基坑監(jiān)測技術(shù)在深基坑中的相關(guān)問題研究

文／郭軍海 武漢地質(zhì)勘察基礎(chǔ)工程有限公司 湖北武漢 430070

1、工程深基坑監(jiān)測的特點(diǎn)與技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

1.1 深基坑監(jiān)測的特點(diǎn)

眾所周知，每次項(xiàng)目在實(shí)施時便要進(jìn)行開始前的一系列研究與分析，深基坑作業(yè)在開工動土前自然也不例外，而且它不同于別的建筑施工，對數(shù)據(jù)分析的要求更高。另外，由于技術(shù)實(shí)施上的一些限制，不同地區(qū)在實(shí)際施工技術(shù)上對深基坑施工也存在一定的差異理解。這就要求施工人員在進(jìn)行基坑工程前必須立足實(shí)際，從保障作業(yè)人員的生命安全的基礎(chǔ)觀念出發(fā)，對作業(yè)現(xiàn)場有一個精準(zhǔn)而全面的勘察與探測。對相關(guān)環(huán)境有一個基本把控，再以實(shí)際工程建設(shè)情況為準(zhǔn)，秉承上差異化的施工建設(shè)原則，因地制宜地設(shè)計(jì)施工圖紙，滿足人們出行安全需要。因此深基坑監(jiān)測的特點(diǎn)首先必須要滿足差異化施工，同時要有針對性，這里的針對性是對施工當(dāng)?shù)氐娜宋沫h(huán)境而言，工程師要對當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件進(jìn)行提前勘測。其次就是等精度特點(diǎn)，除了監(jiān)測技術(shù)要滿足標(biāo)準(zhǔn)外，在監(jiān)測工具的選擇上也顯得尤為重要，其次監(jiān)測位置，方案的實(shí)施更是要有一個工程性的規(guī)劃。再者就是時效性的問題，深基坑監(jiān)測技術(shù)借用互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)進(jìn)行工程分析，要對施工進(jìn)程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)視，保證作業(yè)進(jìn)度與施工情況的實(shí)時反饋，以便于工程施工人員及時做出技術(shù)等方面的改進(jìn)與調(diào)整。這樣才能滿足這項(xiàng)復(fù)雜工程的施工需要，才能使監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到科學(xué)化的使用標(biāo)準(zhǔn)，也才能更好的為工程施工提供技術(shù)支撐。

1.2 深基坑監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

（1）控制監(jiān)測頻率，控制監(jiān)測頻率要建立在工程施工過程中度工程進(jìn)度的綜合把控上，需要施工技術(shù)人員依照具體的施工進(jìn)度來做出調(diào)整，并且要在調(diào)整周期上加以時間分段。若施工地的地質(zhì)條件復(fù)雜多變，那么就需要縮短監(jiān)測周期頻率，同時加快數(shù)據(jù)分析，以保障安全的工程進(jìn)度。當(dāng)然這個周期可以隨著時間的推移做出相應(yīng)的調(diào)整，若地質(zhì)條件先谷底穩(wěn)定，那么則可以相應(yīng)的降低監(jiān)測頻率。（2）處理監(jiān)測數(shù)據(jù)，在得到監(jiān)測數(shù)據(jù)后要保證數(shù)據(jù)的實(shí)施分析，通過對施工前后的進(jìn)度與技術(shù)難點(diǎn)的突破與處理手段的分析上，以期能夠得到具有突破意義的工程指導(dǎo)性技術(shù)研發(fā)，以此來提高工程的施工進(jìn)度，提升地基建設(shè)支護(hù)的穩(wěn)定性和安全性。得到監(jiān)測數(shù)據(jù)之后，技術(shù)人員還需要對其進(jìn)行處理和分析，通過對比前后數(shù)據(jù)的差距判斷工程進(jìn)行的狀態(tài)，通過數(shù)據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的比對判斷工程施工的穩(wěn)定性。若與平時出現(xiàn)較大程度的技術(shù)偏移，就需要工程師對施工問題進(jìn)行緊急處理，期間可能造成施工暫停與延后，故此，在監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理上，需要技術(shù)人員嚴(yán)格執(zhí)行。以提高工程施工人員的責(zé)任感與踏實(shí)認(rèn)真的態(tài)度。

2、深基坑支護(hù)技術(shù)在建筑工程施工中的關(guān)鍵技術(shù)分析

2.1 鉆孔灌注樁支護(hù)施工技術(shù)

