)理及業(yè)主等有關(guān)單位，以此判斷工程進(jìn)度的安全情況，及時(shí)指導(dǎo)施工。當(dāng)出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)或異常時(shí)及時(shí)預(yù)警預(yù)報(bào)，以便及時(shí)采取有效措施來(lái)確保整個(gè)工程的安全，降低風(fēng)險(xiǎn)。國(guó)內(nèi)基坑監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用較廣泛，目前絕大多數(shù)深基坑工程都進(jìn)行了施工期監(jiān)測(cè)， 通過(guò)設(shè)定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的控制值， 監(jiān)測(cè)和保障基坑施工和周邊環(huán)境的安全。相關(guān)的監(jiān)測(cè)手段及方法也較多， 如利用近景攝影測(cè)量監(jiān)測(cè)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)位移的新技術(shù)、基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建筑物沉降預(yù)測(cè)、RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在深基坑監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)中的運(yùn)用、非固定站二次基準(zhǔn)差分法基坑監(jiān)測(cè)技術(shù)、城市基坑工程施工控制及其環(huán)境監(jiān)測(cè)和深基坑工程監(jiān)測(cè)與控制等[7]。

1 基坑監(jiān)測(cè)主要方法

1.1 平面位移監(jiān)測(cè)

平面位移監(jiān)測(cè)使用全站儀采用前方交會(huì)方法進(jìn)行。監(jiān)測(cè)時(shí)后視B點(diǎn)，然后盤左盤右測(cè)量C、D兩點(diǎn)，然后依次監(jiān)測(cè)所有坡頂及周邊建筑物上所布設(shè)的平面位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，所得C、D兩點(diǎn)坐標(biāo)偏差在允許范圍內(nèi)時(shí)認(rèn)為基準(zhǔn)點(diǎn)A穩(wěn)固，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有效，若所得C、D兩點(diǎn)坐標(biāo)偏差超出允許范圍，則需重新測(cè)量，必要時(shí)需要進(jìn)行平面基準(zhǔn)網(wǎng)聯(lián)測(cè)，重新推算A點(diǎn)坐標(biāo)。

圖1-1平面基準(zhǔn)網(wǎng)示意圖

1.2 沉降及豎向位移監(jiān)測(cè)

沉降監(jiān)測(cè)主要采用精密電子水準(zhǔn)儀和精密因瓦編碼尺進(jìn)行。每次監(jiān)測(cè)利用同一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，按照相同觀測(cè)路線，進(jìn)行閉合水準(zhǔn)測(cè)量。

1.3 深層土體水平位移監(jiān)測(cè)

深層水平位移監(jiān)測(cè)使用測(cè)斜儀進(jìn)行觀測(cè)。觀測(cè)前先在連接測(cè)頭的電纜上做好深度標(biāo)記，由測(cè)頭中心點(diǎn)起算，每隔固定步長(zhǎng)標(biāo)記一次。觀測(cè)時(shí)先由測(cè)頭導(dǎo)輪沿主方向?qū)Р蹖y(cè)頭下入孔底，由下至上每-步長(zhǎng)記錄一次測(cè)斜儀讀數(shù)，直至孔口，再由測(cè)頭導(dǎo)輪沿次方向?qū)Р蹖y(cè)頭下入孔底，由下至上每一步長(zhǎng)記錄一次測(cè)斜儀讀數(shù)，直至孔口。觀測(cè)時(shí)測(cè)頭在孔內(nèi)的移動(dòng)應(yīng)平緩，測(cè)頭在測(cè)斜儀讀數(shù)時(shí)應(yīng)保證穩(wěn)定，每次記錄時(shí)應(yīng)等測(cè)斜儀讀數(shù)穩(wěn)定方可記錄。

將記錄數(shù)據(jù)傳輸至測(cè)斜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，進(jìn)行深層水平位移分析計(jì)算，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總輸出。

1.4 地下水位監(jiān)測(cè)

地下水位使用沉降計(jì)觀測(cè)地下水位的深度，把沉降計(jì)打開調(diào)到一個(gè)比較靈敏的檔位，然后把兩跟帶探針的電線放入測(cè)斜孔慢慢往下放直到沉降計(jì)有反應(yīng)，然后拿出來(lái)用卷尺量取電線的放入的長(zhǎng)度，每次記錄時(shí)應(yīng)等讀數(shù)穩(wěn)定方可記錄。其實(shí)沉降計(jì)的原理就是利用水導(dǎo)電的原理來(lái)測(cè)水位的落差。

