深基坑工程現場監測技術研究

【摘 要】深基坑工程由于受多種因素的影響，已成為巖土工程中的重點和難點。為確?；影踩?，除了對深基坑的圍護支撐設計和施工方案充分論證外，另一個重要方面是制定出周密而又系統化的基坑監測及周圍道路管線、相鄰建筑物的監測方案，實行信息化施工，即以監測數據指導旋工。

【關鍵詞】深基坑工程；現場監測

近年來，隨著我國經濟水平和城市建設的迅速發展，開發和利用地下空間日顯重要。國內興建了許多大型地下設施，如城市地鐵、地下商場、污水處理工程、過江隧道工程等。伴隨著深基坑工程規模和深度的不斷加大，開挖深度超過10m的基坑已屬常見，地鐵車站的開挖深度達20m。大量深基坑工程的出現迫切需要監測技術理論的迸一步提高，深基坑工程正確、科學的監測設計，配合切實有效的信息化施工管理，對確?；又ёo結構和環境安全及加快工程建設進度至關重要。

1 基坑工程現場監測的主要目的

由于基坑的復雜性，在基坑施工過程中，只有對其圍護結構、周圍土體和相鄰建筑物進行綜合、系統的監測，才能對工程情況有全面地了解，確保工程順利進行。旋工監測的任務是配合施工過程動態測量圍護結構變形及受力的變化情況，把測量結果及時反饋于施工過程，指導基坑開挖和支護結構施工，保證基坑支護結構和相鄰建筑物的安全，總結施工經驗，為完善設計提供依據?，F場監測是確保實際施工安全可靠進行的必要和有效手段，對于驗證原設計方案和局部進行調整施工參數、積累數據、總結經驗、改進和提高設計水平具有相當的實際指導意義。

2 基坑工程現場監測技術

2.1 國內的基坑工程現場監測內容

基坑開挖期間施工現場監測的內容分為兩大部分，即支護結構本身（圍護結構）的穩定性和相鄰環境（周圍環境）的變化。

（1）圍護結構的主要監測內容：圍護結構完整性及強度監測；圍護結構項部水平位移監測；圍護結構傾斜監測；圍護結構沉降監測；圍護結構應力監測。

（2）周圍環境監測

周圍環境的監測主要包括：鄰近建筑物沉降、傾斜和裂縫發生時間及發展過程的監測；鄰近構筑物、道路、地下管網等設施變形監測；表層土體沉降、水平位移以及深層土體分層沉降和水平位監測；樁側土壓力監測；坑底隆起監測；土層孔隙水壓力測試；地下水位測試。

2.2 基坑工程監測方法

2.2.1 圍護與支撐結構監測

（1）圍護結構項部水平位移監測。圍護結構項部水平位移是圍護結構變形最直觀的體現，因此，圍護結構頂部水平位移的監測也就成了深基坑監測工作中最重要的一個監測項目。

（2）圍護結構傾斜監測。圍護結構傾斜監測一般用測斜儀進行。根據圍護結構受力特點及周圍環境等因素，在關鍵地方鉆孔布設測斜管，用高精度測斜儀進行監測，以根據圍護結構在各開挖旌工階段傾斜變化及時提供圍護結構沿深度方向水平位移隨時間變化曲線。目前工程中使用最多的是滑移式測斜儀。

（3）圍護結構沉降監測。用精密水準儀按常規方法對圍護結構關鍵部位進行沉降監測。

（4）圍護結構應力監測。圍護結構應力監測就是用鋼筋應力計對樁身鋼筋和鎖口梁鋼筋中較大應力斷面處應力進行監測，以防圍護結構的結構性破壞。

（5）支撐結構應力監測。支撐結構受力監測就是對錨桿和鋼筋混凝土及鋼筋內支撐受力狀況進行監測。對錨桿旋工前應進行錨桿現場拉拔試驗，以求得錨稈容許拉力。施工過程中用錨桿測力計監測錨桿實際受力情況，對鋼管支撐可用壓應力傳感器或應變計等監測其受力狀態變化。

2.2.2 周圍環境監測

（l）鄰近建筑物沉降和傾斜監測。觀測點布置應根據建筑物體積、結構、工程地質條件、開挖方案等因素綜合考慮，一般在建筑物角點、中點及周邊設置，每棟建筑物觀測點不少于8個，觀測方法和觀測精度與一般沉降觀測相同。

（2）鄰近建筑物裂縫監測。對觀測裂縫統一編號，每條裂縫至少應布設兩組（兩側各一個標志為一組）觀測標志，裂縫寬度數據應精確至0.lmm，一組在裂縫最寬處，另一組在裂縫末端進行測繪。

（3）鄰近道路、管線變形監測基坑開挖過程中，應同時對鄰近道路、管線等設旋進行水平位移和沉降觀測，基坑開挖時水平方向影響范圍為1.5倍～2倍開挖深度，因此用于水平位移及沉降的控制點一般應設置在基坑邊2.5倍～3.0倍開挖距離以外，水平位移控制點后方向可更遠一些。

