淺議深基坑工程監(jiān)測技術(shù)及要求
2013-03-04 來源：中國鳴網(wǎng)
隨著我國城市建設(shè)高峰的到來，高層建筑、市政道路、立交橋地鐵工程、市政污水排放工程、地下商業(yè)街、人防工程等越來越多，這些工程建設(shè)均要開挖深基坑，基坑的面積和深度向大而深方向發(fā)展。在以往深基坑施工過程中，曾發(fā)生過不少質(zhì)量事故和事故隱患，致使支護(hù)系統(tǒng)破壞，基坑滑坡坍塌，鄰近建筑物開裂破壞，基坑周圍道路開裂坍塌，地下管線嚴(yán)重變形，止水帷幕破裂造成嚴(yán)重滲漏，甚至工程報廢或發(fā)生重大人身傷亡事故。鑒于基坑事故造成的嚴(yán)重后果，在深基坑工程中監(jiān)測技術(shù)和動態(tài)信息化施工技術(shù)已得到推廣。
1、深基坑工程監(jiān)測內(nèi)容
深基坑工程的監(jiān)測包括支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測和周圍環(huán)境監(jiān)測兩個方面內(nèi)容。支護(hù)結(jié)構(gòu)需監(jiān)測擋土墻墻頂?shù)奈灰?、傾斜、主鋼筋應(yīng)力、土壓力、孔隙水壓力、壓頂梁、腰梁及內(nèi)支撐軸力、應(yīng)變、立柱的沉降與隆起、錨桿的錨固力等。周圍環(huán)境需監(jiān)測開挖影響范圍內(nèi)的建筑物、地下管線和土體的沉降、傾斜、水平位移，以及土體內(nèi)的水位等。在深基坑工程監(jiān)測項目中，支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移、鄰近建筑物及地下管線的沉降是必不可少的內(nèi)容，其余項目可根據(jù)基坑工程安全等級、場地地質(zhì)條件及周圍環(huán)境狀況作出合理的選擇。
2、支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測
根據(jù)前期開挖中監(jiān)測到各類支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、變形數(shù)據(jù)，與設(shè)計中支護(hù)結(jié)構(gòu)受力和變形進(jìn)行比較，對原設(shè)計進(jìn)行評價，判斷基坑在目前開挖工況下的安全狀況，并通過分析，預(yù)測下一步工況下支護(hù)結(jié)構(gòu)變形和穩(wěn)定狀況，為優(yōu)化設(shè)計提供可靠的信息，并對后續(xù)開挖及支護(hù)方案提出建議，對施工過程中可能發(fā)生的險情報警，確保基坑工程的安全。
2.1墻頂位移監(jiān)測
擋土墻樁墻頂位移常用經(jīng)緯儀和全站儀監(jiān)測。其原理為：應(yīng)用水平角全圓方向觀測法，測出各點水平角度，然后計算出各點水平位移。其特點為測試簡單，費用低，數(shù)據(jù)量適用。在樁墻頂冠梁上布置測點，其位置和數(shù)量根據(jù)基坑側(cè)壁安全等級及周圍建筑物和地下管線可能受影響的程度而定。對于重要基坑，一般沿地下連續(xù)墻或樁頂每隔10～15m布置一個測點。在現(xiàn)場建立的半永久性測站要求妥善保護(hù)，基準(zhǔn)點設(shè)在便于觀測，不受施工影響的場地，基準(zhǔn)點宜做成深埋式?；娱_挖期間，每隔2～3d監(jiān)測一次，位移速率達(dá)到5～10mm/d時，每天監(jiān)測1～2次。
2.2 傾斜監(jiān)測
支護(hù)結(jié)構(gòu)沿基坑深度方向傾斜常用測斜儀監(jiān)測，也可采用全站儀觀測。在樁身或地下連續(xù)墻中埋設(shè)測斜管，測斜管底端插入樁墻底以下，使用測斜儀由底到頂逐段測量管的斜率，從而得到整個樁身水平位移曲線。固定式測斜儀是將測頭固定埋設(shè)在結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的固定點上;活動式測斜儀先埋設(shè)帶導(dǎo)槽的測斜管，間隔一定時間將測頭放入管內(nèi)沿導(dǎo)槽滑動測定斜度變化，計算水平位移。
