建筑深基坑監測技術及其應用問題分析

◎張雪霞

針對深基坑工程進展全方位的監測，及時發現施工中存在的各類隱患，可以保證施工的順利開展，進一步增強工程整體的穩定性。在具體深基坑施工過程中，通過對工程開展實時監測，根據監測結果進行評估，對存在的問題及時進行處理，可以防止發生安全事故，進一步保證工程的質量和安全。

一、建筑深基坑監測目的及原則

1.監測目的。

深基坑開挖作業時，施工人員通過密切監控，并針對基坑周邊環境開展實時監控，及時發現工程存在的安全隱患。并通過對施工全過程的有效監測，掌握支護結構和整體結構變形問題，對結構的穩定性進行判定，并開展實時評估，從而為后續施工提供必要的參考，針對不合理的部位及時修正。而且通過開展監測，還能夠為相類似工程提供有效的借鑒。

2.監測原則。

深基坑監測應貫穿于工程的全過程中，在具體監測過程中，通過針對結構變形開展連續性的監測，詳細記錄工程的具體情況，使工程建設過程中有持續的觀測資料。遇到突發自然災害時還要增加監測的頻率，防范安全事故。具體要根據結構變形狀況調整觀測頻率，當結構變形趨于穩定時，宜適當增加觀測頻率。而且為了保證監測結果的準確性，還應采取相同的監測儀器，并由同一工作人員實施具體的測量，以此來保證監測結果的質量。

二、深基坑工程監測流程

1.布設基坑監測測量點。

在進行監測測量點布設時，需要結合工程的實際情況，同時還要考慮到基坑開挖過程中會引起的應力區域分布變化情況，通過選擇適宜的位置進行監測測量，可以保證監測數據能夠真實反映出基坑變形和應力狀態的變化情況及對外部環境的影響。具體在開挖作業前，需要根據不同開挖段建立具體的監測點，并對基坑強度進行了解，及時反饋基坑的穩定性。

2.工程應用。

具體要以工程設計要求為基礎，將測斜儀安裝在基坑周圍，同時還要布設墻體位移監測點，并通過安裝壓力監測儀。在測斜管埋設施工時，應提前進行組裝，再做好連接工作，然后再將其固定在鋼筋籠上。通過對導向槽的方向進行校正，保證導向槽與邊緣保持垂直或是平行，導向槽宜與鋼架一起設置。在混凝土澆筑作業開始之前，宜在管道底部涂一層清水，避免測斜管在混凝土澆筑作業時出現漂浮問題，同時也能夠防范水泥砂漿流入到管道中。利用鍍鋅鋼管覆蓋管的上部儀表，并焊接在鋼筋籠上并做好封閉處理，保證管的口部不被損壞，利用水泥砂漿對測斜儀管進行填充處理。通過對支撐軸力實施監測，可以對基坑開挖過程中支撐軸力狀態及結構有更好的了解。同時還要通過頻率測量對鋼筋流量計的頻率進行測量，根據測量的頻率完成曲線校準。將隔板的每個觀察點都放置在上推力梁上，在基坑深度距離3 倍范圍之外設置基準點。

3.報警值監控。

在深基坑監測工程實施過程中，報警值監控是較為關鍵的一個環節，具體應結合深基坑支護和現場環境來確定預警值。警告值確定時要綜合考慮到建筑安全和建筑經濟。警告值過于嚴格時，會對施工進度帶來不利影響，警告值過低時，也會給支撐的穩定性和結構的安全性造成威脅。在實際設置警告值時，宜根據基礎軸支撐進行計算，地下管道及其他特殊保護裝置的警告值要保證在合理范圍內。具體要根據設計要求對警告值進行調整，同時還要結合建筑物變形承載力對預警值的標準范圍進行檢查，使其與當前施工要求相符。監測頻率則要根據施工情況來確定，一般在開挖過程中每天監測一次，監測超過預警值時，則要開展深入監控。一旦有事故發生跡象，則要開展持續監控并采取有效的預防措施。另外，為了保證基坑施工的安全性，還要加大基坑監測力度，及時向施工設計人員反饋監測數據，確保預警值與施工要求相符。