顧名思義，該項(xiàng)技術(shù)是以鉆孔為技術(shù)前提，再進(jìn)行機(jī)械灌注的方式來完成作業(yè)的。但是由于技術(shù)層面的發(fā)展的硬性限制，該技術(shù)在打孔階段無法利用機(jī)械臂操作，而還是要借助于人力。盡管提高了工程成本，但是保障了施工精度，在安全使用年限保障上提供了一定的支撐。它的具體操作流程是首先利用人工處理鉆井鉆孔作業(yè)，然后采用專門的施工設(shè)備對鉆孔利用滿足施工規(guī)格的鋼筋進(jìn)行籠化箍固定位，最后利用水泥注灌的一種施工技術(shù)。雖然其實(shí)施只有三個步驟，但是在實(shí)際操作中實(shí)在受限于很多技術(shù)因素。首先第一個步驟，鉆孔就要求工程師對施工環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格科學(xué)分析，尤其是對當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件具體情況必要時做化驗(yàn)處理，通過地質(zhì)層化學(xué)分析選擇最佳的施工鉆孔地點(diǎn)，同時要嚴(yán)格把控施工時的支護(hù)樁位的位置緊密度。以此來保障施工安全。同時由于一些施工現(xiàn)場地下水滲透程度淺，水位高，將又會增加施工難度，作業(yè)人員要在混凝土樁位的規(guī)格及位置選擇上進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，在做到及時止水的同時又得以保證施工進(jìn)度。同時又要縮短施工時間，避免由于坍塌造成的一系列不良影響。

2.2 地下連續(xù)墻支護(hù)施工技術(shù)

在地下基坑建設(shè)的施工煉造中，很多優(yōu)秀的施工技術(shù)人員在摸索中發(fā)現(xiàn)了一種較為理想的基坑防護(hù)技術(shù)。但是由于其自身的嚴(yán)謹(jǐn)性限制，要想達(dá)到最佳的防護(hù)效果，在實(shí)際操作中就得依賴于工程人員的過硬的綜合素質(zhì)能力，因此在施工難度和工程造價方面又增加了施工難度。該項(xiàng)技術(shù)還是鋼筋混凝土承重，但是要求在其表面進(jìn)行承漿面處理。表現(xiàn)在它面前的主要有以下技術(shù)突破難點(diǎn)：一是連續(xù)墻的厚度的選擇上必須要解決滲水問題，但是由于混凝土自身凝固需要一定的時間，這樣一來就加大了施工難度。其二就是對連續(xù)墻的承漿面水泥規(guī)格的選擇，往往要經(jīng)過一定的技術(shù)處理，不然一般規(guī)格的水泥不能滿足隔水需要，一旦失去防護(hù)效果，造成連續(xù)墻塌方，將對施工人員的生命安全產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p傷。三是對于挖陷的地質(zhì)環(huán)境呀留足其成槽時間，以避免泥漿發(fā)生壓力差噴發(fā)外漏，在此期間，可利用一定的導(dǎo)管深入導(dǎo)流，從根源上解決滲水問題。

以上兩項(xiàng)技術(shù)是目前深基坑支護(hù)最常用的兩項(xiàng)支護(hù)擋土技術(shù)。

3、加強(qiáng)工程深基坑監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用效果的策略

3.1 完善勘察方案設(shè)計(jì)

施工前的勘察無論在哪一行都是必要的前提。對于基坑建設(shè)施工更是重要的基礎(chǔ)性工作。因此在施工前進(jìn)行施工環(huán)境的地質(zhì)土層勘察是每一個技術(shù)人員的必修課。這項(xiàng)工作要求工程人員對施工場地進(jìn)行科學(xué)探究與分析，找出最合適的基礎(chǔ)施工地點(diǎn)，并給出合理化施工建議。再遇上、剝離凍土層等復(fù)雜的地質(zhì)條件時，看是否可以利用科學(xué)的建筑手段進(jìn)行常規(guī)處理。若不能，看能否將這段施工地進(jìn)行戰(zhàn)略性舍棄，以此來控制工程成本，又不妨礙工程進(jìn)度，還能保障工程使用安全。這些都是在施工前要做的。

3.2 合理選擇勘察技術(shù)