2.3 支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測
用鋼筋應(yīng)力計或混凝土應(yīng)變計沿樁身鋼筋、冠梁和腰梁中較大應(yīng)力斷面處監(jiān)測主鋼筋應(yīng)力或混凝土應(yīng)變，對監(jiān)測應(yīng)力和設(shè)計值進(jìn)行比較，判斷樁身、冠梁、腰梁內(nèi)應(yīng)力是否超過設(shè)計值。
2.4 支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測
對于鋼支撐，在支撐施加預(yù)應(yīng)力前，將鋼筋應(yīng)力計焊接在鋼管外壁。對于混凝土支撐，在鋼筋籠綁扎時，將鋼筋計焊接在主鋼筋上，隨基坑開挖，量測支撐軸力的變化。
2.5 錨桿錨固力監(jiān)測
為保證錨桿張拉時達(dá)到設(shè)計的預(yù)應(yīng)力值，必須進(jìn)行超張拉，通過在錨頭位置安裝錨固力傳感器，測定錨桿鎖定時的錨固力及開挖過程中錨固力的變化，從而確定錨桿是否處于正常工作狀態(tài)、是否達(dá)到極限破壞狀態(tài)。測力計有電阻應(yīng)變計式，也有鋼弦式，一般采用鋼弦式測力計。
2.6 土壓力測試
擋土樁側(cè)土壓力采用沿?fù)跬翗秱?cè)壁土體中埋設(shè)土壓力傳感器進(jìn)行測試。采用鋼弦式或電阻應(yīng)變式壓力盒。在埋設(shè)主動側(cè)土壓力盒時，其敏感膜應(yīng)對準(zhǔn)樁后，應(yīng)施加較大的初壓力，否則可能測不到主動土壓力變化的全過程，甚至測不到數(shù)據(jù)。在埋設(shè)被動側(cè)土壓力盒時，其敏感膜面應(yīng)對準(zhǔn)樁前，不宜施加較大的初壓力，否則后期土壓力值超量程。
2.7 土體孔隙水壓力測試
孔隙水壓力計，是監(jiān)測地下土體應(yīng)力和水壓力變化的手段。土體孔隙水壓力采用振弦式孔隙水壓力計測試，用數(shù)字式鋼弦頻率接收儀測讀數(shù)據(jù)。
3、周圍環(huán)境監(jiān)測
基坑開挖過程中，可能對鄰近建筑物、鄰近道路和地下管線造成一定影響，導(dǎo)致下沉或失穩(wěn)。需要通過監(jiān)測來判斷和分析，以便采取相應(yīng)對策。通過監(jiān)測基坑周圍土體邊坡的水平、垂直位移變化、地下水位變化以及裂縫觀察等手段，分析判斷基坑是否穩(wěn)定安全，防范各類風(fēng)險和事故發(fā)生。
3.1鄰近建筑物的沉降觀測
在深基坑開挖過程中，為了掌握鄰近建筑物的沉降情況，應(yīng)進(jìn)行沉降觀測。在被觀測建筑物的首層柱上設(shè)置測點，在開挖影響范圍外的建筑物柱上埋設(shè)基準(zhǔn)點或通過鉆孔至基巖內(nèi)設(shè)置深埋式基準(zhǔn)點。采用精密水準(zhǔn)儀，測出觀測點的高程，再計算沉降量。
3.2 鄰近道路和地下管線的沉降觀測
鄰近道路和地下管線的沉降觀測方法也是采用精密水準(zhǔn)儀觀測。測點布置應(yīng)根據(jù)管線的材料、管節(jié)的長度、接頭的方式而定。
3.3 邊坡土體的位移和沉降觀測
邊坡土體位移采用測斜儀監(jiān)測。在土體中埋設(shè)測斜管，在土體深層部分埋設(shè)分層沉降標(biāo)。通過對土體位移和沉降監(jiān)測，可及時掌握基坑邊坡的穩(wěn)定性，當(dāng)邊坡潛在滑裂面出現(xiàn)險情預(yù)兆時應(yīng)及時作出報警。
3.4 地下水位測試
基坑在開挖前必須降低地下水位，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。
3.5 裂縫觀察
經(jīng)驗表明，每天進(jìn)行肉眼巡視觀察是非常重要的，巡視內(nèi)容包括支護(hù)樁墻、支撐梁、冠梁、腰梁結(jié)構(gòu)及鄰近地面、道路、建筑物的裂縫、沉陷發(fā)生和發(fā)展情況，裂縫的快速增多和縱深發(fā)展往往是事故發(fā)生的預(yù)兆。一旦發(fā)生裂縫，應(yīng)在裂縫兩側(cè)作出標(biāo)記，定期量測裂縫的寬度。