三、基坑工程監測項目及監測點的布設

深基坑開挖過程中會對周圍建筑物及構筑物帶來一定的影響，通過對基坑周圍環境開展監測，可以有效保證基坑開挖過程中周圍環境的安全性和可靠性，因此要合理確定監測的內容。針對具體的基坑工程，具體監測內容要根據工程的實際特點來確定。通常情況下需要考慮到工程規模、重要程度、施工場地地質及業主經濟情況等。并結合工程的實際情況，考慮到支護結構自身的薄弱處合理布置監測點，并重視基坑開挖和地下室施工過程中對周邊環境的監測。

1.周圍及相鄰環境的影響程度設監測點的布置。

水平位移監測點設置在周圍建筑處地面和墻上，道路監測點則要盡量設置在管線設備的管線中和閥門上。由于圍墻對基坑變形十分敏感，因此宜將觀測點設置在基坑四周及中間的圍墻上。基坑監測基準點則要選擇不受開挖影響的區域范圍內為宜。

2.支護結構變形監測點的布置。

具體應沿支護樁以15～20m 間隔為宜設置觀測點，而且監測點還要隨著圈梁同時進行澆鑄，鋼筋埋入深度宜保持在30～40cm 范圍，外露1～2cm，同時還要在頂中設置十字絲標志，各點與槽邊的距離宜控制在1m 左右。沿基坑周邊布置基坑邊坡頂部的水平位移監測點，在基坑周邊中間和陽角處也需要布置監測點，監測點之間的間距以不超過20m 為宜，每邊監測點數目也要保持在3個以下。沿圍護墻的周邊布置圍護墻頂部的水平位移監測點，圍護墻中部和陽角處也應布置監測點，間距和數目與基坑邊坡頂部水平位移監測點一致。

四、深基坑監測新技術

1.信息化監測技術。

信息化監測技術是以基坑工程為基礎，通過將監測到的結構變化信息、巖土結構變形信息與設計和勘察相結合，通過對工程設計和施工進行合理性分析，并進一步分析巖土力學參數，從而對工程開展有效的預測，為施工組織和施工方案優化打下良了的基礎。并以此為基礎，利用信息化技術指導后續開挖作業，全面提升基坑的有效性和安全性。在信息化監測技術應用過程中，其涉及的學科較廣，內容十分復雜，這也導致在當前深基坑工程中信息化監測技術應用仍不完善。但隨著時間的推移，通過積累大量的經驗和資料，再加之信息化監測技術在應用過程中不斷優化和改進，深基坑信息化監測工作必然會取得良好的成效。

2.自動化監測技術。

在基坑工程中應用自動化監測技術，可以實現人力、物力及財務的節約，進一步提高工程的質量和安全。但我國自動化監控技術發展相對緩慢，近年來計算機控制技術、GPRS 技術、無線傳感技術和微波通信等技術的聯合應用，構建起基于GPS和多天線邊坡的遠程自動變形監測系統，可以進一步提高基坑施工監測的整體水平，保證基坑施工的安全。而且隨著科學技術的發展，自動化監控技術也加快了智能化和集成化的發展。

3.光纖傳感器監測技術。

在基坑施工中應用光纖傳感技術，不僅能夠防范電磁干擾，還能夠構建起完善的監控系統，全面提高監控工作的整體質量。在光纖傳感器監測技術實際應用過程中，可以將光纖傳感器嵌入到鋼筋混凝土中，開展動態和實時的監控，能夠全面提高監控的整體效果。但在實際應用過程中仍存在一些不足之處，特別是鋼筋混凝土會對感應器造成損壞，導致其無法正確使用。因此需要加大光纖傳感器監測技術的研究力度，推動其快速發展和大范圍的應用。

