深基坑監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀及新技術(shù)應(yīng)用分析

宛傳虎

［合肥工業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)院（集團(tuán)）有限公司，安徽 合肥 230000］

0 引言

長(zhǎng)期以來(lái)，深基坑工程都是建筑行業(yè)關(guān)注的一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容。深基坑的建設(shè)方案需要經(jīng)過(guò)技術(shù)人員和專(zhuān)業(yè)人員的反復(fù)檢驗(yàn)和審核才能夠展開(kāi)，由此可見(jiàn)，深基坑施工質(zhì)量關(guān)乎著建筑工程的整體質(zhì)量。而保證深基坑施工質(zhì)量的關(guān)鍵就在于深基坑監(jiān)測(cè)工作的落實(shí)，工作者借此可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程中存在的問(wèn)題，從而制定解決問(wèn)題的有效策略，實(shí)現(xiàn)深基坑的高水平建設(shè)，同時(shí)，各種新型技術(shù)的應(yīng)用也有助于深基坑監(jiān)測(cè)質(zhì)量的強(qiáng)化。

1 深基坑監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，我國(guó)所應(yīng)用的深基坑監(jiān)測(cè)技術(shù)基本是借助對(duì)需要監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目進(jìn)行控制值的設(shè)定來(lái)完成相應(yīng)的監(jiān)測(cè)工作，當(dāng)測(cè)定的相關(guān)數(shù)值超出控制值時(shí)，就要在短時(shí)間內(nèi)上報(bào)至有關(guān)的責(zé)任單位，并迅速采用針對(duì)性的措施對(duì)存在的問(wèn)題和異常情況進(jìn)行有效地解決，深基坑監(jiān)測(cè)工作實(shí)施的主要功能在于保障深基坑施工的順利進(jìn)行和深基坑工程周邊地區(qū)環(huán)境的安全[1]。當(dāng)前，在深基坑監(jiān)測(cè)工作進(jìn)行的過(guò)程中，使用到的技術(shù)形式主要涉及以下6 種：①深基坑工程監(jiān)測(cè)與控制。②城市基坑工程施工控制及其環(huán)境監(jiān)測(cè)。③非固定站二次基準(zhǔn)差分法基坑監(jiān)測(cè)技術(shù)。④深基坑監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)中RBF 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。⑤基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建筑物沉降預(yù)測(cè)。⑥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)。

通過(guò)與筆者自身多年的工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)合，并翻閱諸多深基坑監(jiān)測(cè)相關(guān)報(bào)告可以得知，大部分深基坑監(jiān)測(cè)工作在開(kāi)展的過(guò)程中往往只是單純的對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，再針對(duì)采集所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，將這些測(cè)量值與預(yù)警值進(jìn)行對(duì)比，辨別測(cè)量值與預(yù)警值之間的關(guān)系。但是卻沒(méi)有將這些監(jiān)測(cè)活動(dòng)所得的數(shù)據(jù)信息與深基坑工程施工環(huán)境和周邊區(qū)域環(huán)境的實(shí)際情況進(jìn)行有機(jī)結(jié)合再展開(kāi)詳細(xì)地分析，致使深基坑監(jiān)測(cè)工作的水平不高，沒(méi)有真正發(fā)揮這項(xiàng)工作本身的作用，出現(xiàn)基坑事故的可能性無(wú)法被有效地降低。

總體來(lái)看，現(xiàn)階段我國(guó)深基坑監(jiān)測(cè)工作開(kāi)展過(guò)程中存在的不足之處主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：首先，深基坑監(jiān)測(cè)工作對(duì)人才的依賴(lài)程度較高，但是，當(dāng)前這項(xiàng)工作的開(kāi)展卻缺乏具備專(zhuān)業(yè)素質(zhì)和掌握先進(jìn)監(jiān)測(cè)技術(shù)的工作人員，深基坑監(jiān)測(cè)隊(duì)伍的綜合素養(yǎng)參差不齊，并且人才儲(chǔ)備也不夠充足；其次，在實(shí)際展開(kāi)深基坑監(jiān)測(cè)工作之前并沒(méi)有對(duì)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)的地勘察，致使編制出的監(jiān)測(cè)計(jì)劃和方案缺乏細(xì)致性、合理性和可行性，監(jiān)測(cè)工作本身所具備的預(yù)測(cè)功能也難以得到最大限度地發(fā)揮，監(jiān)測(cè)作用不夠多元化；最后，在深基坑監(jiān)測(cè)工作開(kāi)展期間，沒(méi)有形成可以用于支撐工作開(kāi)展的數(shù)據(jù)分析監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和預(yù)測(cè)系統(tǒng)，即使一些單位具備現(xiàn)代化監(jiān)測(cè)軟件和系統(tǒng)，但是卻沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行高效地利用，這些輔助工具的作用無(wú)法真正地發(fā)揮出來(lái)[2]。

