建筑工程深基坑監(jiān)測常見問題分析及對策

左志強(qiáng)

中大檢測（湖南）股份有限公司 湖南長沙 410000

在國家城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快背景下，土地資源的珍貴和緊缺，推動(dòng)建筑地下空間得到了更為高效開發(fā)利用。但大量建筑地下空間利用也導(dǎo)致深基坑坍塌事故成為滋生建筑安全事故的主要因素之一。深基坑監(jiān)測工作是保障建筑基坑施工的重要工作，主要是對基坑內(nèi)外部環(huán)境進(jìn)行監(jiān)視和測量。在深基坑設(shè)計(jì)、施工和建設(shè)過程中，必須強(qiáng)化現(xiàn)場監(jiān)測，以獲取的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息對基坑進(jìn)一步優(yōu)化施工提供科學(xué)依據(jù)。本文對深基坑監(jiān)測的必要性進(jìn)行分析，研究了目前深基坑監(jiān)測中常見問題的表現(xiàn)，提出了具有針對性的解決方案和對策。

1 深基坑監(jiān)測概述

1.1 深基坑監(jiān)測的必要性

在深基坑施工過程中，施工情況和設(shè)計(jì)預(yù)估之間往往存在一些差距，實(shí)際工程建設(shè)中的工作狀態(tài)和設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)的情況往往不盡相同，有時(shí)候這種突出的差異會(huì)直接影響到深基坑的正常施工建設(shè)。差異主要體現(xiàn)在：深基坑所在區(qū)域地層雖然經(jīng)過前期勘察，但地層還會(huì)有變異性和離散性，勘察數(shù)據(jù)往往難以全面掌握土層的整體情況。深基坑設(shè)計(jì)中對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形預(yù)估，是基于勘察土層數(shù)據(jù)和支護(hù)結(jié)構(gòu)來進(jìn)行模擬計(jì)算，選用參數(shù)往往和實(shí)際情況有著一定的誤差。深基坑在開挖和施工建設(shè)過程中，土層開挖的標(biāo)高、支護(hù)體系的拆除、受力情況等會(huì)受到施工過程中地面載荷變化、開挖深度和長度增加等多種因素影響，導(dǎo)致深基坑的結(jié)構(gòu)載荷和影響后果難以預(yù)計(jì)。這些情況都說明，在深基坑建設(shè)過程中，必須通過現(xiàn)場監(jiān)測來對基坑結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，以獲取的第一手資料來進(jìn)行深基坑建設(shè)方案的優(yōu)化調(diào)整，才能有效保證深基坑的安全可靠施工。深基坑監(jiān)測是建筑安全施工的保障，必須嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)場監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)，采用專業(yè)儀器設(shè)備，不斷提高現(xiàn)場監(jiān)測的有效性和準(zhǔn)確性[1]。

1.2 深基坑監(jiān)測的目的

深基坑現(xiàn)場監(jiān)測工作的主要任務(wù)是：第一，及時(shí)為深基坑施工提供反饋動(dòng)態(tài)信息。深基坑現(xiàn)場監(jiān)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，是指導(dǎo)施工過程的重要指標(biāo)，是現(xiàn)場施工管理人員和施工技術(shù)人員判斷深基坑施工工程是否安全的重要依據(jù)。第二，是深基坑設(shè)計(jì)和施工的重要補(bǔ)充手段。在深基坑設(shè)計(jì)方案中，很多施工計(jì)算對現(xiàn)場實(shí)際條件和環(huán)境估計(jì)不足，對各種復(fù)雜因素造成的影響沒有充分考慮。在現(xiàn)場監(jiān)測采集到的數(shù)據(jù)結(jié)果出來后，設(shè)計(jì)人員可以此進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的局部優(yōu)化修改。深基坑工程建設(shè)中，必須將現(xiàn)場監(jiān)測信息作為設(shè)計(jì)依據(jù)，將前期設(shè)計(jì)和后期設(shè)計(jì)結(jié)合起來，才能有效提高深基坑設(shè)計(jì)質(zhì)量。施工單位需要結(jié)合監(jiān)測結(jié)果對基坑開挖方案進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，以保證開挖的安全可靠，順利施工。第三，保證深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊建筑的安全。通過對深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊建筑進(jìn)行系統(tǒng)化全面監(jiān)測，才能準(zhǔn)確掌握深基坑施工過程對基坑內(nèi)外部環(huán)境帶來的影響，對異常情況變化及時(shí)發(fā)現(xiàn)，是采取工程應(yīng)急措施的參考，也是調(diào)整后續(xù)施工工藝措施的重要依據(jù)。第四，提高深基坑工程設(shè)計(jì)施工水平。深基坑現(xiàn)場監(jiān)測不僅能保證當(dāng)次基坑建設(shè)工程安全，采集的數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，也為后續(xù)深基坑施工積累了經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對其他深基坑施工建設(shè)有良好的借鑒價(jià)值[2]。

