淺談深基坑監(jiān)測存在的若干問題
2011-12-31 來源：中國百科網(wǎng)
一、深基坑監(jiān)測的意義
隨著城市建設(shè)的發(fā)展，基坑施工的開挖深度越來越深，從最初的5～7m發(fā)展到目前最深已達(dá)20m多。由于地下土體性質(zhì)、荷載條件、施工環(huán)境的復(fù)雜性，對在施工過程中引發(fā)的土體性狀、環(huán)境、鄰近建筑物、地下設(shè)施變化的監(jiān)測已成了工程建設(shè)必不可少的重要環(huán)節(jié)。
對于復(fù)雜的大中型工程或環(huán)境要求嚴(yán)格的項(xiàng)目，往往難從以往的經(jīng)驗(yàn)中得到借鑒，也難以從理論上找到定量分析、預(yù)測的方法，這就必定要依賴于施工過程中的現(xiàn)場監(jiān)測。首先，靠現(xiàn)場監(jiān)測據(jù)來了解基坑的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，為今后降低工程成本指標(biāo)提供設(shè)計(jì)依據(jù)。第二，可及時(shí)了解施工環(huán)境——地下土層、地下管線、地下設(shè)施、地面建筑在施工過程中所受的影響及影響程度。第三，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)報(bào)險(xiǎn)情的發(fā)生及險(xiǎn)情的發(fā)展程度，為及時(shí)采取安全補(bǔ)救措施充當(dāng)耳目。
二、深基坑監(jiān)測的內(nèi)容及方法
深基坑施工，必須要有一定的圍護(hù)結(jié)構(gòu)用以擋土、擋水。圍護(hù)設(shè)施必須安全有效。淺基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)以前常用的是鋼板樁或混凝土板樁；深基坑則大多采用現(xiàn)場澆灌的地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)或排樁式灌注樁結(jié)構(gòu)，并配以混凝土攪拌樁或樹根樁止水。開挖時(shí)，坑內(nèi)必須抽去地下水，7~15m深的基坑，中間必須配二到三道水平支撐，水平支撐采用鋼管式結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)必須安全可靠，并能確保施工環(huán)境穩(wěn)定。從經(jīng)濟(jì)角度來講，好的圍護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)把安全指標(biāo)取在臨界點(diǎn)附近，再靠現(xiàn)場監(jiān)測提供的動(dòng)態(tài)信息反饋來調(diào)整施工方案。
1、以下內(nèi)容是基坑監(jiān)測目前能夠做到的也是應(yīng)該做到的項(xiàng)目：
（1）地下管線、地下設(shè)施、地面道路和建筑物的沉降、位移。
（2）圍護(hù)樁地下樁體的側(cè)向位移（樁體測斜）、圍護(hù)樁頂?shù)某两岛退轿灰啤?br />
（3）圍護(hù)樁、水平支撐的應(yīng)力變化。
（4）基坑外側(cè)的土體側(cè)向位移（土體測斜）。
（5）坑外地下土層的分層沉降。
（6）基坑內(nèi)、外的地下水位監(jiān)測。
（7）地下土體中的土壓力和孔隙水壓力。
（8）基坑內(nèi)坑底回彈監(jiān)測。
2、觀測點(diǎn)的布設(shè)
測點(diǎn)布設(shè)合理方能經(jīng)濟(jì)有效。監(jiān)測項(xiàng)目的選擇必須根據(jù)工程的需要和基地的實(shí)際情況而定。在確定測點(diǎn)的布設(shè)前，必須知道基地的地質(zhì)情況和基坑的圍護(hù)設(shè)計(jì)方案，再根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)和理論的預(yù)測來考慮測點(diǎn)的布設(shè)范圍和密度。
