基坑監(jiān)測在深基坑工程中的應(yīng)用

河南工業(yè)大學(xué) 朱 輝 尹正貴

隨著地下空間在土建工程中的利用程度越來越高，基坑工程蓬勃發(fā)展，主要體現(xiàn)在基坑工程規(guī)模更大、組合使用的支護(hù)方式更多等。同時(shí)，由于周邊開挖環(huán)境復(fù)雜，基坑開挖對周邊建筑、管線道路的影響也較為嚴(yán)重，這就要求施工人員采取更多的措施來提高基坑施工的安全性。其中，基坑監(jiān)測是一種保證基坑安全最實(shí)用也是最有效的措施。

一、基坑監(jiān)測的發(fā)展歷程

城市空間利用率不斷提高、高層建筑大量建設(shè)促使了深基坑工程的發(fā)展，基坑監(jiān)測是伴隨著深基坑工程不斷壯大的發(fā)展而來。20世紀(jì)前期城市高層建筑開始涌現(xiàn)，基坑開挖深度和面積不斷增大，同時(shí)機(jī)械儀器也更加準(zhǔn)確實(shí)用，人們開始把監(jiān)測運(yùn)用到基坑開挖過程當(dāng)中。20世紀(jì)60年代，奧斯陸和墨西哥地區(qū)有軟土土質(zhì)的深基坑運(yùn)用了監(jiān)測設(shè)備，在施工過程中進(jìn)行了較為系統(tǒng)的基坑監(jiān)測，這是較早的基坑開挖運(yùn)用監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行指導(dǎo)施工的實(shí)例。隨著經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、科學(xué)的發(fā)展，20世紀(jì)90年代出現(xiàn)了現(xiàn)場監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、信息反饋的信息化施工的概念，基坑監(jiān)測在基坑工程設(shè)計(jì)、施工中發(fā)揮了更重要的作用。

二、基坑監(jiān)測的應(yīng)用現(xiàn)狀

國內(nèi)自20世紀(jì)80年代監(jiān)測技術(shù)在基坑工程中開始部分運(yùn)用，經(jīng)過大量的基坑施工經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)理論研究工作，目前已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，大多數(shù)深基坑工程采取全方位的基坑監(jiān)測。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.監(jiān)測儀器多樣化，包括機(jī)測式、電測式監(jiān)測設(shè)備。目前常用的監(jiān)測設(shè)備有：監(jiān)測支護(hù)結(jié)構(gòu)位移的經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、測斜儀、裂縫監(jiān)測儀、分層沉降儀，監(jiān)測內(nèi)力、壓力的：土壓力盒、頻率儀、鋼筋應(yīng)力計(jì)，測量水位的鋼尺水位計(jì)、孔隙水壓力計(jì)等。同時(shí)監(jiān)測儀器的精密度更高，伴隨著監(jiān)測數(shù)據(jù)測量儀器的發(fā)展，相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理軟件也不斷更新。

2.監(jiān)測技術(shù)理論不斷發(fā)展，國內(nèi)對工程數(shù)據(jù)及監(jiān)測理論進(jìn)行不斷的探索研究，取得了大量的有關(guān)監(jiān)測技術(shù)的成果。例如胡友?。?001）建立監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，預(yù)測模型中采用定量指標(biāo)判別工程支護(hù)安全性；袁勇軍（2005）采用測地型GPS 進(jìn)行基坑基點(diǎn)的監(jiān)測，該方法高效準(zhǔn)確；姚黔貴（2005）提出城市深基坑工程對監(jiān)測信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)的反饋能夠有效地提高工程施工安全性；任麗芳（2006）提出了深基坑工程發(fā)展方向是進(jìn)行信息化施工并建立完善的險(xiǎn)情預(yù)警系統(tǒng)。

3.監(jiān)測廣泛性，通過近20年的發(fā)展，監(jiān)測技術(shù)更加完善，我國先后頒布了一些國家規(guī)范以及地方規(guī)程指導(dǎo)工程的基坑監(jiān)測，為基坑監(jiān)測的廣泛運(yùn)用提供了有利條件。目前基坑監(jiān)測項(xiàng)目、監(jiān)測流程比較成熟，能夠合理、經(jīng)濟(jì)的完成監(jiān)測目標(biāo)。同時(shí)預(yù)測技術(shù)的快速發(fā)展使得基坑開挖安全性及效率得到提高。