2 深基坑監(jiān)測(cè)內(nèi)容

據(jù)國(guó)家層面出臺(tái)的相關(guān)技術(shù)規(guī)范文件可知，深基坑監(jiān)測(cè)工作涵蓋的內(nèi)容眾多，具體來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)工作主要涉及如下內(nèi)容。

2.1 周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)

深基坑工程周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)又可以被稱(chēng)為臨近建筑物沉降監(jiān)測(cè)，基本是對(duì)深基坑工程周邊地質(zhì)構(gòu)造和建筑物有無(wú)沉降現(xiàn)象，或者是沉降的具體情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在這一監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中，使用到的監(jiān)測(cè)設(shè)備通常是精密水準(zhǔn)儀，對(duì)二等閉合導(dǎo)線的沉降情況進(jìn)行細(xì)致地觀測(cè)，并設(shè)置若干個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)每一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)值和高程進(jìn)行精密地計(jì)算。在深基坑工程實(shí)際展開(kāi)施工之前的準(zhǔn)備階段，監(jiān)測(cè)人員就需要針對(duì)每一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)展開(kāi)初次觀測(cè)（二次），并將二次觀測(cè)數(shù)值的平均數(shù)作為初始值。在展開(kāi)施工之后再對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，并獲取到相應(yīng)的觀測(cè)值，之后再將正式展開(kāi)施工之前和施工之后的各個(gè)觀測(cè)值與初始值進(jìn)行對(duì)比和細(xì)致地計(jì)算，從而獲取到深基坑工程施工之后各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)產(chǎn)生的變形值、累計(jì)變形值以及相應(yīng)的變形值曲線，最終掌握深基坑工程施工對(duì)周邊環(huán)境帶來(lái)的影響。應(yīng)當(dāng)注意的是，在不同的建筑工程項(xiàng)目中，深基坑工程環(huán)境監(jiān)測(cè)的側(cè)重點(diǎn)也存在著差異化特征，監(jiān)測(cè)人員需要對(duì)實(shí)際的施工需求和具體的施工種類(lèi)進(jìn)行細(xì)致地分析，從而在施工現(xiàn)場(chǎng)選取出最恰當(dāng)?shù)某两禍y(cè)量和水平位移的觀測(cè)點(diǎn)[3]。

此外，在對(duì)深基坑工程周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)中，還涉及道路管線監(jiān)測(cè)，這項(xiàng)內(nèi)容基本包括對(duì)深基坑施工場(chǎng)地周?chē)缆泛凸芫€的水平位移情況和沉降情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。這一監(jiān)測(cè)工作應(yīng)用到的方法與一般監(jiān)測(cè)水平位移和沉降時(shí)使用到的方法基本一致。值得一提的是，在道路管線監(jiān)測(cè)開(kāi)展期間，水平位移和沉降情況的監(jiān)測(cè)點(diǎn)與深基坑之間的距離要設(shè)置得當(dāng)，保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的有效性，可以切實(shí)反映實(shí)際情況。

2.2 坡頂水平位移監(jiān)測(cè)

深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形情況最明顯的一種表現(xiàn)形式就是坡頂水平位移，在對(duì)這項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，使用到的設(shè)備通常為全站儀，借助視準(zhǔn)線法和小角度法可以測(cè)定特定方向上出現(xiàn)的水平位移情況。除此之外，如果想要測(cè)定任意方向上出現(xiàn)的水平位移情況，就可以在深基坑監(jiān)測(cè)工作中引入前方交會(huì)法或者是極坐標(biāo)法等以達(dá)成這一目的。在此期間，監(jiān)測(cè)人員所布設(shè)的水平位移基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)位于深基坑開(kāi)挖深度2.5～3 倍的區(qū)域內(nèi)，并且，基準(zhǔn)點(diǎn)的位置還不能受到施工活動(dòng)的影響，要始終保持在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。