原則上，能埋的測點(diǎn)應(yīng)在工程開工前埋設(shè)完成，并應(yīng)保證有一定的穩(wěn)定期，在工程正式開工前，各項(xiàng)靜態(tài)初始值應(yīng)測取完畢。沉降、位移的測點(diǎn)應(yīng)直接安裝在被監(jiān)測的物體上，只有道路地下管線若無條件開挖樣洞設(shè)點(diǎn)，則可在人行道上埋設(shè)水泥樁作為模擬監(jiān)測點(diǎn)，此時(shí)的模擬樁的深度應(yīng)稍大于管線深度，且地表應(yīng)設(shè)井蓋保護(hù)，不止于影響行人安全；如果馬路上有管線設(shè)備（如管線井、閥門等）的話，則可在設(shè)備上直接設(shè)點(diǎn)觀測。
測斜管（測地下土體、圍護(hù)樁體的側(cè)向位移）的安裝：測斜管應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況，埋設(shè)在那些比較容易引起塌方的部位，一般按平行于基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)以20~30m的間距布設(shè)；圍護(hù)樁體測斜管應(yīng)在圍護(hù)樁體澆灌混凝土?xí)r放入；地下土體測斜管的埋設(shè)須用鉆機(jī)鉆孔，放入管子后再用黃砂填實(shí)孔壁，用混凝土封固地表管口，并在管口加帽或設(shè)井框保護(hù)。測斜管的埋設(shè)要注意十字槽須與基坑邊垂直。
基坑在開挖前必須要降低地下水位，但在降低地下水位后有可能引起坑外地下水位向坑內(nèi)滲漏，地下水的流動(dòng)是引起塌方的主要因素，所以地下水位的監(jiān)測是保證基坑安全的重要內(nèi)容；水位監(jiān)測管的埋設(shè)應(yīng)根據(jù)地下水文資料，在含水量大和滲水性強(qiáng)的地方，在緊靠基坑的外邊，以20~30 m的間距平行于基坑邊埋設(shè)，埋設(shè)方法與地下土體測斜管的埋設(shè)相同。
分層沉降管的埋設(shè)也與測斜管的埋設(shè)方法相同。埋設(shè)時(shí)須注意波紋管外的銅環(huán)不要被破壞；一般情況下，銅環(huán)每1m放一個(gè)比較適宜。基坑內(nèi)也可用分層沉降管來監(jiān)測基坑底部的回彈，當(dāng)然基坑的回彈也可用精密水準(zhǔn)測量法解決。
土壓力計(jì)和孔隙水壓力計(jì)，是監(jiān)測地下土體應(yīng)力和水壓力變化的手段。對環(huán)境要求比較高的工程，都須安裝?？紫端畨毫τ?jì)的安裝，也須用到鉆機(jī)鉆孔，在孔中可根據(jù)需要按不同深度放入多個(gè)壓力計(jì)，再用干燥粘土球填實(shí)，待粘土球吸足水后，便將鉆孔封堵好了。土壓力計(jì)要隨基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工時(shí)一起安裝，注意它的壓力面須向外；并根據(jù)力學(xué)原理，壓力計(jì)應(yīng)安裝在基坑的隱患處的圍護(hù)樁的側(cè)向受力點(diǎn)。這兩種壓力計(jì)的安裝，都須注意引出線的編號和保護(hù)。
應(yīng)力計(jì)是用于監(jiān)測基坑圍護(hù)樁體和水平支撐受力變化的儀器。它的安裝也須在圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工時(shí)請施工單位配合安裝，一般選方便的部位，選幾個(gè)斷面，每個(gè)斷面裝二只壓力計(jì)，以取平均值；應(yīng)力計(jì)必須用電纜線引出，并編好號。
3、數(shù)據(jù)觀測
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)知道，基坑施工對環(huán)境的影響范圍為坑深的3~4倍，因此，沉降觀測所選的后視點(diǎn)應(yīng)選在施工的影響范圍之外；后視點(diǎn)不應(yīng)少于二點(diǎn)。沉降觀測的儀器應(yīng)選用精密水準(zhǔn)儀，按二等精密水準(zhǔn)觀測方法測二測回，測回校差應(yīng)小于±lmm.地下管線、地下設(shè)施、地面建筑都應(yīng)在基坑開工前測取初始值。在開工期問，應(yīng)根據(jù)需要不斷測取數(shù)據(jù)，從幾天觀測一次到一天觀測幾次都可以；每次的觀測值與初始值比較即為累計(jì)量，與前次的觀測數(shù)據(jù)相比較即為日變量。根據(jù)公認(rèn)的數(shù)據(jù)，日變量大于3mm，累計(jì)變量大于10mm即應(yīng)向有關(guān)方面報(bào)警。
