分析工程深基坑監測技術應用

曹振科

（廣東省地質局第三地質大隊廣東東莞523057）

分析工程深基坑監測技術應用

曹振科

（廣東省地質局第三地質大隊廣東東莞523057）

隨著高層建筑的建造、大型市政設施及大量地下空間的開發，都會產生大量的深基坑工程和環境土工問題。為了確保基坑設計、施工的可靠性和安全性,必須進行基坑的現場監測。現場監測作為確保基坑工程施工安全可靠進行的必要手段,對改進和提高設計水平等具有現實的指導意義。對其應用進行了初步的分析研究。

深基坑工程監測技術應用

0　引言

由于目前基坑工程的設計假設工況模型還無法完全反映出施工過程中的具體情況，加之基坑工程具有較高的復雜性，所以必須通過基坑監測得到各種變形數據來為下一步施工提供參考依據。通過信息化的管理方式將有關施工信息傳達給各個施工單位，幫助其合理地判斷當前的支護結構以及周邊環境的安全狀態，以便在發生事故時能夠及時采取有效措施進行處理，使施工單位能夠更加準確地進行安全施工。

1　工程概況

某深基坑工程地處市內繁華地段,地理位置極為特殊。周邊建筑物情況非常復雜,基坑北側為市級保護文物祠堂,施工時需精心保護;西側為22層商務大樓,東側為業主辦公樓(2層)、郵政樞紐(.2層),東南側為熱力站(3層)及電力開閉站(2層),基坑離熱力站最近距離僅為0.85m,基坑深23.22～23.72m,局部集水坑深達26.77m,基坑面積約.10000m2,周長約500m,屬一級深基坑工程。

2　監測成果分析

基坑開挖和降水施工將不可避免地對周邊環境帶來不利影響,為此應加強對外圍環境及支護結構的監測,及時了解施工中的動態變化情況,以指導施工,便于及時采取相應措施。為確保基坑支護結構及周圍建筑物的安全,在基坑開挖、支護及后續結構施工階段進行了以下項目的監測:基坑支護結構水平位移觀測、周圍建筑物沉降觀測、錨索預應力監測、基坑水位觀測等。

2.1位移觀測

為觀測方便且能及時掌握支護結構的變形情況,基坑位移觀測點設置在護坡樁樁頂連梁上,各觀測點間距為20～30m。本工程共布設了24個水平位移觀測點,基坑開挖期間每天觀測2次,每層錨桿張拉前后各觀測一次,遇下雨、基坑受擾動等增加觀測頻率。根據周圍建筑物的實際情況,規定祠堂、業主辦公樓、電力開閉站、變壓站等重要建筑物前基坑位移預警值為20mm;基坑周圍無重要建筑物位移預警值為40mm。

實測監測點位移變化情況如圖1所示。隨著基坑開挖深度的增加,這些測點水平位移從開始、2mm一直增長到8、9mm,W.7點甚至增長到接近.4mm。測點W.7從2009年6月29日至7月7日8d位移增加了8mm，位移增長相對較快,現場調查發現在基坑北側與祠堂之間的空地上堆積了大量的鋼筋為.5t,距基坑邊坡約6m)，造成該區域附加荷載急劇增加,支護結構的水平位移也大幅增加。該區域測點W. 8位移較大也是此原因。將鋼筋等材料移走后持續監測,發現支護結構的水平位移已逐漸趨向穩定。由此可見信息化施工對于指導安全施工有著極其重要的作用。

圖1　部分測點水平位移變化圖

2.2沉降觀測

本工程基坑開挖非常深,槽壁有易坍塌的人工填土、粉土、砂土和碎石土層,同時在坑深范圍內存在多層地下水,為了防止降水及基坑開挖對周圍重要建筑物產生過大的不利影響,施工過程中,對距基坑較近的重要建筑物設置沉降觀測點。沉降觀測儀器采用精密水準儀,在基坑2倍坑深以外合適位置布置半永久水準基點,在被觀測建筑物墻上標記沉降觀測點,距離約20m,離開地面高度約0.5m左右,沉降預警值為20mm。

降水施工及基坑開挖階段時每天觀測遇到雨天以及各種可能危及支護安全的水害來應加強觀測頻率,每天觀測2～3次。水準基點要聯測檢查,以保證沉降觀測成果的準確性。每次沉降觀測應該做到“定機定人”,監測時需連續進行,全部測點需要一次測完。實際監測結果表明,在本工程采取的支護結構下,周圍建筑物沉降較小,最大沉降僅為5mm左右,出現在距離基坑最近的熱力站,其墻體并沒有出現裂縫。

每次開挖后技術人員對工作面地層進行肉眼觀察，并記錄結果。如果水文、地質情況沒有變化，每10m做一次觀測記錄；如果水文，地質情況有變化，包括水位、水量、水質、地層性質、厚度等，根據地質情況變化及時記錄。若滲漏的地下水中含有泥砂，立即報警。對已施工的支護結構裂縫進行觀察和記錄描述，如發現異常立即報警。數據處理：將所有的記錄當天存入計算機監測管理系統，統一管理。