2.3 其他監(jiān)測(cè)

除上述兩種比較主要的監(jiān)測(cè)內(nèi)容之外，深基坑監(jiān)測(cè)工作還包含以下3 種監(jiān)測(cè)內(nèi)容。

（1）支撐內(nèi)力監(jiān)測(cè)。這一監(jiān)測(cè)工作主要是在深基坑工程的實(shí)際施工期間展開(kāi)的，使用到的監(jiān)測(cè)設(shè)備一般是錨桿測(cè)力計(jì)，該設(shè)備可以對(duì)錨桿的實(shí)際受力情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。此外，在監(jiān)測(cè)鋼筋的應(yīng)力情況時(shí)，采用的設(shè)備則通常是應(yīng)變計(jì)或者是軸力計(jì)。在此期間，選取的應(yīng)力計(jì)本身的量程應(yīng)當(dāng)超出控制值一倍，預(yù)留出足夠的空間，不僅如此，對(duì)應(yīng)力計(jì)的分辨率和精度也有要求，前者應(yīng)當(dāng)超過(guò)0.2%F·S，后者則應(yīng)當(dāng)超過(guò)0.5%F·S。

（2）坑底隆起監(jiān)測(cè)。在監(jiān)測(cè)深基坑底部是否存在隆起現(xiàn)象時(shí)，使用到的方法一般是幾何水準(zhǔn)法，而監(jiān)測(cè)工具則通常是精密水準(zhǔn)儀[4]。

（3）土壓力監(jiān)測(cè)。在監(jiān)測(cè)土壓力時(shí)，采用的監(jiān)測(cè)儀器為土壓力計(jì)，在這個(gè)過(guò)程中，土壓力計(jì)本身的量程應(yīng)當(dāng)為控制值的兩倍，其分辨率和精度也與支撐內(nèi)力監(jiān)測(cè)中應(yīng)力計(jì)的數(shù)值相同，分別為0.2%F·S 和0.5%F·S。

3 深基坑監(jiān)測(cè)中新技術(shù)的應(yīng)用

3.1 基坑位移監(jiān)測(cè)

在對(duì)深基坑的變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)期間，監(jiān)測(cè)深基坑是否出現(xiàn)位移情況是一種最直接同時(shí)也是最有效的監(jiān)測(cè)方式。在深基坑施工的土方開(kāi)挖環(huán)節(jié)中，基坑壁側(cè)會(huì)受到來(lái)源于土壓力的直接影響，在這樣的情況下，基坑就會(huì)出現(xiàn)輕微的位移。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)開(kāi)挖土方這一作業(yè)進(jìn)行到見(jiàn)底階段時(shí)，第二天基坑邊坡的位移情況將會(huì)發(fā)展到最嚴(yán)重的程度，即最大變形?；舆吰鲁霈F(xiàn)變形情況在很大程度上與剛性支撐和柔性支撐之間存在著緊密的關(guān)聯(lián)。在實(shí)際展開(kāi)施工的過(guò)程中，施工單位和深基坑監(jiān)測(cè)人員要密切關(guān)注懸臂樁的位移情況，在懸臂樁具體運(yùn)行的期間，最主要的受力構(gòu)件通常是樁，倘若此時(shí)發(fā)生了程度較大的變形現(xiàn)象，樁身斷裂情況出現(xiàn)的概率就會(huì)得到大幅度的提升。在這樣的環(huán)境下，深基坑內(nèi)部的土體就會(huì)出現(xiàn)驟變，并最終引發(fā)安全事故?；谶@種情況，倘若懸臂樁樁身每一天出現(xiàn)的位移數(shù)值與報(bào)警數(shù)值比較接近，就應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行密切地關(guān)注，倘若接連幾天懸臂樁轉(zhuǎn)身都存在這種現(xiàn)象，就需要迅速應(yīng)用針對(duì)性的解決措施，防止更加嚴(yán)重的后果出現(xiàn)。在開(kāi)展放坡開(kāi)挖這一環(huán)節(jié)的施工時(shí)，也需要注重深基坑每一天發(fā)生位移的具體情況，一旦深基坑位移的幅度過(guò)大，那么深基坑邊坡出現(xiàn)滑移情況的可能性也會(huì)增加，最終引發(fā)安全事故。