五、深坑基監測技術在工程實施中的具體應用

1.深基坑位移監測。

在深基坑開挖施工過程中，深基坑位移監測是較為關鍵的一項技術，針對開挖過程中的水平位移實施測量，以此來提高施工效率。但在實際深基坑開挖作業過程中，由于受場地和施工人員素質等因素的影響，則要結合實際情況采取有效的措施。具體要提前勘察現場環境，利用全站儀對施工中存在的隱患進行監測，并針對存在的問題采取有針對性的方法進行處理。監測人員需要在施工過程中觀測基坑開挖后土層位移變化及穩定性，并對深部結構和周圍環境進行有效了解。在針對特定方向上的水平位移測定時，可以采用視準線法、小角度法和投點法等，針對監測點任意方向的水平位移測定時，宜結合可視監測點的分布情況選擇前方交會法、自由設站法和極坐標法等。對于基準點與基坑之間距離較遠的情況，可以采用GPS 測量法或是三角、三邊、邊角測量與基準線相結合等方法。利用幾何水準或是液體靜力水準等方法監測豎向位移，坑底隆起則可以設置回彈監測標，利用幾何水準與傳遞高程的輔助設備相配合完成監測工作。監測圍護墻體或是坑周土體的深層水平位移時，可以通過將測斜管預埋在墻體或是土體中，利用測斜儀對各深層處的水平位移進行觀測。基坑開挖過程中，支護結構內力變化的監測，可以將應變計或是應力計安裝在結構內部或表面，土壓力則要使用土壓力計進行量測，具可以在采用埋入式或是邊界式埋設土壓力計。監測地下水位時則要將水位管設置在孔內，利用水位計完成測量工作。利用專用錨桿測力計進行錨桿拉力量測。

2.沉降監測。

基坑施工時塑性形變和斷裂現象較為常見，一旦沉降或是塌陷問題較為嚴重時，易引發安全事故。這就需要在施工前做好各項準備工作。通過在施工現場設置圍護結構、安全出入口及排水系統等。地下水位監測時當出現一定程度塑性形變或是斷裂現象時，則要采取有效的措施進行防護，并根據記錄的數據開展分析，保證工程建設進度和施工的穩定開展。

3.坑外坑內水位監測。

通過監測樁頂土體整體位移，可以有效控制基坑周圍的環境，保持基坑外地表面的穩定性。由于深基坑開挖作業過程中鉆孔灌注樁施工技術應用較為普遍，但受制于地質條件和地下水影響，該技術在應用過程中對質量具有較高的要求。而且為了保證地下水位的穩定性，宜針對地下水開展有效的監測。具體要通過對孔埋設深度、樁底標高和土體高度的測量確定水位情況，并與現場實際情況及地下管涌觀測點的位置相結合，有效對滲流現象進行觀測，并采取有效措施來防止基坑周邊建筑結構出現沉降或是坍塌等問題，因此在深基坑施工過程中，宜針對坑外坑內水位實施定期監測。

4.土體深層水平位移監測。

深基坑開挖作業過程中避免不了會出現變形問題，這也會對施工安全及地下建筑結構的穩定性帶來較大的影響，因此應重視開挖深度監測。一旦發現地下水位存在異常情況，則要及時查明原因并采取有效措施加以解決。對于地下水較淺且深度較大及場地條件變化大的情況，則要采取有效措施消除隱患。基坑開挖至設計荷載后，則應利用抗變形材料添加至土體中，提高土體的穩定性，避免沉降問題引發的安全事故。

5.支撐軸力監測。

深基坑工程實施過程中，支護穩定性對工程的順利開展至關重要，這其中支撐軸力是直接關系到支護穩定性的重要因素，因此要針對支撐軸力進行分析，從而為施工提供必要的參考。具體要通過合理布設位移觀測點，并與工程實際情況相結合，選擇適宜的位置布置沉降監測點、水位位移測量儀器和水準儀等設施，并利用全站數據采集系統實時完成數據上傳，以此來對現場的具體情況進行判斷，一旦發現異常情況，則要針對具體情況制定切實可行的方案進行處理。對于支護結構變形情況，需要采取相應的措施保證支護結構的穩定性，確保支護結構能夠充分發揮其實際作用。

