深基坑監測現狀及新技術應用分析

宛傳虎

［合肥工業大學設計院（集團）有限公司，安徽 合肥 230000］

0 引言

長期以來，深基坑工程都是建筑行業關注的一項重點內容。深基坑的建設方案需要經過技術人員和專業人員的反復檢驗和審核才能夠展開，由此可見，深基坑施工質量關乎著建筑工程的整體質量。而保證深基坑施工質量的關鍵就在于深基坑監測工作的落實，工作者借此可以及時發現工程中存在的問題，從而制定解決問題的有效策略，實現深基坑的高水平建設，同時，各種新型技術的應用也有助于深基坑監測質量的強化。

1 深基坑監測現狀

現階段，我國所應用的深基坑監測技術基本是借助對需要監測的項目進行控制值的設定來完成相應的監測工作，當測定的相關數值超出控制值時，就要在短時間內上報至有關的責任單位，并迅速采用針對性的措施對存在的問題和異常情況進行有效地解決，深基坑監測工作實施的主要功能在于保障深基坑施工的順利進行和深基坑工程周邊地區環境的安全[1]。當前，在深基坑監測工作進行的過程中，使用到的技術形式主要涉及以下6 種：①深基坑工程監測與控制。②城市基坑工程施工控制及其環境監測。③非固定站二次基準差分法基坑監測技術。④深基坑監測預測中RBF 神經網絡的應用。⑤基于人工神經網絡的建筑物沉降預測。⑥近景攝影測量監測深基坑支護結構位移的新技術。

通過與筆者自身多年的工作經驗進行結合，并翻閱諸多深基坑監測相關報告可以得知，大部分深基坑監測工作在開展的過程中往往只是單純的對監測數據進行采集，再針對采集所得的數據進行簡單的分析，將這些測量值與預警值進行對比，辨別測量值與預警值之間的關系。但是卻沒有將這些監測活動所得的數據信息與深基坑工程施工環境和周邊區域環境的實際情況進行有機結合再展開詳細地分析，致使深基坑監測工作的水平不高，沒有真正發揮這項工作本身的作用，出現基坑事故的可能性無法被有效地降低。

總體來看，現階段我國深基坑監測工作開展過程中存在的不足之處主要體現在以下三個方面：首先，深基坑監測工作對人才的依賴程度較高，但是，當前這項工作的開展卻缺乏具備專業素質和掌握先進監測技術的工作人員，深基坑監測隊伍的綜合素養參差不齊，并且人才儲備也不夠充足；其次，在實際展開深基坑監測工作之前并沒有對監測現場進行詳細的地勘察，致使編制出的監測計劃和方案缺乏細致性、合理性和可行性，監測工作本身所具備的預測功能也難以得到最大限度地發揮，監測作用不夠多元化；最后，在深基坑監測工作開展期間，沒有形成可以用于支撐工作開展的數據分析監測系統和預測系統，即使一些單位具備現代化監測軟件和系統，但是卻沒有對其進行高效地利用，這些輔助工具的作用無法真正地發揮出來[2]。

2 深基坑監測內容

據國家層面出臺的相關技術規范文件可知，深基坑監測工作涵蓋的內容眾多，具體來說，這項工作主要涉及如下內容。

2.1 周邊環境監測

深基坑工程周邊環境監測又可以被稱為臨近建筑物沉降監測，基本是對深基坑工程周邊地質構造和建筑物有無沉降現象，或者是沉降的具體情況進行監測。在這一監測項目中，使用到的監測設備通常是精密水準儀，對二等閉合導線的沉降情況進行細致地觀測，并設置若干個觀測點，對每一個觀測點的觀測值和高程進行精密地計算。在深基坑工程實際展開施工之前的準備階段，監測人員就需要針對每一個觀測點展開初次觀測（二次），并將二次觀測數值的平均數作為初始值。在展開施工之后再對觀測點進行觀測，并獲取到相應的觀測值，之后再將正式展開施工之前和施工之后的各個觀測值與初始值進行對比和細致地計算，從而獲取到深基坑工程施工之后各個觀測點產生的變形值、累計變形值以及相應的變形值曲線，最終掌握深基坑工程施工對周邊環境帶來的影響。應當注意的是，在不同的建筑工程項目中，深基坑工程環境監測的側重點也存在著差異化特征，監測人員需要對實際的施工需求和具體的施工種類進行細致地分析，從而在施工現場選取出最恰當的沉降測量和水平位移的觀測點[3]。