3.2 基坑沉降監(jiān)測(cè)

深基坑沉降監(jiān)測(cè)工作進(jìn)行最主要的目的是，確定深基坑及周?chē)鷧^(qū)域的構(gòu)筑環(huán)境是否會(huì)受到深基坑施工的不良影響。倘若每一天的平均沉降值已經(jīng)達(dá)到了3mm 以上，且累積的位移量也已超過(guò)了30mm，那么就已經(jīng)超過(guò)了報(bào)警值。通常，造成深基坑邊坡產(chǎn)生沉降現(xiàn)象最主要的一項(xiàng)因素便是水平位移現(xiàn)象的存在，而水土流失現(xiàn)象的存在則是造成與深基坑相距較近的建筑物發(fā)生沉降狀況的最主要因素。當(dāng)對(duì)深基坑的沉降狀況實(shí)施監(jiān)測(cè)時(shí)，觀測(cè)人員必須在深基坑周?chē)约斑吰卵鼐€的地方和建筑物附近設(shè)有觀察點(diǎn)，一旦發(fā)展深基坑邊坡每一天的沉降量達(dá)到一個(gè)較大的數(shù)值時(shí)，就需要告知施工單位，并要求施工單位停止正在進(jìn)行的作業(yè)，并通過(guò)回填反壓的方法進(jìn)行補(bǔ)救。如果深基坑周?chē)植嫉谋容^關(guān)鍵的構(gòu)筑物在深基坑施工的過(guò)程中每一天出現(xiàn)的沉降量過(guò)大，施工單位也要立即停止施工，并借助井點(diǎn)回灌、高壓注膠以及雙液注漿等方法實(shí)施作業(yè)。

3.3 水位監(jiān)測(cè)

水位監(jiān)測(cè)這一工作內(nèi)容是開(kāi)挖基坑中至關(guān)重要的一個(gè)方面，可以在很大程度上防止管涌現(xiàn)象和流沙現(xiàn)象的出現(xiàn)。在展開(kāi)水位監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，比較重要的一點(diǎn)就是科學(xué)布設(shè)觀測(cè)孔，并在接下來(lái)的環(huán)節(jié)中合理安放相應(yīng)的水位探測(cè)頭。當(dāng)探測(cè)頭與水位線接觸時(shí)，訊響器就會(huì)被迅速觸動(dòng)，從而獲取到相應(yīng)的測(cè)量值，再利用測(cè)量值減去基準(zhǔn)值，得到的數(shù)值就是水位變化的具體數(shù)量。在實(shí)際展開(kāi)施工的期間，一旦地下水位達(dá)到一個(gè)較高的標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)對(duì)開(kāi)發(fā)工作帶來(lái)一定的消極影響。這種消極影響主要體現(xiàn)在這幾方面：①過(guò)高的地下水位線會(huì)與開(kāi)發(fā)面土體進(jìn)行接觸，并使其發(fā)生軟化，情節(jié)嚴(yán)重時(shí)土體還會(huì)表現(xiàn)出淤泥的狀態(tài)。②當(dāng)?shù)叵滤贿^(guò)高時(shí)，地下水上方位置會(huì)缺失一部分的重壓，在這樣的情況下，地下水不斷，進(jìn)而導(dǎo)致管涌和流沙情況的出現(xiàn)，并最終造成周?chē)鷧^(qū)域在短時(shí)間出現(xiàn)情節(jié)較為嚴(yán)重的水土流失，這對(duì)深基坑周邊的構(gòu)筑物及環(huán)境會(huì)產(chǎn)生極大的負(fù)面影響。③地下水位過(guò)高還會(huì)逼迫開(kāi)挖作業(yè)暫時(shí)停止，進(jìn)而延長(zhǎng)整個(gè)工程的施工周期。基于此，當(dāng)?shù)叵滤婚L(zhǎng)時(shí)期處于一種過(guò)高的局面時(shí)，施工單位要立即中斷正在進(jìn)行的工作，并迅速與工程設(shè)計(jì)單位進(jìn)行溝通，對(duì)基坑降水井的施工細(xì)節(jié)進(jìn)行再一次地核驗(yàn)，確保可以形成閉合的降水圈。除此之外，在應(yīng)用水位監(jiān)測(cè)技術(shù)的過(guò)程中，為了有效防止監(jiān)測(cè)孔被壓，造成孔口標(biāo)高出現(xiàn)變化，還需要保證對(duì)孔口標(biāo)高測(cè)量的常態(tài)化，每間隔一段時(shí)間就對(duì)孔口標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量。