六、深基坑監測的注意事項

1.保證監測設備的性能。

深基坑監測不同于其他工作，需要在不同時間實時開展監測，而且監測結果也呈現出動態性和變化性的特點，因此要保證監測結果的及時性，這樣才能滿足項目的具體要求。在實際深基坑變形監測工作開展過程中，要求監測設備要具備快速和及時性。但由于大部分建筑工程都是在室外進行施工，不同地區氣候特點各異，這也要求深基坑監測設備要能夠應對各種惡劣環境，從而保證監測工作的有序開展。相較于普通測量工作而言，基坑支護結構變形監測對精度和穩定性具有更高的要求，需要嚴格控制誤差，這也對測量儀器的精度提出了更高的要求。在針對深基坑變形監測過程中，則要選擇高精度的測量設備，而且在測量過程中要將誤差控制在最小范圍內，確保測量結果的準確性。

2.變形值精度。

深基坑變形監測過程中，由于得到的值并不是給定時間對奕的變形值，具體要通過量測相對的變形差值。而且為了達到相同的精度，需要保證兩次測量監測結果誤差值一致，這樣監測數據才更為有效。因此要提高監測設備精度的基礎上，還要重視監測人員專業技能和實際操作能力的提升，這樣才能確保深基坑變形監測值的可信度，從而為工程施工提供重要的依據。

3.深基坑變形監測。

在傳統深基坑變形監測工作中，通常會使用全站儀并采取極坐標法、視準線法、小角度法和三解高程等實施監測，而且以人工監測為主，一些工程受制于監測頻率或是空間限制，也會使用測量機器人實施自動測量。近年來物聯網的快速發展，傾角儀、激光測距儀和二維面陣位移計等在不同基坑監測中開始使用，有效的彌補了傳統監測方法的不足，保證了監測結果的及時性。

4.監測誤差。

監測誤差是深基坑監測過程中較為常見的問題，導致誤差的原因較多，但多與特定條件和不同類型監測方法有關。當前深基坑監測方法多為靜態形式，通過在短時間內量測監測對象，只與深基坑的現狀相匹配。但由于深基坑處于各種壓力作用下，壓力隨時變化，這也存在數據突變的情況，從而導致誤差識別難度增加。隨著自動化監測技術的應用，數據會更加豐富，通過識別數據誤差，挖掘出有用的信息，使監測數據與工況變形趨勢相匹配，實現對監測誤差的有效控制。

5.改進的數據跟蹤方法。

在深基坑監測工作過程中，要求動態匹配具體情況和開展監測，并保證監測的實時性。應用新型自動化監測技術可以有效的解決動態監測和靜態監測不協調的問題。特別是隨著互聯網的發展，大數據的廣泛應用，針對于深基坑的監測圖像和結果能夠動態模擬，可以實時對深基坑變形的各個階段及變形情況進行監測。根據監測數據可以對監測結果進行預測，并對后續水平位移、水土壓力和沉降變形等變化趨勢進行準確預測。在深基坑監測發展方面，動態方法必然成為必然發展趨勢。

七、結束語

深基坑監測技術具有較強的綜合性，而且涉及到較多的學科。在深基坑監測工作開展過程中，需要確保針對整個項目的全過程開展整體監測。在實際深基坑監測工作中，應提前做好各項準備工作，并與工程實際情況相結合，制定具體的方案和措施，及時對數據開展分析和反饋，通過現場實測數據來及時改進深基坑監測工作中存在的不足，確保深基坑監測技術的應用能夠與工程項目預期的目標要求相符，進一步保證深基坑工程的穩定性、安全性和可靠性。