2 基坑監(jiān)測(cè)工程應(yīng)用實(shí)例

2.1 工程概況

天大山東路位于平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)金井灣片區(qū)，其中綜合管溝起點(diǎn)位于接金井灣大道（漁平大道）綜合管溝，終點(diǎn)接如意路電力管溝，沿線與鵝頭尾路綜合管溝、北湖路綜合管溝交叉。天大山東路綜合管溝設(shè)計(jì)起點(diǎn)位于樁號(hào)K0+058.88，終點(diǎn)位于樁號(hào)K1+254.47，綜合管溝總長(zhǎng)1196.4米。沿線地形總體地勢(shì)平坦，為原平潭鹽場(chǎng)的鹽田地，在K1+100—K2+100路段為積水區(qū)，水深0.50-2.00米。道路穿越地貌單元以沖海積平原地貌為主，總體地勢(shì)較低，道路起點(diǎn)與305省道交叉段為侵蝕低山丘陵坡地，地勢(shì)較高。沿線場(chǎng)地高程范圍在-2.40～4.30米之間。

2.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)

2.2.1 地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)

觀測(cè)點(diǎn)采用水位管。按照基坑設(shè)計(jì)要求，并結(jié)合基坑地質(zhì)情況，在基坑周圍共布設(shè)6個(gè)測(cè)斜管，孔口用粘性土密封，防止地表水滲入，孔底標(biāo)高同攪拌樁底標(biāo)高。

2.2.2 水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)

按照設(shè)計(jì)要求及周邊建筑物分布情況，在基坑的兩條平行線上已經(jīng)澆筑的鋼筋架上焊上10個(gè)水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

2.3 工程監(jiān)測(cè)頻率及報(bào)警值

2.3.1 監(jiān)測(cè)頻率

1）基坑開挖前，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目均應(yīng)測(cè)得不少于2次的初始值；

2）監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)頻率：基坑開挖深度小于5m，1次/2天；基坑開挖深度5-10m，1次/1天；基坑開挖深度大于5m，1次/1天；基坑底板澆筑后的7天內(nèi)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)頻率為1次/3天；7～14天內(nèi)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)頻率為1次/3天；14～28天內(nèi)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)頻率為1次/5天；超過(guò)28天，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)頻率為1次/10天。本次監(jiān)測(cè)項(xiàng)目分為三個(gè)月，每周2次。

2.3.2 監(jiān)測(cè)報(bào)警值

當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，必須立即進(jìn)行危險(xiǎn)報(bào)警，并應(yīng)對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境中的保護(hù)對(duì)象采取應(yīng)急措施。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到監(jiān)測(cè)報(bào)警值的累計(jì)值（按表2-2取用）；基坑結(jié)構(gòu)或周邊土體的位移值突然明顯增大或基坑出現(xiàn)流沙、管涌、隆起、陷落或較嚴(yán)重的滲漏等；基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)或錨桿體系出現(xiàn)過(guò)大變形、斷裂、松弛或拔出的跡象；周邊建筑的結(jié)構(gòu)部分、周邊地面出現(xiàn)較嚴(yán)重的突發(fā)裂縫或危害結(jié)構(gòu)的變形裂縫；周邊管線變形明顯增長(zhǎng)或出現(xiàn)裂縫、泄漏等。

表2-1 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)

監(jiān)測(cè)項(xiàng)目 坡頂水平位移 坡頂豎向位移 深層土體水平位移 基坑周邊地表豎向位移 錨桿內(nèi)力 周邊建筑沉降 地表裂縫寬度

預(yù)警值 35mm 30mm 40mm 35mm 0.7f 15mm 12mm

變化率 4mm 3mm 3mm 2mm - - 持續(xù)變化

注：○1 f為錨桿承載力設(shè)計(jì)值；

○2 當(dāng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的變化速率達(dá)到表中規(guī)定值或連續(xù)3d超過(guò)該值的70%，應(yīng)報(bào)警；

○3 周邊建筑物整體傾斜度累計(jì)達(dá)到2/1000或傾斜率連續(xù)3d大于0.001H/d（H為建筑物承重結(jié)構(gòu)高度）時(shí)應(yīng)報(bào)警。