3.4 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)

深基坑監(jiān)測(cè)工作中應(yīng)用的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)最主要的一項(xiàng)功能就是實(shí)現(xiàn)深基坑工程建設(shè)和監(jiān)測(cè)過(guò)程中整個(gè)時(shí)段無(wú)須真人實(shí)地值守的目的，在這樣的情況下，深基坑監(jiān)測(cè)的效率可以得到大幅度地提升，同時(shí)，降低了這項(xiàng)工作中人力資源成本的投入，而這些沒(méi)有被投入深基坑監(jiān)測(cè)工作中的人力資源就可以被投入一些創(chuàng)造性的工作中，并且不會(huì)對(duì)施工周期和施工水平產(chǎn)生較大的影響。相較于世界范圍內(nèi)其他發(fā)達(dá)國(guó)家而言，我國(guó)深基坑自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用的時(shí)間較短，研究和實(shí)踐的開(kāi)始時(shí)機(jī)也較晚。但可喜的是，深基坑自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)在中國(guó)的發(fā)展速度正呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的勢(shì)頭。與此同時(shí)，借助現(xiàn)如今的先進(jìn)傳感器裝置、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和計(jì)算機(jī)電子信息技術(shù)等現(xiàn)代化科技，完成了較為先進(jìn)的監(jiān)控信息系統(tǒng)的研制和運(yùn)用，比如基坑滑坡自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、基坑邊坡變形自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)等。通過(guò)這種現(xiàn)代化的管理系統(tǒng)，達(dá)到了深基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚倩吞幚淼母叨燃苫O(jiān)測(cè)成果的精確性和全面性也達(dá)到了一個(gè)較高的水平，這對(duì)工程中緊急預(yù)案的制定和安全技術(shù)施工交底等工作產(chǎn)生了良好的促進(jìn)效果。

3.5 光纖傳感裝置

近些年來(lái)，深基坑監(jiān)測(cè)中逐漸引進(jìn)了光纖傳感裝置，這一裝置的應(yīng)用可以實(shí)時(shí)檢驗(yàn)和觀測(cè)深基坑中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的具體狀態(tài)。值得注意的是，在埋設(shè)好光纖傳感裝置之后，混凝土施工材料的澆筑以及自身的固化都會(huì)對(duì)光纖傳感設(shè)備產(chǎn)生比較嚴(yán)重的負(fù)面影響。因此，就需要在工程項(xiàng)目具體施工的過(guò)程中對(duì)光纖傳感器的安裝位置進(jìn)行更加科學(xué)地安排，并將金屬導(dǎo)管套設(shè)在光纖傳感裝置的外部，這可以在很大程度上延長(zhǎng)光纖傳感裝置的使用壽命，并有效減少了整個(gè)深基坑監(jiān)測(cè)工作中成本的投入量。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，近些年來(lái)，隨著城市化腳步不斷加快，建筑行業(yè)迎來(lái)了蓬勃發(fā)展的全新機(jī)遇。深基坑工程作為一個(gè)建筑工程的基礎(chǔ)建設(shè)環(huán)節(jié)，其建設(shè)質(zhì)量決定著最終建成的建筑物的整體質(zhì)量，因此，就要借助深基坑監(jiān)測(cè)來(lái)保障這一環(huán)節(jié)的建設(shè)效果，深基坑監(jiān)測(cè)在建筑行業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮了重要的作用。現(xiàn)如今，越來(lái)越多的新技術(shù)融入了深基坑監(jiān)測(cè)中，提升了這項(xiàng)工作實(shí)施的效率和效果，相信在未來(lái)的發(fā)展中，深基坑監(jiān)測(cè)技術(shù)將會(huì)愈發(fā)豐富。