信息化施工條件下的深基坑監測及結果分析

張若雨 王金濤 黃俊

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信息化施工條件下的深基坑監測及結果分析

張若雨 王金濤 黃俊

上海勘察設計研究院（集團）有限公司，上海 200000

隨著我國經濟建設的推進，越來越多的建（構）筑開始向縱向空間發展，超大超深基坑不斷刷新紀錄，同時也對基坑工程提出更高的要求。基坑在開挖施工過程中由于受基坑開挖區域地質條件、開挖深度及面積、周圍環境、支護結構系統及施工方法等諸多因素影響，基坑支護體系的變形是不可避免的。為了解基坑開挖過程中支護體系的受力和變形，對某深基坑邊坡水平位移和豎向位移、圍護結構水平和豎向位移、圍護結構深層水平位移、支撐軸力、周邊地表豎向位移、周邊建筑物水平位移及豎向位移、立柱樁豎向位移等進行系統的信息化監測。監測結果表明：圍護結構和內支撐的受力和變形均滿足要求，對周圍環境影響較小，基坑整體穩定。

信息化；深基坑；監測；變形；結果

1 工程概述

馬鞍山鄭蒲港鐵路牛屯河特大橋橋址區起始端與既有淮南鐵路并行跨牛屯河、X016縣道，合蕪高速公路等，全長16.34?km。穿越區地質多為雜填土、黏土、泥巖、泥質砂巖。本次基坑監測位置為牛屯河特大橋連續梁主墩43#墩、44#墩，基坑施工為鋼板樁圍堰方法，鋼板樁圍堰為矩形輪廓，長為11.0?m，寬為15.5?m，基坑深度為9?m，鋼板樁嵌入平臺頂以下14.5?m，圍堰內部采用三層內支撐，見圖1。

圖1 基坑支護剖面圖

1.1 監測特點

（1）時效性。基坑監測通常有鮮明的時間性。隨著工程的開展，基坑的變形是一個動態變化的過程。監測數據的及時性和準確性對于基坑整體穩定具有重要意義。因此深基坑施工中根據施工現場實際調整監測范圍和監測頻率。在監測數據變化異常、監測數據達到報警等異常情況時，必須提高監測頻率。

（2）高精度。基坑施工中的監測采用檢定合格且在檢定合格期內的高精度儀器。

1.2 監測內容

監測內容包括：（1）基坑周邊地表豎向位移；（2）基坑坑底隆起；（3）圍護結構深層水平位移；（4）基坑周邊建筑物豎向位移和傾斜；（5）圍護結構頂部豎向位移和水平位移；（6）坑外水位；（7）支撐軸力等。

監測內容取決于工程本身的風險等級、周邊環境風險等級、地質條件復雜程度等。具體施工中應根據設計規范要求，結合工程實際情況委托具備相應資質的第三方監測單位進行監測。施工前應編制好監測方案，報總監理工程師審批，監測時按審批的方案進行布點，實施監測，并及時提交監測數據[1]。

2 深基坑監測現狀

我國目前進行深基坑監測作業時，主要是進行監測項目控制值的合理設定，但相關數據超過控制值之后立即上報，相關單位以此為基礎采取相關措施。監測單位的工作價值在于對周邊環境和基坑施工安全風險的把控。我國目前進行深基坑監測工作中存在以下幾點問題。首先，在進行基坑監測工作中高素質人才存在一定程度的缺乏，參與項目監測人員素質參差不齊，導致不能對監測數據全面系統分析和做出及時正確的反應；其次，在監測工作中，沒有合理規劃工作計劃，導致監測工作不能達到預期效果。最后，有些工程存在低價中標的現象，導致參與監測項目的人員和儀器設備都不能滿足項目的最低要求，從而無法進行日常的監測工作。

3 信息化施工條件下的深基坑監測及結果

3.1 監測內容及監測點布置

3.1.1 邊坡及圍護結構頂部的水平和豎向位移監測

采用全站儀和水準儀進行觀測，布置于邊坡頂的水平和豎向位移測點共12個，測點編號為B1～B12。布置于冠梁頂的圍護結構水平和豎向位移測點共14個，編號為W1～W14。

測點利用長5?cm帶帽鋼釘直接布置在新澆筑的圍護頂部冠梁上，并作明顯的標記，見圖2。

圖2 埋設方法示意圖

3.1.2 圍護樁深層水平位移監測

因為上述優化問題試圖盡量減小需要的緩沖器的數量，而許多緩沖器調整次數很少甚至沒有調整.如圖5所示，其中節點代表了緩沖器，連接線代表了觸發器之間的邏輯連接.