此外，在對深基坑工程周邊環境監測中，還涉及道路管線監測，這項內容基本包括對深基坑施工場地周圍道路和管線的水平位移情況和沉降情況進行監測。這一監測工作應用到的方法與一般監測水平位移和沉降時使用到的方法基本一致。值得一提的是，在道路管線監測開展期間，水平位移和沉降情況的監測點與深基坑之間的距離要設置得當，保證監測結果的有效性，可以切實反映實際情況。

2.2 坡頂水平位移監測

深基坑圍護結構出現變形情況最明顯的一種表現形式就是坡頂水平位移，在對這項內容進行監測時，使用到的設備通常為全站儀，借助視準線法和小角度法可以測定特定方向上出現的水平位移情況。除此之外，如果想要測定任意方向上出現的水平位移情況，就可以在深基坑監測工作中引入前方交會法或者是極坐標法等以達成這一目的。在此期間，監測人員所布設的水平位移基準點應當位于深基坑開挖深度2.5～3 倍的區域內，并且，基準點的位置還不能受到施工活動的影響，要始終保持在一個穩定的狀態。

2.3 其他監測

除上述兩種比較主要的監測內容之外，深基坑監測工作還包含以下3 種監測內容。

（1）支撐內力監測。這一監測工作主要是在深基坑工程的實際施工期間展開的，使用到的監測設備一般是錨桿測力計，該設備可以對錨桿的實際受力情況進行監測。此外，在監測鋼筋的應力情況時，采用的設備則通常是應變計或者是軸力計。在此期間，選取的應力計本身的量程應當超出控制值一倍，預留出足夠的空間，不僅如此，對應力計的分辨率和精度也有要求，前者應當超過0.2%F·S，后者則應當超過0.5%F·S。

（2）坑底隆起監測。在監測深基坑底部是否存在隆起現象時，使用到的方法一般是幾何水準法，而監測工具則通常是精密水準儀[4]。

（3）土壓力監測。在監測土壓力時，采用的監測儀器為土壓力計，在這個過程中，土壓力計本身的量程應當為控制值的兩倍，其分辨率和精度也與支撐內力監測中應力計的數值相同，分別為0.2%F·S 和0.5%F·S。

3 深基坑監測中新技術的應用

3.1 基坑位移監測

在對深基坑的變形情況進行監測期間，監測深基坑是否出現位移情況是一種最直接同時也是最有效的監測方式。在深基坑施工的土方開挖環節中，基坑壁側會受到來源于土壓力的直接影響，在這樣的情況下，基坑就會出現輕微的位移。一般來說，當開挖土方這一作業進行到見底階段時，第二天基坑邊坡的位移情況將會發展到最嚴重的程度，即最大變形?；舆吰鲁霈F變形情況在很大程度上與剛性支撐和柔性支撐之間存在著緊密的關聯。在實際展開施工的過程中，施工單位和深基坑監測人員要密切關注懸臂樁的位移情況，在懸臂樁具體運行的期間，最主要的受力構件通常是樁，倘若此時發生了程度較大的變形現象，樁身斷裂情況出現的概率就會得到大幅度的提升。在這樣的環境下，深基坑內部的土體就會出現驟變，并最終引發安全事故。基于這種情況，倘若懸臂樁樁身每一天出現的位移數值與報警數值比較接近，就應當對其進行密切地關注，倘若接連幾天懸臂樁轉身都存在這種現象，就需要迅速應用針對性的解決措施，防止更加嚴重的后果出現。在開展放坡開挖這一環節的施工時，也需要注重深基坑每一天發生位移的具體情況，一旦深基坑位移的幅度過大，那么深基坑邊坡出現滑移情況的可能性也會增加，最終引發安全事故。

3.2 基坑沉降監測

深基坑沉降監測工作進行最主要的目的是，確定深基坑及周圍區域的構筑環境是否會受到深基坑施工的不良影響。倘若每一天的平均沉降值已經達到了3mm 以上，且累積的位移量也已超過了30mm，那么就已經超過了報警值。通常，造成深基坑邊坡產生沉降現象最主要的一項因素便是水平位移現象的存在，而水土流失現象的存在則是造成與深基坑相距較近的建筑物發生沉降狀況的最主要因素。當對深基坑的沉降狀況實施監測時，觀測人員必須在深基坑周圍以及邊坡沿線的地方和建筑物附近設有觀察點，一旦發展深基坑邊坡每一天的沉降量達到一個較大的數值時，就需要告知施工單位，并要求施工單位停止正在進行的作業，并通過回填反壓的方法進行補救。如果深基坑周圍分布的比較關鍵的構筑物在深基坑施工的過程中每一天出現的沉降量過大，施工單位也要立即停止施工，并借助井點回灌、高壓注膠以及雙液注漿等方法實施作業。