2.4 地下水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

在對(duì)應(yīng)的地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)量取對(duì)應(yīng)的測(cè)斜管在露出地面的高程，然后用沉降計(jì)慢慢往下放，等儀器讀數(shù)穩(wěn)定的時(shí)候記錄量取沉降計(jì)電線放入管內(nèi)的水位管深，最后用記錄的水位管深減去管口高程就是對(duì)應(yīng)的水位深度。

表2-2 地下水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

次數(shù) 第二次

點(diǎn)號(hào) 管口高程，m 水位管深，m 本次水位，m

SW1 1.956 1.54 0.416

SW2 2.812 2.066 0.746

SW3 2.417 1.383 1.034

SW4 1.794 2.658 -0.864

SW5 1.5424 0.89 0.652

2.5 水平位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

采用前方交會(huì)在固定的已知點(diǎn)上架站，后視另一個(gè)固定的已知點(diǎn)，采用多測(cè)回觀測(cè)方法來(lái)達(dá)到精度要求。

表2-3 水平位移觀測(cè)數(shù)據(jù)

點(diǎn)號(hào) 平面（m） 本次位移（mm） 累計(jì)位移（mm） 速率

CJ03 9995.974 -8.0 3.0 -8.0

CJ04 9994.427 1.0 1.0 1.0

CJ05 9996.067 -3.0 -3.0 -3.0

CJ06 9996.989 5.0 -6.0 5.0

CJ07 9994.086 2.0 -20.0 2.0

CJ08 9992.234 -1.0 72.0 -1.0

CJ09 9991.448 3.0 8.0 3.0

CJ10 10249.85 86.0 341.0 86.0

CJ11 10256.44 4.0 110.0 4.0

3 數(shù)據(jù)精度分析

變形監(jiān)測(cè)采用平面導(dǎo)線測(cè)量，通過(guò)測(cè)量距離與方位角，按極坐標(biāo)計(jì)算公式可準(zhǔn)確求出每周期各變形點(diǎn)的坐標(biāo)[8]。從得到監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)通過(guò)下面的公式以一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)為例來(lái)分析精度有沒(méi)有達(dá)到二級(jí)規(guī)范要求。

（3-1）

表3-1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)w1的坐標(biāo)x中誤差分析

次序 觀測(cè)值，m △l，cm

改正值v，cm vv， cm2 m，mm

1 469802.65 65.4 0.2 0.04 =

2 469802.65 65.3 0.3 0.09

3 469802.66 65.8 -0.2 0.04

4 469802.66 65.8 -0.2 0.04

5 469802.66 65.6 0 0

6 469802.66 65.7 -0.1 0.01

∑ （Lo=469802） 393.6 0 0.22

表3-2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)w1的坐標(biāo)y中誤差分析

次序 觀測(cè)值，m △l，cm 改正值v，cm vv，cm2 m，mm

1

2

3

4

5

6

∑ 2820269.119

2820269.12

2820269.115

2820269.116

2820269.116

2820269.116

（Lo=2820269） 11.9

12

11.5

11.6

11.6

11.6

70.2 -0.2

-0.3

0.2

0.1

0.1

0.1

0 0.04

0.09 2820269.117

0.04

0.01

0.01

0.01

0.2

求出這個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的中誤差m=2.89mm小于3mm，達(dá)到了精度要求。

4. 小結(jié)

通過(guò)基坑監(jiān)測(cè)施測(cè)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，基坑監(jiān)測(cè)需要注意以下幾方面：

1）作業(yè)人員必須嚴(yán)格按規(guī)范要求監(jiān)測(cè)并進(jìn)行自檢，做到記錄清晰、齊全，計(jì)算準(zhǔn)確無(wú)誤。

2）在監(jiān)測(cè)過(guò)程中應(yīng)采用固定的儀器固定的觀測(cè)人員采用固定的觀測(cè)路線和觀測(cè)方法。

3）每次觀測(cè)前按技術(shù)要求對(duì)儀器進(jìn)行檢查和校正，觀測(cè)應(yīng)遵守“五固定”原則，沉降觀測(cè)依據(jù)的基準(zhǔn)點(diǎn)及沉降觀測(cè)點(diǎn)，點(diǎn)位要固定；所用儀器、設(shè)備要固定；固定測(cè)量人員；固定測(cè)量?jī)x器和固定路線；觀測(cè)環(huán)境和條件基本相同，以保證觀測(cè)結(jié)果精度。

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作者簡(jiǎn)介：徐梅，女，重慶，1986 02 23，造價(jià)員，研究方向；工程造價(jià)