位移監(jiān)測點(diǎn)的觀測一般最常用的方法是偏角法。同樣，測站點(diǎn)應(yīng)選在基坑的施工影響范圍之外。外方向的選用應(yīng)不少于3點(diǎn)，每次觀測都必須定向，為防止測站點(diǎn)被破壞，應(yīng)在安全地段再設(shè)一點(diǎn)作為保護(hù)點(diǎn)，以便在必要時(shí)作恢復(fù)測站點(diǎn)之用。初次觀測時(shí)，須同時(shí)測取測站至各測點(diǎn)的距離，有了距離就可算出各測點(diǎn)的秒差，以后各次的觀測只要測出每個(gè)測點(diǎn)的角度變化就可推算出各測點(diǎn)的位移量。觀測次數(shù)和報(bào)警值與沉降監(jiān)測相同。當(dāng)然也可用坐標(biāo)法來測取位移量。
地下水位、分層沉降的觀測，首次必須測取水位管管口和分層沉降管管口的標(biāo)高。從而可測得地下水位和地下各土層的初始標(biāo)高。在以后的工程進(jìn)展中，可按需要的周期和頻率，測得地下水位和地下各土層標(biāo)高的每次變化量和累計(jì)變化量。地下水位和分層沉降的報(bào)警值，應(yīng)由設(shè)計(jì)人員根據(jù)地質(zhì)水文條件來確定。
測斜管的管口必須每次用經(jīng)緯儀測取位移量，再用測斜儀測取地下土體的側(cè)向位移量，再與管口位移量比較即可得出地下土體的絕對位移量。位移方向一般應(yīng)取直接的或經(jīng)換算過的垂直基坑邊方向上的分量。應(yīng)力、水壓力、土壓力的變量的報(bào)警值同樣由設(shè)計(jì)人員確定。
監(jiān)測數(shù)據(jù)必須填寫在為該項(xiàng)目專門設(shè)計(jì)的表格上。所有監(jiān)測的內(nèi)容都須寫明：初始值、本次變化量、累計(jì)變化量。工程結(jié)束后，應(yīng)對監(jiān)測數(shù)據(jù)，尤其是對報(bào)警值的出現(xiàn)，進(jìn)行分析，繪制曲線圖，并編寫工作報(bào)告。因此，記錄好工程施工中的重大事件是監(jiān)測人員必不可少的工作。
三、基坑監(jiān)測中存在的常見問題
深基坑工程支護(hù)技術(shù)雖已在全國不同地區(qū)、不同的地質(zhì)條件下取得了不少成功的經(jīng)驗(yàn)，甚至在一些達(dá)到國際水平，但仍存在一些問題需進(jìn)一步研究或提高，以適應(yīng)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要。深基坑工程支護(hù)施工過程中常常存在的問題主要有以下幾種：
1、土層開挖和邊坡支護(hù)不配套
常見支護(hù)施工滯后于土方施工很長一段時(shí)間，而不得不采取二次回填或搭設(shè)架子來完成支護(hù)施工一般來說，土方開挖技術(shù)含量相對較低，工序簡單，組織管理容易。而擋土支護(hù)的技術(shù)含量高，工序較多且復(fù)雜，施工組織和管理都較土方開挖復(fù)雜。所以在施工過程中，大型工程均是由專業(yè)施工隊(duì)來分別完成土方和擋土支付工作，而且絕大部分都是兩個(gè)平行的合同。這樣在施工過程中協(xié)調(diào)管理的難度大，土方施工單位搶進(jìn)度，拖工期，開挖順序較亂，特別是雨期施工，甚至不顧擋土支護(hù)施工所需工作面，留給支護(hù)施工的操作面幾乎是無法操作，時(shí)間上也無法完成支護(hù)工作，以致使支護(hù)施工滯后于土方施工，因支護(hù)施工無操作平臺完成鉆孔、注漿、布網(wǎng)和噴射砼等工作，而不得不用土方回填或搭設(shè)架子來設(shè)置操作平臺來完成施工。這樣不但難于保證進(jìn)度，也難于保證工程質(zhì)量，甚至發(fā)生安全事故，留下質(zhì)量隱患。
2、邊坡修理達(dá)不到設(shè)計(jì)、規(guī)范要求