2 深基坑監(jiān)測類別及其工作內(nèi)容

2.1 深基坑周圍環(huán)境監(jiān)測

一是對深基坑附近道路建筑等的沉降監(jiān)測技術(shù)。在進(jìn)行深基坑開挖時(shí)，必須對深基坑施工現(xiàn)場附近的道路和建筑沉降情況進(jìn)行監(jiān)測掌握。監(jiān)測工作開展時(shí)先在位于深基坑影響范圍之外的建筑物上建立基準(zhǔn)點(diǎn)，之后在深基坑影響范圍之內(nèi)的建筑物上建立監(jiān)測點(diǎn)，利用精密水準(zhǔn)儀對深基坑影響范圍內(nèi)的建筑、管道等進(jìn)行沉降監(jiān)測。

二是對深基坑側(cè)邊土體深層水平豎向位移監(jiān)測技術(shù)。該技術(shù)是利用測斜儀、磁環(huán)沉降檢測尺進(jìn)行監(jiān)測，通過預(yù)埋分層沉降傳感器與測斜管到需要監(jiān)測的深基坑側(cè)邊土體中，掌握土體深層沉降和位移情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)深基坑側(cè)面土體的不穩(wěn)定情況，避免滑坡事故的發(fā)生。

三是對深基坑地下水位的監(jiān)測技術(shù)。深基坑開挖過程中需要對基坑做降水處理所以必須使用水位檢測尺對基坑周邊地下水位進(jìn)行監(jiān)測。避免基坑隔水帷幕滲漏水土流失造成周邊建筑物出現(xiàn)不均勻沉降或者裂縫、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

2.2 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測

一是支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測技術(shù)。該技術(shù)利用鋼筋計(jì)、軸力計(jì)等傳感器對支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行監(jiān)測，采用將測量結(jié)果和設(shè)計(jì)應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)對比分析的方法來確定深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)中樁、支撐等主要部位的應(yīng)力變化狀態(tài)，避免深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不穩(wěn)固的情況。

二是深基坑墻頂位移監(jiān)測技術(shù)。采用水準(zhǔn)儀、全站儀等儀器設(shè)備，在深基坑墻頂設(shè)立若干監(jiān)測點(diǎn)，根據(jù)墻頂水平豎向位移監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷圍護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定狀況。

三是支護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移監(jiān)測技術(shù)。該技術(shù)是通過在支護(hù)樁內(nèi)預(yù)埋測斜管，利用測斜儀對支護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移進(jìn)行監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定情況，避免基坑事故的發(fā)生。

四是深基坑孔隙水壓力、土壓力監(jiān)測技術(shù)。采用專業(yè)壓力監(jiān)測設(shè)備，利用傳感器來接受深基坑孔隙水壓力和土壓力的變化數(shù)據(jù)。

五是對深基坑裂縫的監(jiān)測技術(shù)。采用裂縫觀測儀、游標(biāo)卡尺對已經(jīng)出現(xiàn)的深基坑裂縫進(jìn)行監(jiān)測，是及時(shí)預(yù)防和發(fā)現(xiàn)深基坑安全事故的重要措施。

3 建筑工程深基坑監(jiān)測常見問題分析

深基坑監(jiān)測技術(shù)是伴隨建筑地下空間的利用而受到更大的關(guān)注和重視。監(jiān)測技術(shù)和國外發(fā)達(dá)國家相比還存在一些差距，現(xiàn)階段建筑工程深基坑監(jiān)測技術(shù)常見的問題主要表現(xiàn)為：