三、基坑監(jiān)測的作用

基坑監(jiān)測作為信息化施工的基礎(chǔ)條件，其作用是通過在監(jiān)測點(diǎn)監(jiān)測基坑開挖過程，獲得支護(hù)結(jié)構(gòu)和基坑周邊環(huán)境的監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析其變形、內(nèi)力、穩(wěn)定性狀態(tài)，及時(shí)修正施工方案中的不足并指導(dǎo)下一步的基坑開挖。主要總結(jié)如下。

1.保證支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全有效，通過監(jiān)測支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形、內(nèi)力發(fā)展，掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。由于基坑開挖過程中不可預(yù)見性因素較多，對基坑支護(hù)設(shè)計(jì)中的不足要及時(shí)發(fā)現(xiàn)修正，完善的支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測能夠可靠的指導(dǎo)支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工。

2.確保周圍環(huán)境不受影響，深基坑的影響范圍較廣，有研究表明開挖深度3倍的范圍內(nèi)都有可能受到影響，對于周圍建筑林立、管線道路密集的開挖環(huán)境，需要制定完善的周圍環(huán)境監(jiān)測控制網(wǎng)，保證業(yè)主和社會(huì)的利益。

3.完善監(jiān)測技術(shù)，通過收集監(jiān)測數(shù)據(jù)，進(jìn)行監(jiān)測理論的研究，同時(shí)為工程建設(shè)提供可靠的參考數(shù)據(jù)，促進(jìn)基坑工程的健康發(fā)展。

四、基坑監(jiān)測的內(nèi)容

深基坑監(jiān)測主要分為支護(hù)結(jié)構(gòu)和周圍環(huán)境兩大內(nèi)容，根據(jù)監(jiān)測對象的不同可分為支護(hù)結(jié)構(gòu)體系、水土體系、周邊環(huán)境3個(gè)方面。

1.支護(hù)結(jié)構(gòu)體系監(jiān)測項(xiàng)目包括樁墻的頂部水平位移和沉降、樁墻深度范圍內(nèi)的水平位移和應(yīng)力、土釘錨桿的軸力、立柱的沉降和內(nèi)力、圈梁的水平位移和內(nèi)力；主要用于設(shè)計(jì)計(jì)算的驗(yàn)證，修正計(jì)算中的偏差，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷是否達(dá)到報(bào)警值，指導(dǎo)基坑的下一步開挖。

2.水土體系監(jiān)測項(xiàng)目包括坑內(nèi)土體的土壓力和隆起、坑外土體的水平位移及沉降、坑內(nèi)地下水水位、坑外地下水水位和孔隙水壓力；主要是用于土體穩(wěn)定性和降水效果的跟蹤，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題采取必要的措施，保證降水符合設(shè)計(jì)要求和整個(gè)基坑工程的穩(wěn)定性。

3.周圍環(huán)境監(jiān)測項(xiàng)目包括周圍建筑管線的位移和傾斜裂縫、地下水位、周圍土體的沉降；主要用于周圍環(huán)境的安全監(jiān)測，保證基坑開挖不影響周邊設(shè)施的安全和周邊社區(qū)單位的正常運(yùn)行工作。

上述項(xiàng)目是深大基坑開挖進(jìn)行監(jiān)測時(shí)需要考慮到的項(xiàng)目，對于基坑規(guī)模較小、土層土質(zhì)較好、周邊環(huán)境不太復(fù)雜的基坑工程，可以根據(jù)具體基坑特點(diǎn)，針對穩(wěn)定性不高的區(qū)域重點(diǎn)監(jiān)測，達(dá)到安全、合理、經(jīng)濟(jì)、便捷施工的工程監(jiān)測目的。

五、結(jié)論

本文，筆者對基坑監(jiān)測的發(fā)展現(xiàn)狀和監(jiān)測內(nèi)容進(jìn)行了敘述及分析。在當(dāng)今深基坑工程不斷發(fā)展的情況下，工程監(jiān)測以其技術(shù)成熟、投入較小、廣泛性的特點(diǎn)在工程施工中起到了重要作用，保證了基坑工程的安全性、經(jīng)濟(jì)性，促進(jìn)了基坑工程的發(fā)展。