常存在超挖和欠挖現(xiàn)象一般深基礎(chǔ)在開挖時(shí)均使用機(jī)械開挖、人工簡單修坡后即開始擋土支護(hù)的砼初噴工序。而在實(shí)際開挖時(shí)，由于施工管理人員不到位，技術(shù)交底不充分，分層分段開挖高度不一，挖機(jī)械操作手的操作水平等因素的影響，使機(jī)械開挖后的邊坡表面平整度，順直度極不規(guī)則，而人工修理時(shí)不可能深度挖掘，只能就機(jī)挖表面作平整度修整，在沒有嚴(yán)格檢查驗(yàn)收就開始初噴，故出現(xiàn)擋土支付后出現(xiàn)超挖和欠挖現(xiàn)象。
3、成孔注漿不到位、土釘或錨桿受力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求
深基坑支護(hù)所用土釘或錨桿鉆孔直般為100~150的鉆桿成孔，孔深少則五、六米，深則十幾米，甚至二十多米，鉆孔所穿過的土層質(zhì)量也各不相同，鉆孔如果不認(rèn)真研究土體情況，往往造成出渣不盡，殘?jiān)练e而影響注漿，有的甚至成孔困難、孔洞坍塌，無法插筋和注漿。再者注漿時(shí)配料隨意性大、注漿管不插到位、注漿壓力不夠等而造成注漿長度不足、充盈度不夠，而使土釘或錨桿的抗拔力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，影響工程質(zhì)量，甚至要做再次處理。
4、噴射砼厚度不夠、強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求
目前建筑工程基坑支護(hù)噴射砼常用的是干拌法噴射砼設(shè)備[4]，其主要特點(diǎn)是設(shè)備簡單、體積小，輸送距離長，速凝劑可在進(jìn)入噴射機(jī)前加入，操作方便，可連續(xù)噴射施工。雖然干噴法設(shè)備操作簡單方便，但由于操作手的水平不同，操作方法和檢查控制等手段不全，混凝土回彈嚴(yán)重，再加上原材料質(zhì)量控制不嚴(yán)、配料不準(zhǔn)、養(yǎng)護(hù)不到位等因素，往往造成噴后砼的厚度不夠、砼強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。
5、施工過程與設(shè)計(jì)的差異太大
深層攪拌樁的水泥摻量常常不足，影響水泥土的支護(hù)強(qiáng)度。我們發(fā)現(xiàn)在同樣做法的支護(hù)，發(fā)生水泥土裂縫，有時(shí)不是在受力最大的地段，檢查下來，往往是強(qiáng)度不足，地面施工堆載在局部位置往往要大大高于設(shè)計(jì)允許荷載。施工質(zhì)量與偷工減料的現(xiàn)象也并不少見?；油谕潦侵ёo(hù)受力與變形顯著增加的過程，設(shè)計(jì)中常常對挖土程序有所要求來減少支護(hù)變形，并進(jìn)行圖紙交底，而實(shí)際施工中土方老板往往不管這些框框，搶進(jìn)度，圖局部效益。
6、設(shè)計(jì)與實(shí)際情況差異較大
深基坑支護(hù)由于其土壓力與傳統(tǒng)理論的擋土墻土壓力有所不同，在目前沒有完善的土壓力理論指導(dǎo)下，通常仍沿用傳統(tǒng)理論計(jì)算，因此有誤差是正常的，許多學(xué)者對此進(jìn)行了許多研究，在傳統(tǒng)理論土壓力計(jì)算的基礎(chǔ)上結(jié)合必要的經(jīng)驗(yàn)修正可以達(dá)到實(shí)用要求。問題是對這樣一個(gè)極為復(fù)雜的課題，脫離實(shí)際工程情況，往往會(huì)造成過量變形的后果。如某些設(shè)計(jì)、不考慮地質(zhì)條件、地面荷載的差異，照搬照套相同坑深的支護(hù)設(shè)計(jì)。必須根據(jù)實(shí)際地面可能發(fā)生的荷載，包括建筑堆載、載重汽車、臨時(shí)設(shè)施和附近住宅建筑等的影響，比較正確地估計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)上的側(cè)壓力。
7、工程監(jiān)理不到位
