淺析基坑變形監測

(如皋市勘測院， 江蘇 南通 226500)

0 引言

隨著社會經濟的發展,地面空間已經難以滿足日常使用需求,對地下空間的開發使用成為當前擴大使用空間的重要手段,所以基坑成為施工中的重要環節。基坑工程是一個集地質分析、支護設計、開挖組織施工、安全風險分析的綜合性工程。基坑施工前需根據勘探報告中的地質水文資料等對基坑支護進行規范化設計,確保從開挖至回填結束的基坑安全。對基坑進行行之有效的變形監測是預知危險保障安全的重要手段。

1、基坑監測工作的意義

基于基坑工程施工技術尚未普及,地下地質水文環境相對復雜且地域性差異明顯,所以對基坑安全設計的參數難以精準確定。放大參數勢必造成資源的浪費,過度收緊參數又會導致危險的發生。所以結合理論設計、既往施工經驗、實時動態監測三方面工作,對基坑進行綜合安全分析是當下基坑施工過程中安全控制的常用手段。對于某些創紀錄工程,并無相似案列得以借鑒,而環境的不確定性導致了理論數值置信度降低,所以動態監測數據更加受到重視。首先,于工程本身,基坑監測能及時發現險情以便提前采取安全措施,預防危險的發生。評估基坑施工對周圍建筑的影響。其次,動態監測數據可以將實際數值和理論參數進行對比,為后續工程積累經驗。

2、基坑監測內容

基坑工程的勘查應與建筑主體勘察同時進行。基坑監測的內容與基坑工程等級有關。根據基坑深度、施工條件、周邊環境和破壞后的嚴重程度進行劃分將基坑工程劃分為一、二、三級。一級基坑一般指開挖深度大于等于8米,項目區域地質和水文環境復雜,開挖土方中軟土厚度大于等于5米,基坑周邊一倍基坑深度距離內有重要設施(建筑物、市政設施等),如果發生事故后果很嚴重;二級基坑一般指開挖深度大于等于5米小于8米,項目區域地質和水文環境較復雜,開挖土方中軟土厚度小于5米,基坑周邊一倍至三倍基坑深度距離內有重要設施(建筑物、市政設施等),如果發生事故后果較嚴重;三級基坑一般指開挖深度小于5米,項目區域地質和水文環境簡單,開挖土方中無軟土,基坑周邊沒有重要設施(建筑物、市政設施等),如果發生事故后果不嚴重。符合以上條件中一項,即可劃分基坑安全等級;事故后果的指的是支護結構破壞對基坑周邊及地下結構施工的影響程度;有特殊要求可根據具體情況另行確定。

對于不同等級的基坑監測項目略有不同,主要包括:施工環境調查、水平位移、垂直位移、傾斜測量、裂縫測量、力學測量、水位測量等。

3、基坑監測的實施

3.1 監測高程控制網測量

采用獨立高程系統(也可與國家二等水準網進行聯測便于監測數據在控制點破壞后可追溯),在項目地塊四角施工影響范圍之外選取四個水準點(點位埋設按二級水準點要求),四點組成二等水準網,作為基坑垂直位移觀測的首級控制網。

3.2 垂直位移監測

以首級控制網中兩點作為起屹點,將垂直位移監測點納入測量線路作為轉折點組成二等附和水準路線。初始數據取前兩次測量數據平均值(也可短時間內多次測量取平均),前次數據減去后次數據為單次變形量,初始數據減去末次數據為累計變形量。“+”為下沉,“-”為上浮。變形量除以天數得變形速率,一般以變形速率是否超出預警值評價安全狀態。

3.3 水平位移監測

水平位移測量標志的埋設:對于采用放坡的基坑,對于坡頂土體的位移監測可將將 0.5～1m鋼筋沿坡頂打入,鋼筋頂端低于坡頂水泥面預留孔位且配水泥蓋,頂部制作十字監測標志。對于水泥攪拌樁支護區域,將位移觀測鋼標用電鉆植入。測量采用極坐標法或小角法。