2.3錨索預應力監測

為確保支護結構的安全可靠,采用GMS型錨索測力計對錨索的內力進行監測。該測力計穩定性好,抗干擾能力強,密封可靠,便于現場安裝操作,對后續施工影響小。

分別在前3排錨索中選取錨索進行預應力監測,第4排錨索由于施工進度原因未來得及進行監測。以上監測結果表明:錨索張拉及鎖定過程中,有較大的預應力損失。錨索預應力損失按照施工過程可分為:張拉過程中的損失、鎖定瞬間的損失、鋼絞線應力松弛造成的損失及土體變形等其他因素造成的損失。

對錨索施加預應力的過程中,發現錨索測力計的示數與千斤頂的油泵示數存在差異,即張拉產生了預應力損失,從監測結果來看,張拉過程中開始時預應力損失所占比例較大,隨著張拉力的不斷加大,預應力損失所占的比重越來越少。張拉過程中產生預應力損失的原因一方面可能是千斤頂標定有誤差,油泵壓力表精度不夠,造成讀數有誤差;另一方面可能與張拉前錨索鋼絞線的彎曲程度有關。因此張拉時在保證千斤頂做好足夠精度標定的情況下采取預張拉的措施有利于減少張拉過程中的預應力損失。

2.4水位監測

基坑施工過程中,為保證基坑開挖及土方運輸的順利進行,必須進行降水工作。基坑支護完成后,為保證后續結構施工的順利進行,必須保證基坑的地下水位在基底以下0.5m,為防止地下水位上升對底板防水層造成破壞,需要對地下水位進行監測。

本工程水位觀測井,間距為50m左右。采用電測水位計測量地下水位,測線采用平行電纜制作,并做好深度標記,表頭使用電流表或者萬能表,入水部分采用短鋼筋制作。降水之前先進行預觀測,取3次觀測的平均值作為起始值。開始降水后,每3d觀測.次,地下水位穩定后可減為每周1次。水位監測工作應該貫穿整個基坑開挖和結構施工階段,直至結構后澆帶完成。對于該市多雨季節時出現的地下水位上升,采用加大降水井抽水量,延長抽水時間的辦法降低地下水位,并加大地下水位監測的頻率,確保結構施工的順利進行。

除采取以上監測措施外,另外每天由工程經驗豐富的人員對基坑穩定作肉眼觀測,主要觀察支護結構的施工質量、維護體系滲水現象、施工條件的改變、坑邊荷載的變化、管道滲漏、降雨等情況對基坑的影響。密切注意基坑周圍的地面裂縫、維護結構和支撐體系的失常情況、鄰近建筑物的裂縫、局部管涌現象,發現隱患及時處理。

3　監測結果分析

所有的觀測數據，都按《建筑基坑工程監測技術規范【GB50497-2009】》變形監測要求的各項限差進行控制。對監測原始數據進行數據改正、平差計算，生成監測報表和變形過程曲線圖，計算各點的高程及沉降量，累計沉降量。監測數據的分析與反饋，用于修正設計支護參數及指導施工、調整施工措施等。

4　監測結果整理的注意事項

每次監測后，將原始記錄存入計算機監測管理系統進行統一管理，并及時以圖表形式作直觀的反映，對于位移、變形速度的變化和加速度的變化，采取自動預警，提出相應的參考措施及對策。

隨著施工的進度，監測工作在工程期間應穿插進行。為了能夠保證施工的安全性，做到監控能時時指導施工，應及時將處理數據反饋給技術人員，制定成報表。監控量測資料按照圖表格式進行整理，凡在當天監測得到的數據，應當天處理完畢，并及時反饋給施工單位的技術人員。采取預警控制法結合變形速率進行安全信息反饋，凡監測數據超過預警值或超過規范時，監測人員應在當天的報表中標注出來，及時向技術主管部門進行匯報。每周將本周的報表進行處理，進行一次匯總，進行周報。

每次監測后對監測面內的每個監測點分別作回歸分析，求出各自精度最高的回歸方程，并進行相關分析和預測，推算出最終位移（應力）變化規律，并由此判斷施工方法的合理與安全性。

對每項監測，總變形量應在允許范圍之內，且不大于預留變形量，否則采取必要措施（如注漿、加密支撐間距等），以減小變形量。

5　結語

本次工程對基坑開挖后的支護結構水平位移、建筑沉降、立柱沉降以及地下水位的變化情況進行了觀測，充分實現了信息化施工，并根據監測結果對施工和設計方案進行了相應的調整，對出現的各類情況采取了有效的處理措施，確保了基坑及周圍建筑的安全，取得了良好的經濟和社會效益。

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TV551.4[文獻碼]B

1000-405X（2015）-7-200-2