采用埋設測斜管，監測基坑開挖過程中圍護結構在各深度上的水平位移。在預留的支護結構體內測斜孔中放置固定式測斜儀，同時將傳感導線接入無線測量模塊，通過GPRS通信模塊實現遠程自動監控。布置于支護結構內的深層水平位移測斜的監測孔共8個，編號為X1～X8。

測點采用綁扎法埋設。見圖3，圍護結構施工時：將測斜管通過直接綁扎固定在圍護結構鋼筋籠上，測斜管與圍護結構的鋼筋籠基本等深，埋設時應保證讓一組導槽垂直于圍護結構，另一組平行于圍護結構，并在接頭及端頭處做好保護，防止泥漿等雜物進入。冠梁及第一道混凝土支撐開始綁扎鋼筋時：將測斜管接長至冠梁頂以上5～10?cm，并做好密封及保護。

圖3 監測孔埋設方法示意圖

監測原理見圖4。

圖4 測斜儀工作原理示意圖

計算公式如下：

3.1.3 支撐軸力監測

監測點平面按設計文件及規范要求，設置在支撐受力較大或在整個支撐系統中起控制作用的支撐上，每層支撐的內力監測點不應少于每層支撐數量的10%，且不少于3個。每層支撐軸力監測點位置同第一道支撐測點保持在同一豎向剖面。

鋼管支撐軸力：支撐的軸力采用軸力計（又稱為反力計）直接測量。將軸力計支架焊于鋼管橫撐一端，架設橫撐時將軸力計放入支架內，并保護好引線。

埋設方法示意圖見圖5、圖6：

圖5

鋼支撐軸力監測也可以采用軸力計進行監測，其計算方法如下：

3.1.4 坑外潛水水位監測

根據多項工程經驗，圍護結構止水效果不佳時，坑外地下水位下降往往比周邊建筑沉降影響快，坑外水位監測可檢測圍護結構止水效果。

根據設計文件，坑外潛水水位監測點沿基坑邊并距圍護墻2?m布設，監測點水平距離40?m左右，孔深約10?m。測點編號：DSW-1～DSW-8。

坑外潛水水位監測，根據降水設計方案中坑外潛水水位觀測孔成孔要求進行成孔并觀測。

3.1.5 周邊地表豎向位移剖面監測

為了監控基礎施工對周圍土體的影響范圍，擬在基坑施工期間布設垂直于基坑圍護邊的坑外地表豎向位移剖面監測點。

每組豎向位移剖面從基坑圍護外側5?m算起，按5?m、5?m、10?m的間距分別設置3個豎向位移監測點，共計布設10組剖面，30個監測點。

3.2 基坑智能云監測

智能云監測采用嵌入式技術，采集電阻應變、位移、溫度等傳感器數據，可選擇定時、連續、觸發等多種采集模式，進行無線傳輸，實現快速接入、遠程實時監控和歷史數據隨時調取。采用“一對多”的方式，即一個系統配置庫對應多個對象監測數據庫的分布式，海量數據存儲解決方案。云監測終端匯接基坑上的傳感器，將采集的數據編碼成統一的格式，再通過無線互聯網發送至云計算數據中心。數據匯聚層部署有數據整合和海量數據存儲管理工具，實現對數據的分庫存儲與管理。應用層發布各種云監測模塊，模塊采用HTML5開發技術，可在PC端和各種智能終端設備上使用。用戶可以在系統界面向云監測終端發送指令，對終端進行診斷，并控制現場傳感器的數據采集，上述檢測數據和分析結果均采用信息化手段獲得。

基坑智能云監測就是在基坑開挖期間，根據大量的監測數據，利用理論、經驗和數值反演分析預測下一步開挖引起的圍護結構及土體變形的發展趨勢，隨時掌握圍護結構和土體的位移情況，及時通報施工中出現的問題，為指導施工提供依據，確保結構本身及周圍環境的安全。

4 結束語

綜上所述，通過合理的基坑圍護結構位移、周邊地表豎向位移、水位監測和應力應變等監測工作和監測頻率，同時加強施工現場的巡視工作。結合現場，客觀準確地分析各項監測數據，指導基坑施工，進一步推進建筑行業的發展。

[1]劉子明. 淺談深基坑監測現狀及新技術應用[J]. 居舍，2018（23）：20.

Deep Foundation Pit Monitoring and Result Analysis under Information Construction Conditions

Zhang Ruoyu Wang Jintao Huang Jun

SGIDI Engineering Consulting (Group) Co., Ltd., Shanghai 200000

With the advancement of China’s economic construction, more and more construction (structure) have begun to develop into vertical space. The super-large and deep foundation pits have continuously updated records, and at the same time, higher requirements are put forward for foundation pit engineering. Due to the geological conditions of the excavation area, the excavation depth and area, the surrounding environment, the supporting structural system and the construction method, the deformation of the foundation pit support system is inevitable during the excavation process. In order to understand the force and deformation of the supporting system during the foundation pit excavation, the horizontal displacement and vertical displacement of a deep foundation pit, the horizontal and vertical displacement of the retaining structure, the deep horizontal displacement of the retaining structure, and the supporting axial force The vertical displacement of the surrounding surface, the horizontal displacement and vertical displacement of the surrounding buildings, and the vertical displacement of the vertical piles are systematically monitored. The monitoring results show that the forces and deformations of the retaining structure and the inner support meet the requirements. The surrounding environment has less impact and the foundation pit is generally stable.

informatization; deep foundation pit; monitoring; deformation; result

U455.4

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