淺議基坑監(jiān)測方法研究及基坑變形特性

黃仁海

(中船勘察設計研究院有限公司，上海 200063)

1 基坑工程監(jiān)測的主要內(nèi)容

基坑工程監(jiān)測需要對變形情況和應力等進行全方位的監(jiān)測。基坑工程監(jiān)測工作需要按照設計要求展開，基坑周圍環(huán)境以及開挖情況需要在施工方案中有明確的規(guī)定，對環(huán)境提前進行了解。監(jiān)測方案中應該包括監(jiān)測的目的和方法等，同時還需要對不同監(jiān)測點所使用的設備等有詳細的說明，具體如表1所示。按照基坑施工的安全性，針對性的選擇監(jiān)測項目，分為必須選擇的項目和根據(jù)情況進行選擇的項目[1]。

表1 監(jiān)測內(nèi)容及對象與方法

2 基坑監(jiān)測的主要方法

2.1 水平位移監(jiān)測

基坑水平位移監(jiān)測包括多方面的內(nèi)容，是對支護結(jié)構和支撐體系等進行全方位的檢測[2]，可以用交會法、極坐標法對基坑進行水平位移監(jiān)測，如果在監(jiān)測的過程監(jiān)測體水平位移要求比較高，需要使用精密度比較高的儀器進行兩次以上的監(jiān)測，不僅對觀測工作增加了困難，而且在測量過程中誤差累積比較多，計算過程比較繁瑣[3]。在對形狀呈線性的基坑進行監(jiān)測時，可以采用小角度的方法進行監(jiān)測，監(jiān)測方法沒有繁瑣的內(nèi)容，容易進行操作，但是對于測站點要求比較高，需要保持通視的狀態(tài)，測站點如果設置得比較多，觀測的費用也會隨之增加[4]。GPS定位法在監(jiān)測過程中精確度比較高，可以在任意時間進行隨時的監(jiān)測，但是需要開闊的空間。水平位移監(jiān)測需要等監(jiān)測點與監(jiān)測體連接牢固后，再進行測量，以保證測量的結(jié)果能準確反映監(jiān)測體的位移。

2.2 豎向位移監(jiān)測

基坑豎向位移監(jiān)測可以對圍護結(jié)構和支撐體系等進行豎向變形監(jiān)測。基坑垂直位移可以使用幾何水準或液體靜力水準等方法進行測量。在布設監(jiān)測點時，需要建立合理的高程基準控制網(wǎng)及精度，可以采用精密幾何水準法，如果該方法在實際工程實施困難時，可以使用三角高程測量法進行針對性的測量，監(jiān)測點與水平位移監(jiān)測點測量的次數(shù)需要保持一致。坑底反彈需要的高程監(jiān)測過程和精度等與其他方法要求相比較，這種方法在操作過程中非常容易，數(shù)據(jù)讀取也比較精準，可以從根本提升工作效果，保證監(jiān)測工作的準確性[5]。

2.3 應力監(jiān)測

在對基坑進行施工時，基坑的不同壓力始終處在變化的過程中。根據(jù)基坑的力學特性，當壓力比較大時，可以針對性地布置監(jiān)測點，并對壓力進行準確讀取，使不同方向的力都可以保持垂直度的狀態(tài)，避免水壓過大問題的產(chǎn)生。在基坑支護系統(tǒng)中，需要對受力構件的內(nèi)力進行監(jiān)測，并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，如應力有異常，及時采取措施保證應力的穩(wěn)定性，避免構件出現(xiàn)安全問題。應力計目前已經(jīng)在監(jiān)測中得到了廣泛的應用，同時，在對監(jiān)測點進行確定時，需要科學的設計和準確的計算，在對元件進行安裝時，需要對應力計安裝的方法、位置、溫度、防水等進行控制，為此操作人員必須嚴格按照安裝的實際要求進行針對性的控制，以保證傳感器的成活，及測量誤差。

2.4 地下水位的監(jiān)測及基坑裂縫監(jiān)測

地下水位監(jiān)測在基坑工程中非常重要，需要對基坑水位進行實時的檢測，因為地下水位變化會直接影響基坑邊坡的穩(wěn)定性，如果地下水位變化性比較大，將會使地表出現(xiàn)塌陷等問題，同時還會對建筑物的結(jié)構產(chǎn)生嚴重的影響。目前，在地下水位進行監(jiān)測時，可以采用電測水位計進行測量，當將電測水位計置于水中時，就會發(fā)出特別的聲音開始進行監(jiān)測，并對水面高度進行讀取。裂紋基坑監(jiān)測具體來說就是對基坑周圍環(huán)境進行檢測，使用游標卡尺對裂縫寬度進行測量，使相關人員可以對裂縫情況有及時的了解，在對裂縫深度進行測量時，可以使用游標卡尺，同時相關人員可以采取正確的方法進行處理，使裂縫問題可以得到有效的解決。

3 基坑變形特性分析

1)最大側(cè)向位移與開挖深度的關系(見圖1)。根據(jù)工程實測結(jié)果進行分析后發(fā)現(xiàn)，板樁支護結(jié)構的側(cè)移，在沒有支撐的情況下，可以對基坑開挖的深度和位置移動情況等進行確定，圖1對側(cè)移與基坑深度之間的關系進行了梳理。

圖1 最大相對側(cè)移與開挖深度的關系

從圖1可以看出，側(cè)移的范圍會受到數(shù)據(jù)離散性的影響。當開挖深度比較淺時，圍護結(jié)構可選擇的數(shù)量比較多，只有少數(shù)會使用連續(xù)性圍護結(jié)構，其中灌注樁的變形情況相對比較不明顯。在深度逐漸提高時，圍護結(jié)構以及地下連續(xù)墻，會因為深度的變化，降低側(cè)移的數(shù)據(jù)離散性，其數(shù)值相對也會更加穩(wěn)定。說明變形會受到深度的影響，通過采取有效的措施對變形情況進行控制，變形情況有所改善。同時，圖1中絕大多數(shù)的基坑側(cè)移都與實際要求之間出現(xiàn)偏差，所以基坑變形控制標準并沒有統(tǒng)一、固定。

2)最大側(cè)向位移位置與開挖深度的關系(見圖2)。土體的性質(zhì)會直接影響圍護體的結(jié)構，基坑開挖在不同階段圍護體位置都會發(fā)生不同程度的變化，與開挖深度有緊密的聯(lián)系。從圖2中可以看出在挖到基坑底部附近時會發(fā)生圍護體的最大側(cè)向變形，與相關數(shù)據(jù)中要求的深度相符合，同時當基坑的開挖深度比較深時，在基坑底部位置會發(fā)生最大范圍的變形。隨著開挖深度的不斷變深，發(fā)生變形的測點數(shù)目也會逐漸增加，主要就是因為其受到土層性質(zhì)的影響，當開挖深度逐漸增大時，圍護體的最大側(cè)向變形也會更加嚴重，普遍將在挖至坑底位置發(fā)生。

圖2 最大側(cè)移埋深與開挖深度的關系

4 結(jié) 論

基坑施工的重要性日益凸顯，對基坑進行準確的監(jiān)測，可以對基坑變形情況有明確的了解，并以監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)，對基坑變形情況進行控制，提高施工的安全性，為工程開展增加更多的經(jīng)濟收益，并減少成本的投入。