3.1 監(jiān)測技術(shù)影響監(jiān)測結(jié)果的問題

雖然國內(nèi)深基坑現(xiàn)場監(jiān)測技術(shù)在吸收國外先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)建筑工程特點(diǎn)不斷進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)和提升，但監(jiān)測技術(shù)仍然存在一些薄弱環(huán)節(jié)，如監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域創(chuàng)新力度不足，在傳統(tǒng)思想、慣性思維影響下，很多監(jiān)測公司思維不開闊，開拓精神不強(qiáng)，對監(jiān)測技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐不夠。很多現(xiàn)場監(jiān)測技術(shù)人員思維不夠靈活，活學(xué)活用不足，思維的固化導(dǎo)致技術(shù)上很難實(shí)現(xiàn)突破，導(dǎo)致監(jiān)測結(jié)果分析應(yīng)用水平相比國外還存在較大差距。

3.2 出現(xiàn)塌方、管涌和流砂、位移方面的問題

深基坑建設(shè)施工中，塌方、管涌和流砂、位移方面出現(xiàn)的問題比較普遍存在。如深基坑開挖中支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致支護(hù)失效，基坑邊坡局部或者是大面積出現(xiàn)不穩(wěn)定而導(dǎo)致塌方事故。在深基坑開挖過程中，基坑尾部的土層在地下水影響下出現(xiàn)流動(dòng)，從基坑底部或旁邊進(jìn)入基坑，導(dǎo)致深基坑周圍地面出現(xiàn)塌陷，對深基坑外部建筑帶來塌方、管涌和流砂等影響。深基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)在施工過程中不夠穩(wěn)固，向基坑內(nèi)部方向出現(xiàn)位移，導(dǎo)致基坑邊坡無法穩(wěn)固，產(chǎn)生滑移[3]。

3.3 現(xiàn)場監(jiān)測測點(diǎn)選擇和設(shè)置不夠合理的問題

深基坑的監(jiān)測測點(diǎn)選擇是保證監(jiān)測效果的主要因素。造成測點(diǎn)選擇和設(shè)置不合理的問題，從客觀上看，主要是因?yàn)樯罨拥牡刭|(zhì)地形比較復(fù)雜，對現(xiàn)場監(jiān)測的全覆蓋帶來阻礙。在現(xiàn)有監(jiān)測設(shè)備精度有限和技術(shù)水平不夠影響下，深基坑周圍自然環(huán)境發(fā)生突變時(shí)，現(xiàn)場監(jiān)測的測點(diǎn)失效或者采集的數(shù)據(jù)信息丟失，都會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)場監(jiān)測質(zhì)量受到直接影響。從主觀上看，現(xiàn)場監(jiān)測測點(diǎn)選擇和設(shè)置問題，主要是測點(diǎn)決策時(shí)沒有對深基坑實(shí)地進(jìn)行全面調(diào)研，對施工現(xiàn)場情況掌握不充分不全面，導(dǎo)致測點(diǎn)設(shè)置出現(xiàn)盲區(qū)和分配不均衡等問題。在現(xiàn)場施工監(jiān)測中，測點(diǎn)選擇和設(shè)置問題，會(huì)造成數(shù)據(jù)信息采集的準(zhǔn)確性和可靠性下降，無法對施工提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐、無法及時(shí)預(yù)警存在的安全隱患，對于突發(fā)各種事故，無法對原因分析和應(yīng)急處置提供第一手資料。