（4）地下水位測試。一般通過監測井監測，監測井布置較為隨意，只要設置在止水帷幕以外即可。監測井不必埋設很深，井底標高一般在常年水位以下4m～5m即可。

（5）土體分層沉降和水土壓力測試。應布置在圍護結構體系中受力有代表性的位置，土體分層沉降和空隙水壓力計測孔應緊鄰圍護樁墻埋設，土壓力盒應盡量在施工圍護樁墻時埋設在土體與圍護樁墻的接觸面上。

（6）土體回彈。深大基坑的回彈量對基坑本身和鄰近建筑物都有較大影響，因此需做基坑回彈監測。在基坑中央和距坑底邊緣1/4坑底寬度處及特征變形點必須設置監測點，方形、圓形基坑可按單向對稱布點，矩形基坑可按縱橫向布點，復合矩形基坑可多向布點，地質情況復雜時可適當增加點數。

（7）環境監測。環境監測的范圍是基坑開挖3倍深度以內的區域，建筑物以沉降觀測為主，測點應布設在墻角、樁身等部位，應能充分反映建筑物各部分的不均勻沉降。

2.3 基坑工程現場監測的要求

在基坑工程中，基坑工程的監測應與施工過程密切配合，根據施工速度，對監測到內力或變形的絕對值及變化速率進行認真分析，根據需要調整監測的時間間隔，必要時進行跟蹤檢測。應將檢測結果及響應的施工工序、工況記錄及時提供給施工管理人員。當監測數據超過警戒指標時，應不失時機地采取相應的技術措施。對重要而復雜地工程，應選擇適當范圍進行信息化施工。在施工監測中，運用反分析方法優化后續施工。在基坑工程中，確定各監測項目的警戒線和允許值是一項十分嚴肅的工作。它不僅是設計計算的重要基礎，同時也是確定合理施工流程、保證周圍環境安全的主要依據。監測項目的警戒值應根據基坑自身的特點、監測目的、周圍環境的要求，結合當地工程經驗并和有關部門協商綜合確定。確定預警值的方法主要有3種。

（1）參照相關規范和規程的規定值。我國各地方標準中對基坑工程預警值的規定多

為最大允許位移或變形值。

（2）經驗類比值。經驗類比值是根據大量工程實踐經驗積累而確定的預警值，如基坑內降水或基坑開挖引起的基坑外水位下降不得超過1000mm，每天發展不得超過500mm；基坑開挖中引起的立柱樁隆起或沉降不得超過10mm，每天發展不得超過2mm。

（3）設計預估值?；雍椭車h境的位移與變形值是為了基坑和周圍環境的安全需要在設計和監測時嚴格控制的，而圍護結構和支撐的內力、錨桿拉力等，則是在滿足以上基坑和周圍環境的位移與變形控制值的前提下由設計計算得到的，因此，圍護結構和支撐內力、錨桿拉力等應以設計預估值為確定預警值的依據，一般將預警值確定為設計允許最大值的80%。

3 監測信息反饋程序

完整的信息反饋系統對于保證監測數據的合理有效利用，為施工方案的調整提供可靠依據具有重要意義。首先，采集監測數據時，要保證數據的真實可靠；其次，對取得的數據，應用數理統計的方法和各種表格及曲線對數據進行整理和分析；最后，將整理后的數據匯總成周報表和月報表，定時交付監理方。另外，對于監測中發現的例外情況要特別對待處理，并及時向監理方匯報及提出建議。具體監測信息管理流程如下圖1所示：

取得各種監測資料后，需及時進行處理，排除儀器、讀數等操作過程中的失誤，剔除和識別各種粗大、偶然和系統誤差，避免漏測和錯測，保證監測數據的可靠性和完整性，采用計算機進行監控量測資料的整理和初步定性分析工作。

（1）數據整理

把原始數據通過一定的方法，如按大小的排序用頻率分布的形式把一組數據分布情況顯示出來，進行數據的數字特征值計算，離群數據的取舍。

（2）插值法

在實測數據的基礎上，采用函數近似的方法，求得符合測量規律而又未實測到的數據。

（3）采用統計分析方法對監測結果進行回歸分析

尋找一種能夠較好反映監測數據變化規律和趨勢的函數關系式，對下一階段的監測物理量進行預測，防忠于未然。如預測最終位移值，預測結構物的安全性，并據此確定工程技術措施等。因此，對每一測點的監測結果要根據管理基準和位移變化速率等綜合判斷結構和建筑物的安全狀況，并編寫周、月匯總報表，及時反饋指導旋工，調整施工參數，達到安全、快速、高效施工之目的。

4 深基坑監測的意義

深基坑的理論研究和工程實踐告訴我們，理論、經驗和監測相結合是指導深基坑工程的設計和施工的正確途徑。對于復雜的大中型工程或環境要求嚴格的項目，往往難從以往的經驗中得到借鑒，也難以從理論上找到定量分析和預測的方法，這就必定要依賴于施工過程中的現場監測。首先，靠現場監測提供動態信息反饋來指導施工全過程，并可通過監測數據來了解基坑的設計強度，為今后降低工程成本指標提供設計依據。第二，可及時了解施工環境一地下土層、地下管線、地下設施、地面建筑在施工過程中所受的影響及影響程度。第三，可及時發現和預報險情的發生及險情的發展程度，以便及時采取安全補救措施。

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