要了解和分析所要進(jìn)行作業(yè)地點(diǎn)的地質(zhì)狀況，就要提前對該地區(qū)的基本地貌層進(jìn)行科學(xué)勘察。勘察的手段有很多種，在選擇上，工程勘測人員應(yīng)該在技術(shù)水平和勘察要求的指導(dǎo)下做合理選擇，一般最常用的就是鉆探、井探以及實(shí)驗(yàn)三種勘察技術(shù)。鉆探主要用作于一些超高層建筑的施工前，技術(shù)人員利用一種專業(yè)的汽車鉆井技術(shù)來展開；井探技術(shù)則是利用人工鉆孔選擇合適的勘察點(diǎn)，再在其中插放進(jìn)專業(yè)的探測地質(zhì)儀頭，進(jìn)行深入式勘察，具有一定的準(zhǔn)確性；而實(shí)驗(yàn)技術(shù)說白了就是在取得原始地質(zhì)數(shù)據(jù)后通過再分析的方式，來減小勘察的誤差，以保障施工的質(zhì)量。

4、沉降監(jiān)測技術(shù)及控制

4.1 沉降監(jiān)測方法

沉降監(jiān)測方法在沉降監(jiān)測點(diǎn)位的選擇上有一些限制與要求：

監(jiān)測點(diǎn)的位置布置要滿足施工條件的要求，同時要不能影響到施工進(jìn)度，多個監(jiān)測點(diǎn)之間要保證互通互聯(lián)，要有穩(wěn)定的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸。以保證對施工環(huán)境的實(shí)時數(shù)據(jù)監(jiān)視，它在對支撐立柱的監(jiān)測上尤其是沉降穩(wěn)定性方面起著重要的作用。此外就是在施工過程中施工人員要注意避讓其延展的監(jiān)測線路，避免周圍有障礙物的遮擋，同時又要放在比較顯眼的地方，避免造成過失性損傷。因此可以選擇為其單獨(dú)建造一個微型監(jiān)測基站，以保證監(jiān)測的準(zhǔn)確性。而對施工環(huán)境周遭的沉降松土層的監(jiān)測上，要選擇將其深埋進(jìn)施工地當(dāng)中，以此來增加監(jiān)測直徑，已達(dá)到數(shù)據(jù)范圍收割的技術(shù)要點(diǎn)。而在對于建筑物的垂直監(jiān)測過程中，要利用沉降連線監(jiān)測，可以在建筑物的首尾兩端各自設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，以其為支點(diǎn)進(jìn)行觀測，并以此來進(jìn)行垂直基準(zhǔn)點(diǎn)的可靠性分析。另外，此項(xiàng)技術(shù)還可用來進(jìn)行工程作業(yè)中的建筑傾斜度監(jiān)測，采用的是水平基準(zhǔn)點(diǎn)的監(jiān)測手段。

4.2 監(jiān)測控制與預(yù)警

深基坑在施工安全技術(shù)監(jiān)測上一直是一個重點(diǎn)和難點(diǎn)問題，監(jiān)測控制上要做到的是一個統(tǒng)籌的概念。安全預(yù)警更是重中之重。在監(jiān)測預(yù)警值的設(shè)置上要滿足多項(xiàng)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限值的要求。比如基坑規(guī)格設(shè)定，地下基坑，以及施工周遭居民與生態(tài)環(huán)境的保護(hù)控制等各個方面。同時預(yù)警設(shè)置完成后要項(xiàng)目主要負(fù)責(zé)人簽字確認(rèn)。預(yù)警就意味著停工處理，因此在監(jiān)測預(yù)警值的設(shè)置方案上還應(yīng)綜合考慮各種施工條件的影響，比如遇到能統(tǒng)籌處理的突發(fā)情況，只要其在一定的累計(jì)范圍內(nèi)，就可以先不觸發(fā)報警。

5、深基坑檢測項(xiàng)目介紹

5.1 工程概況

武漢某綜合樓開發(fā)項(xiàng)目B4/5地塊，該工程由一幢高度為170m的住宅和2～5層的商業(yè)裙樓組成，該項(xiàng)目北臨規(guī)劃黃埔二路，東側(cè)為中山大道，南側(cè)為新建街，西側(cè)為輕軌一號線線路及解放大道，主體結(jié)構(gòu)均設(shè)置三層地下室?；A(chǔ)采用樁筏基礎(chǔ)，樁基擬采用鉆孔灌注樁?；右?guī)模：基坑面積約為28870m2，周長約為688m，基坑形狀大致呈矩形，本項(xiàng)目基坑深基坑支護(hù)由華東建筑設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，基坑支護(hù)形式為地下連續(xù)墻+混凝土支撐形式?；又匾缘燃墳橐患墶?/p>