按規(guī)定高層建筑、重大市政等的深基坑是必須實(shí)行工程監(jiān)理的，大多數(shù)事故工程都沒有按規(guī)定實(shí)施工程監(jiān)理，或者雖有監(jiān)理而工作不到位，只管場內(nèi)工程，不管場外影響，實(shí)行包括設(shè)計(jì)在內(nèi)的全過程監(jiān)理的就更少?？陀^地說深基坑工程監(jiān)理要求監(jiān)理人員具有較高業(yè)務(wù)水平，在我國現(xiàn)階段主要就只是監(jiān)控支護(hù)結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量、工期、進(jìn)度，而對于設(shè)計(jì)監(jiān)理與對住宅及周邊環(huán)境的監(jiān)控尚有一定差距，巫待完善與提高。
8、施工監(jiān)測不重視
主要是建設(shè)單位為省錢不要求施工監(jiān)測，或者雖設(shè)置一些測點(diǎn)，數(shù)據(jù)不足，忽視坑邊住宅的檢測，或者不重視監(jiān)測數(shù)據(jù)，形同虛設(shè)。支護(hù)設(shè)計(jì)中沒有監(jiān)測方案，結(jié)果發(fā)生情況不能及時(shí)警報(bào)，事故發(fā)生后也不易分析原因，不利于事故的早期處理，省了小錢化大錢。
為了減少支護(hù)事故，有待精心設(shè)計(jì)、精心施工、強(qiáng)化監(jiān)理，保護(hù)坑邊住宅與環(huán)境，提高深基坑支護(hù)技術(shù)和管理水平。
四、深基坑技術(shù)的發(fā)展趨勢
1、基坑向著大深度、大面積方向發(fā)展，周邊環(huán)境更加復(fù)雜，深基坑開挖與支護(hù)的難度愈來愈大。因此，從工期和造價(jià)的角度看兩墻合一的逆作法將是今后發(fā)展的主要方向。但逆作法施工受樁承載力的限制很大，采用逆作法時(shí)不能采用一柱一樁，而是一柱多樁，增加了成本和施工難度。如何提高單樁承載力，降低沉降，減少中柱樁（中間支承柱），達(dá)到一柱一樁，使上部結(jié)構(gòu)施工速度可以放開限制，從而加快進(jìn)度，縮短總工期，這將成為今后的研究方向。
2、土釘支護(hù)方案的大量實(shí)施，使得噴射混凝土技術(shù)得以充分運(yùn)用和發(fā)展。為減少噴射混凝土的回彈量以及保護(hù)環(huán)境的需要，濕式噴射混凝土將逐步取代干式噴射混凝土。
3、目前，在有支護(hù)的深基坑工程中，基坑開挖大多以人工挖土為主，效率不高，今后必須大力研究開發(fā)小型、靈活、專用的地下挖土機(jī)械，以提高工效，加快施工進(jìn)度，減少時(shí)間效應(yīng)的影響。
4、為了減少基坑變形，通過施加預(yù)應(yīng)力的方法控制變形將逐步被推廣，另外采用深層攪拌或注漿技術(shù)對基坑底部或被動(dòng)區(qū)土體進(jìn)行加固，也將成為控制變形的有效手段被推廣。
5、為減小基坑工程帶來的環(huán)境效應(yīng)（如因降水引起的地面附加沉降），或出于保護(hù)地下水資源的需要，有時(shí)基坑采用帷幕型式進(jìn)行支護(hù)。除地下連續(xù)墻外，一般采用旋噴樁或深層攪拌樁等工法構(gòu)筑成止水帷幕。目前，有將水利工程中防滲墻的工法引入到基坑工程中的趨勢。
6、在軟土地區(qū)，為避免基坑底部隆起，造成支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移加大和鄰近建（構(gòu)）筑物下沉，可采用深層攪拌樁或注漿技術(shù)對基坑底部土體進(jìn)行加固，即提高支護(hù)結(jié)構(gòu)被動(dòng)區(qū)土體的強(qiáng)度的方法。
五、結(jié)束語
監(jiān)測工程是一項(xiàng)競爭頗為激烈的項(xiàng)目。特別是南京，由于房產(chǎn)市場仍較興旺，監(jiān)測有一定的市場，任何有監(jiān)測資質(zhì)的第三方，都在監(jiān)測市場上進(jìn)行著激烈的競爭。我們在以后的基坑監(jiān)測中會(huì)更一步總結(jié)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，減少基坑開挖過程中存在的問題。我們會(huì)在更加激烈的市場競爭中用更好地發(fā)展！