4、基坑監(jiān)測工作要求
根據(jù)多年的基坑監(jiān)測工程實踐，為確保基坑監(jiān)測的真實性、數(shù)據(jù)的合理性、分析的科學(xué)性、結(jié)論的有效性，對基坑監(jiān)測工作實施提出以下幾點工作要求：
1） 基坑監(jiān)測工作測量精度要求高，測量人員必須對相關(guān)規(guī)范熟練掌握，正確使用儀器進(jìn)行熟練測量操作。
2） 基坑圍護(hù)設(shè)計單位及相關(guān)單位應(yīng)在作業(yè)前提出監(jiān)測技術(shù)要求，指導(dǎo)基坑監(jiān)測單位開展工作。
3） 監(jiān)測單位監(jiān)測前應(yīng)在現(xiàn)場踏勘和收集相關(guān)資料基礎(chǔ)上，依據(jù)委托方和相關(guān)單位提出的監(jiān)測要求和規(guī)范編制基坑監(jiān)測方案，監(jiān)測方案須上報委托方及相關(guān)單位批準(zhǔn)后方可實施。
4） 基坑工程在開挖和支撐施工過程中的力學(xué)效應(yīng)是從各個側(cè)面同時展現(xiàn)出來的，因此監(jiān)測方案設(shè)計時應(yīng)充分考慮各項監(jiān)測內(nèi)容間監(jiān)測結(jié)果的互相印證、互相檢驗，從而對監(jiān)測結(jié)果有全面正確的把握。
5） 監(jiān)測點布設(shè)應(yīng)合理，能埋的測點應(yīng)在工程開工前埋設(shè)完成，應(yīng)盡量減少對結(jié)構(gòu)的正常受力的影響,在工程正式開工前，各項靜態(tài)初始值應(yīng)測取完畢。
6）監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性取決于測試元件安裝或埋設(shè)的可靠性、監(jiān)測儀器的精度以及監(jiān)測人員的素質(zhì)。監(jiān)測數(shù)據(jù)真實性要求所有數(shù)據(jù)必須以原始記錄為依據(jù)，原始記錄任何人不得更改、刪除。
7） 監(jiān)測數(shù)據(jù)需在現(xiàn)場及時計算處理，計算有問題可及時復(fù)測，盡量做到當(dāng)天報表當(dāng)天出。因為基坑開挖是一個動態(tài)的施工過程，只有保證及時監(jiān)測，才能有利于及時發(fā)現(xiàn)隱患，及時采取措施。
8） 對重要監(jiān)測項目，應(yīng)按照工程具體情況預(yù)先設(shè)定預(yù)警值和報警制度，預(yù)警值應(yīng)包括變形或內(nèi)力量值及其變化速率。
9） 監(jiān)測數(shù)據(jù)必須填寫在為該項目專門設(shè)計的表格上。工程結(jié)束后，應(yīng)對監(jiān)測數(shù)據(jù)，尤其是對報警值的出現(xiàn)進(jìn)行分析，繪制曲線圖，并編寫工作報告。
5、結(jié)束語
在深基坑的施工過程中，為了對基坑工程的安全性和對周圍環(huán)境的影響有全面的了解，需要對基坑開挖到下一個施工工況時的受力和變形的數(shù)值和趨勢進(jìn)行預(yù)測，確?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)和相鄰建筑物的安全。在出現(xiàn)異常情況時及時反饋，并采取必要的工程應(yīng)急措施，甚至調(diào)整施工工藝或修改設(shè)計參數(shù)，同時積累工作經(jīng)驗，為提高基坑工程設(shè)計和施工的整體水平提供依據(jù)。因此，在施工過程中對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、基坑周圍土體和相鄰建筑物進(jìn)行全面、系統(tǒng)的監(jiān)測，是非常重要的。