本場地基坑規(guī)模大，坑壁土層為雜填土一般粘性土；坑底土層主要為(2-3)粉質(zhì)粘土夾粉土；上述各土層中工程性能差，抗剪強(qiáng)度低，須加強(qiáng)支護(hù)措施。場地內(nèi)承壓水埋藏較淺，對基坑工程有較大影響，坑內(nèi)有工程樁需要保護(hù)。

5.2 監(jiān)測目的

（1）對于施工技術(shù)和獲得的參數(shù)的分析，主要得益于勘測器監(jiān)測到的數(shù)據(jù)和預(yù)測到的數(shù)值，在分析過程中將會比較明顯地看出工程隊(duì)對工程進(jìn)度的把控程度，以期能達(dá)到數(shù)字化管理的目的。（2）通過監(jiān)測圍護(hù)體系的變形和受力情況，了解其變化規(guī)律，使整個基坑在開挖期間始終處于安全運(yùn)營狀態(tài)。（3）通過對施工周遭的環(huán)境監(jiān)測，能比較直觀地勘查到哪一塊位置受施工影響，地下水位浮動變化較大，再利用現(xiàn)代化手段對該塊地下水環(huán)境進(jìn)行一定量的修復(fù)，以減少人為對地下微生物環(huán)境不可挽回的破壞。（4）通過監(jiān)測樁外土壓力，可以進(jìn)行土體有效應(yīng)力分析，作為土體穩(wěn)定計(jì)算的依據(jù)。（5）通過數(shù)據(jù)監(jiān)測與分析，能使工程施工技術(shù)人員對地下水滲透問題得到及時查知，便于相關(guān)團(tuán)隊(duì)及時開展工程防漏填補(bǔ)工作。（6）通過施工數(shù)據(jù)的及時傳輸與處理，使得工程設(shè)計(jì)師及時優(yōu)化和改進(jìn)施工方案，從而減少工程成本。

5.3 監(jiān)測項(xiàng)目

（1）周邊環(huán)境監(jiān)測包含基坑周邊建筑物沉降監(jiān)測和基坑周邊道路；輕軌橋墩及地下管線沉降監(jiān)測。（2）支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測包含支護(hù)結(jié)構(gòu)頂（冠梁）水平位移、豎向位移監(jiān)測；連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移監(jiān)測；基坑周邊土體深層水平位移監(jiān)測。（3）支撐結(jié)構(gòu)體系監(jiān)測包含支撐內(nèi)力監(jiān)測和立柱沉降監(jiān)測。（4）其他監(jiān)測，包含基坑外潛水及承壓水位監(jiān)測、建筑物傾斜觀測等。（5）目視及巡視，包含基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及基坑周邊建筑物目視巡視。具體檢測項(xiàng)目及數(shù)量如表1：

表1 主要監(jiān)測項(xiàng)目及測點(diǎn)管理一覽表

基于武漢永清綜合樓開發(fā)項(xiàng)目深基坑工程監(jiān)測，我們在施工方案中加以實(shí)際應(yīng)用，以用技術(shù)措施實(shí)施保障，為施工安全，與技術(shù)作業(yè)保駕護(hù)航。現(xiàn)將應(yīng)用若干展示如下：

6、技術(shù)保證措施

6.1 測試方法

(1)責(zé)任到具體測試人，避免數(shù)據(jù)差異。(2)責(zé)任到具體測試機(jī)器，避免工具差異。(3)責(zé)任到具體路線，避免溫濕度傳感差異。(4)責(zé)任到具體方法，避免影響到測試結(jié)果。

6.2 測試儀器

(1)提前進(jìn)行科學(xué)化檢測儀器的測試，對單位量校準(zhǔn)。(2)設(shè)置儀器的自查功能，進(jìn)行數(shù)據(jù)登記與匯報。(3)損壞的測試儀或零部件做到及時更換或修理，但要對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，以備后期數(shù)據(jù)查驗(yàn)。

6.3 監(jiān)測點(diǎn)保護(hù)