3.4 圍護樁深層水平位移監測

測斜管的埋設:測斜管規格為長度2m、內徑64mm,將測斜管用連接套筒逐節連接在一起。連接時導向槽嚴格對準,不得偏離。管子端口內壁預先涂上PVC膠水,,接口處防水膠布包扎,以防泥漿或污水從接頭中滲入管內。采用工程鉆探機鉆孔,孔位直徑108mm,鉆孔深度大于基坑開挖深度,鉆孔洗孔完畢,放入準備好的測斜管。測斜管放入孔位后,調整方向后回填,方向的要求:管子內壁的上有兩對凹槽,互成90°,需要使其中的一對凹槽垂直于基坑方向,測斜管管口可低于地面高度,上方設立保護蓋。向孔內回填時采用膨潤土,使之填實為止。定期檢查測斜管是否有脫節和堵管現象,查看測量深度是否滿足要求。

待測斜管已處于穩定狀態后,開挖前的測試2次以上取其平均值作為初始值。將探頭導輪滑入所測位移方向的槽口放至指定區域。在指定區域停留幾分鐘,以便使探頭與管內溫度一致,減少誤差產生、顯示儀讀數穩定后開始監測。按測量數據線上的刻度分劃,逐級提升。每隔 0.5米采集數據一次。單次測量完畢將探頭旋轉180°,再按上述方法測量一次。兩次測量結果取平均值,消除儀器本身的誤差。

3.5 混凝土支撐軸力監測

為了預防混凝土支撐結構的斷裂破壞,驗證軸力設計與實際受力的差異情況,須對混凝土支撐結構中的重點受力區域進行支撐軸力監測。支撐軸力采用振弦測試儀測定,在支撐梁澆筑之前預先將振弦測試儀埋入預定位置,待支撐梁受力后主體產生形變使振弦測試儀頻率產生變化,從而得出受力情況。

3.6 水位監測

基坑開挖中,降水、止水工程是重中之重,如果水位失衡將給工程帶來嚴重后果,如管涌、塌方等。加強基坑內外及周邊范圍內的水位觀測,對控制水位減輕基坑工程的環境影響具有適逢重要的意義。在基坑內外設置水位觀察井利用電子水位量測儀對水位進行動態監測,數據統計整理并繪制水位曲線,綜合分析地下水位的分布狀態,為降水工程提供有效的數據參考。

4、數據處理及信息流通

監測數據當天進行處理,并根據實測數據繪制動態曲線圖。數據量豐富后,利用散點圖對數據分布狀況進行歸納,選擇合適的函數代入進行回歸分析,預測數據變化量、分析結構和建筑物的安全等級。

新形勢下信息化施工要求根據監測結果決定施工方法與進度。因此,對每一個數據都要綜合分析,準確解釋數據背后的含義及折射出的建筑安全狀態的動態趨勢。監測數據均導入計算機計算處理,自動生成數據表格和變化曲線,動態網絡提高了信息反饋的速率。各個施工階段結束后提交階段性報告。當整個觀測工作結束后,向業主提交總結報告。

5 結語

雖然基坑施工日益成熟,但由于基坑工程的綜合性,地址給、環境的復雜性、各區域施工水平的差異性,基坑工程事故屢屢發生,造成很大的經濟財產損失和人員傷亡。規范基坑施工,對基坑進行實時動態精確的監測是當前水平下保證基坑安全的最有效途徑。希望各方嚴陣以待減少基坑事故的發生。

[1]國家規范《建筑基坑工程監測技術規范》(GB50497-2009)

[2]國家標準《工程測量規范》(GB50026-2007)

[3]行業標準《建筑基坑支護技術規程》(JGJ120-99)

[4]行業標準《建筑變形測量規程》(JGJ8-2007)

[5]江蘇省工程建設標準《建筑物沉降觀測方法》(DGJ32/J 18-2006)