3.3 水位監測

水位監測這一工作內容是開挖基坑中至關重要的一個方面，可以在很大程度上防止管涌現象和流沙現象的出現。在展開水位監測的過程中，比較重要的一點就是科學布設觀測孔，并在接下來的環節中合理安放相應的水位探測頭。當探測頭與水位線接觸時，訊響器就會被迅速觸動，從而獲取到相應的測量值，再利用測量值減去基準值，得到的數值就是水位變化的具體數量。在實際展開施工的期間，一旦地下水位達到一個較高的標準，就會對開發工作帶來一定的消極影響。這種消極影響主要體現在這幾方面：①過高的地下水位線會與開發面土體進行接觸，并使其發生軟化，情節嚴重時土體還會表現出淤泥的狀態。②當地下水位過高時，地下水上方位置會缺失一部分的重壓，在這樣的情況下，地下水不斷，進而導致管涌和流沙情況的出現，并最終造成周圍區域在短時間出現情節較為嚴重的水土流失，這對深基坑周邊的構筑物及環境會產生極大的負面影響。③地下水位過高還會逼迫開挖作業暫時停止，進而延長整個工程的施工周期。基于此，當地下水位長時期處于一種過高的局面時，施工單位要立即中斷正在進行的工作，并迅速與工程設計單位進行溝通，對基坑降水井的施工細節進行再一次地核驗，確?？梢孕纬砷]合的降水圈。除此之外，在應用水位監測技術的過程中，為了有效防止監測孔被壓，造成孔口標高出現變化，還需要保證對孔口標高測量的常態化，每間隔一段時間就對孔口標高進行測量。

3.4 自動化監測技術

深基坑監測工作中應用的自動化監測技術最主要的一項功能就是實現深基坑工程建設和監測過程中整個時段無須真人實地值守的目的，在這樣的情況下，深基坑監測的效率可以得到大幅度地提升，同時，降低了這項工作中人力資源成本的投入，而這些沒有被投入深基坑監測工作中的人力資源就可以被投入一些創造性的工作中，并且不會對施工周期和施工水平產生較大的影響。相較于世界范圍內其他發達國家而言，我國深基坑自動化監測技術應用的時間較短，研究和實踐的開始時機也較晚。但可喜的是，深基坑自動監測技術在中國的發展速度正呈現出蓬勃發展的勢頭。與此同時，借助現如今的先進傳感器裝置、物聯網技術和計算機電子信息技術等現代化科技，完成了較為先進的監控信息系統的研制和運用，比如基坑滑坡自動監控系統、基坑邊坡變形自動監控系統等。通過這種現代化的管理系統，達到了深基坑監測數據傳輸的高速化和處理的高度集成化，而監測成果的精確性和全面性也達到了一個較高的水平，這對工程中緊急預案的制定和安全技術施工交底等工作產生了良好的促進效果。

3.5 光纖傳感裝置

近些年來，深基坑監測中逐漸引進了光纖傳感裝置，這一裝置的應用可以實時檢驗和觀測深基坑中鋼筋混凝土結構的具體狀態。值得注意的是，在埋設好光纖傳感裝置之后，混凝土施工材料的澆筑以及自身的固化都會對光纖傳感設備產生比較嚴重的負面影響。因此，就需要在工程項目具體施工的過程中對光纖傳感器的安裝位置進行更加科學地安排，并將金屬導管套設在光纖傳感裝置的外部，這可以在很大程度上延長光纖傳感裝置的使用壽命，并有效減少了整個深基坑監測工作中成本的投入量。

4 結語

綜上所述，近些年來，隨著城市化腳步不斷加快，建筑行業迎來了蓬勃發展的全新機遇。深基坑工程作為一個建筑工程的基礎建設環節，其建設質量決定著最終建成的建筑物的整體質量，因此，就要借助深基坑監測來保障這一環節的建設效果，深基坑監測在建筑行業的發展中發揮了重要的作用?，F如今，越來越多的新技術融入了深基坑監測中，提升了這項工作實施的效率和效果，相信在未來的發展中，深基坑監測技術將會愈發豐富。