(1)對監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)志化標(biāo)識，或?qū)ΡO(jiān)測點(diǎn)周圍進(jìn)行防護(hù)作業(yè)后，可自行選擇是否需要與會說明，以避免監(jiān)測點(diǎn)發(fā)生意外人為破壞。(2) 在圍檀制作過程中，應(yīng)對埋設(shè)在圍護(hù)墻體內(nèi)的監(jiān)測組件進(jìn)行巡視。(3) 在基坑開挖過程中，對布設(shè)有監(jiān)測組件的部位用醒目標(biāo)志進(jìn)行標(biāo)識。

7、主要監(jiān)測儀器類型及性能指標(biāo)

本次基坑監(jiān)測選用的主要儀器設(shè)備的種類、型式及主要技術(shù)指標(biāo)如下，其性能指標(biāo)及可靠性均滿足監(jiān)測要求：

7.1 監(jiān)測儀器

索佳全站儀（SET210K），測角中誤差±1.0秒，測距1±1.5ppm。

科利達(dá)經(jīng)緯儀，測角中誤差±2.0秒。

電子水準(zhǔn)儀壹臺（ZDL700），0.7mm/Km。

索佳水準(zhǔn)儀（B20+OM5）兩臺

測斜儀2臺，測量范圍：±54度；靈敏度：每500mm，測管±0.02mm。

振弦儀1臺，靈敏度：0.1Hz。

鋼尺水位儀1臺

7.2 儀器設(shè)備現(xiàn)場檢驗(yàn)

監(jiān)測儀器自成品首次合格率監(jiān)測外，在正式投入使用前再進(jìn)行一次全面測試，包括以下幾個方面的檢查：（1）出廠時儀器資料參數(shù)卡片是否齊全，儀器數(shù)量與發(fā)貨單是否一致；（2）零部件的配備與工程進(jìn)貨單的一致性檢查；（3）監(jiān)測儀肉眼可見的漆皮磨光粗細(xì)檢查；（4）工作主板線路安全檢查；（5）絕緣防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)檢查；（6）監(jiān)測儀數(shù)值測定準(zhǔn)確率檢查。

8、監(jiān)測結(jié)果

根據(jù)2016年9月9日監(jiān)測單位最后一期的監(jiān)測，具體監(jiān)測成果如下：

(1)對基坑地連墻墻頂進(jìn)行位移監(jiān)測點(diǎn)ZD1-ZD28進(jìn)行了第397次觀測，最大位移量為19mm（ZD23）;根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(GB-50497-2009)和監(jiān)測方案,本項(xiàng)目報警值為：30mm或速率已連續(xù)3日大于2mm/d。觀測結(jié)果表明，各點(diǎn)位移均無異常。（2）對基坑地連墻墻頂進(jìn)行沉降監(jiān)測點(diǎn)ZD1-ZD28進(jìn)行了第397次觀測，最大位沉降量為18.8mm（ZD23）;根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(GB-50497-2009)和監(jiān)測方案,本項(xiàng)目報警值為：20mm或速率已連續(xù)3日大于2mm/d。觀測結(jié)果表明，各點(diǎn)沉降均無異常。（3）對周邊建環(huán)境及輕軌沉降監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行了第397次觀測，最大位沉降量為18.2mm（ZD5）/輕軌部分最大沉降為1.5mm（QG4）；根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(GB-50497-2009)和監(jiān)測方案,本項(xiàng)目報警值為：35mm（輕軌為10mm）或速率已連續(xù)3日大于2mm/d(輕軌為1mm/d)。觀測結(jié)果表明，各點(diǎn)本次沉降均無異常。（4）對墻體和土體測斜監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行了觀測，墻體最大變形量為15.40(CX5)/土體為15.72mm(TX3);根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(GB-50497-2009)和監(jiān)測方案,本項(xiàng)目報警值為：40mm。觀測結(jié)果表明，各點(diǎn)本次變化均無異常。

結(jié)語：

深基坑作業(yè)工程由于其本身的復(fù)雜性，在施工難度、地質(zhì)環(huán)境、為了將人為施工對地上和地下生物環(huán)境降到最低，在施工前后使用現(xiàn)代化基坑監(jiān)測手段十分必要?；影踩O(jiān)測技術(shù)不僅能保障工程安全，還能提升工程進(jìn)度，同時又能使監(jiān)理人員對深基坑作業(yè)環(huán)境做到整體把控，在很大程度上對環(huán)境保護(hù)和人類自身發(fā)展都將起到重要作用。