4 建筑工程深基坑監(jiān)測常見問題處置對策

4.1 針對塌方問題

進(jìn)一步強(qiáng)化深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的驗(yàn)收，全面掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)的相關(guān)資料和信息，如支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變更情況、支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)商洽記錄、重大問題的處理文件等。還要收集深基坑的邊坡和周圍建筑物變形、位移情況報(bào)告、錨桿扛抜實(shí)驗(yàn)情況報(bào)告、深基坑混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)報(bào)告、邊坡和周圍建筑的位置關(guān)系情況等。在深基坑施工過程中要重點(diǎn)對以下內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)測，以降低塌方產(chǎn)生的幾率。一是實(shí)時(shí)監(jiān)測深基坑施工中是否存在冒水、管涌和滲透、沖刷等現(xiàn)象；二是定點(diǎn)監(jiān)測深基坑所在區(qū)域地下水水位和深基坑內(nèi)外部地面的沉降情況；三是監(jiān)測深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和深基坑外部臨近工程設(shè)施的變形、位移等情況。針對塌方可能發(fā)生的原因要做好相關(guān)預(yù)防：一是深基坑的開挖要采用降水方式，保證地下水降至深基坑基底50厘米以下才能開始開挖。二是土層錨桿要保證深入到土層深處，并采用灌漿來保證穩(wěn)固。三是嚴(yán)禁未做好支護(hù)結(jié)構(gòu)就進(jìn)行開挖，要按照設(shè)計(jì)方案和要求進(jìn)行開挖施工，不能在支護(hù)結(jié)構(gòu)上隨意增加負(fù)荷，增加其他支護(hù)結(jié)構(gòu)，避免改變支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)而出現(xiàn)坍塌。四是要提高圍護(hù)樁的強(qiáng)度和剛度，利用頂部構(gòu)建圈梁結(jié)構(gòu)提高圍護(hù)樁的整體強(qiáng)度[4]。

4.2 針對管涌和流砂問題

一是要加強(qiáng)對大型機(jī)械開挖和行駛過程的管理，避免開挖施工破壞排水管道，及時(shí)監(jiān)測排水管道的安全，對出現(xiàn)破裂隱患部位進(jìn)行修復(fù)補(bǔ)救。二是在深基坑施工中，要采用開挖深井等方法保證基坑內(nèi)部降水的有效性，設(shè)計(jì)科學(xué)合理的止水樁，讓其和圍護(hù)樁共同發(fā)揮作用，促進(jìn)支護(hù)結(jié)構(gòu)更好地發(fā)揮出止水帷幕墻作用。三是要依據(jù)深基坑坑底深度來準(zhǔn)確計(jì)算止水樁嵌入的數(shù)據(jù)，避免圍護(hù)樁出現(xiàn)縫隙，出現(xiàn)流水缺口、水土流水等水流入基坑的問題。四是要現(xiàn)場勘察深基坑底部土層情況，讓圍護(hù)樁能有效穿過深基坑底部的粉細(xì)砂層，保證圍護(hù)樁發(fā)揮應(yīng)有的阻擋作用[5]。

4.3 針對位移的問題

一是在監(jiān)測發(fā)現(xiàn)深基坑出現(xiàn)位移的部位，要進(jìn)行減少負(fù)荷和補(bǔ)樁施工，利用水泥砂漿加固位移部位的土層。二是要在深基坑開挖之前進(jìn)行有效降水，減少地下水和樁側(cè)土壓力讓樁產(chǎn)生位移。在施工過程中強(qiáng)化現(xiàn)場管理，嚴(yán)禁在支護(hù)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行大量物資堆放、停放重型設(shè)備和車輛。三是圍護(hù)樁要和阻水旋噴樁形成封閉的止水屏障，避免樁后土壤在壓力和應(yīng)力作用下過度流出基坑內(nèi)部[6]。

5 結(jié)語

綜上所述，在建筑基坑監(jiān)測過程中應(yīng)與實(shí)際情況相結(jié)合，及時(shí)準(zhǔn)確的分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，提供高質(zhì)量的綜合分析報(bào)告，為信息化施工和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)，避免事故的發(fā)生，并積累監(jiān)測技術(shù)好的方法和經(jīng)驗(yàn)，為提升整個(gè)建筑基坑工程的施工質(zhì)量與安全保駕護(hù)航。隨著大型建筑項(xiàng)目的不斷增加，深基坑工程開挖的規(guī)模和深度不斷增加。在深基坑施工中要加強(qiáng)監(jiān)測的有效性，針對監(jiān)測中存在的突出問題進(jìn)行預(yù)防性處理，避免不確定因素對深基坑建設(shè)質(zhì)量的影響，保證建筑的安全施工，可靠使用。本文主要論述了建筑基坑監(jiān)測觀測中存在的基本問題與解決措施，目的是為了能夠按照相應(yīng)原理與相關(guān)技術(shù)為施工單位及工作展開提供建設(shè)性意見，促進(jìn)我國建筑工程得以穩(wěn)健、可持續(xù)性的長足發(fā)展。