基坑監測技術在深基坑中的相關問題研究

文／郭軍海 武漢地質勘察基礎工程有限公司 湖北武漢 430070

1、工程深基坑監測的特點與技術應用要點

1.1 深基坑監測的特點

眾所周知，每次項目在實施時便要進行開始前的一系列研究與分析，深基坑作業在開工動土前自然也不例外，而且它不同于別的建筑施工，對數據分析的要求更高。另外，由于技術實施上的一些限制，不同地區在實際施工技術上對深基坑施工也存在一定的差異理解。這就要求施工人員在進行基坑工程前必須立足實際，從保障作業人員的生命安全的基礎觀念出發，對作業現場有一個精準而全面的勘察與探測。對相關環境有一個基本把控，再以實際工程建設情況為準，秉承上差異化的施工建設原則，因地制宜地設計施工圖紙，滿足人們出行安全需要。因此深基坑監測的特點首先必須要滿足差異化施工，同時要有針對性，這里的針對性是對施工當地的人文環境而言，工程師要對當地的地質條件進行提前勘測。其次就是等精度特點，除了監測技術要滿足標準外，在監測工具的選擇上也顯得尤為重要，其次監測位置，方案的實施更是要有一個工程性的規劃。再者就是時效性的問題，深基坑監測技術借用互聯網大數據進行工程分析，要對施工進程進行實時監視，保證作業進度與施工情況的實時反饋，以便于工程施工人員及時做出技術等方面的改進與調整。這樣才能滿足這項復雜工程的施工需要，才能使監測數據達到科學化的使用標準，也才能更好的為工程施工提供技術支撐。

1.2 深基坑監測技術應用要點

（1）控制監測頻率，控制監測頻率要建立在工程施工過程中度工程進度的綜合把控上，需要施工技術人員依照具體的施工進度來做出調整，并且要在調整周期上加以時間分段。若施工地的地質條件復雜多變，那么就需要縮短監測周期頻率，同時加快數據分析，以保障安全的工程進度。當然這個周期可以隨著時間的推移做出相應的調整，若地質條件先谷底穩定，那么則可以相應的降低監測頻率。（2）處理監測數據，在得到監測數據后要保證數據的實施分析，通過對施工前后的進度與技術難點的突破與處理手段的分析上，以期能夠得到具有突破意義的工程指導性技術研發，以此來提高工程的施工進度，提升地基建設支護的穩定性和安全性。得到監測數據之后，技術人員還需要對其進行處理和分析，通過對比前后數據的差距判斷工程進行的狀態，通過數據相關標準規范的比對判斷工程施工的穩定性。若與平時出現較大程度的技術偏移，就需要工程師對施工問題進行緊急處理，期間可能造成施工暫停與延后，故此，在監測數據的處理上，需要技術人員嚴格執行。以提高工程施工人員的責任感與踏實認真的態度。

2、深基坑支護技術在建筑工程施工中的關鍵技術分析

2.1 鉆孔灌注樁支護施工技術

顧名思義，該項技術是以鉆孔為技術前提，再進行機械灌注的方式來完成作業的。但是由于技術層面的發展的硬性限制，該技術在打孔階段無法利用機械臂操作，而還是要借助于人力。盡管提高了工程成本，但是保障了施工精度，在安全使用年限保障上提供了一定的支撐。它的具體操作流程是首先利用人工處理鉆井鉆孔作業，然后采用專門的施工設備對鉆孔利用滿足施工規格的鋼筋進行籠化箍固定位，最后利用水泥注灌的一種施工技術。雖然其實施只有三個步驟，但是在實際操作中實在受限于很多技術因素。首先第一個步驟，鉆孔就要求工程師對施工環境進行嚴格科學分析，尤其是對當地的地質條件具體情況必要時做化驗處理，通過地質層化學分析選擇最佳的施工鉆孔地點，同時要嚴格把控施工時的支護樁位的位置緊密度。以此來保障施工安全。同時由于一些施工現場地下水滲透程度淺，水位高，將又會增加施工難度，作業人員要在混凝土樁位的規格及位置選擇上進行合理設計，在做到及時止水的同時又得以保證施工進度。同時又要縮短施工時間，避免由于坍塌造成的一系列不良影響。

2.2 地下連續墻支護施工技術

在地下基坑建設的施工煉造中，很多優秀的施工技術人員在摸索中發現了一種較為理想的基坑防護技術。但是由于其自身的嚴謹性限制，要想達到最佳的防護效果，在實際操作中就得依賴于工程人員的過硬的綜合素質能力，因此在施工難度和工程造價方面又增加了施工難度。該項技術還是鋼筋混凝土承重，但是要求在其表面進行承漿面處理。表現在它面前的主要有以下技術突破難點：一是連續墻的厚度的選擇上必須要解決滲水問題，但是由于混凝土自身凝固需要一定的時間，這樣一來就加大了施工難度。其二就是對連續墻的承漿面水泥規格的選擇，往往要經過一定的技術處理，不然一般規格的水泥不能滿足隔水需要，一旦失去防護效果，造成連續墻塌方，將對施工人員的生命安全產生嚴重損傷。三是對于挖陷的地質環境呀留足其成槽時間，以避免泥漿發生壓力差噴發外漏，在此期間，可利用一定的導管深入導流，從根源上解決滲水問題。

以上兩項技術是目前深基坑支護最常用的兩項支護擋土技術。

3、加強工程深基坑監測技術應用效果的策略

3.1 完善勘察方案設計

施工前的勘察無論在哪一行都是必要的前提。對于基坑建設施工更是重要的基礎性工作。因此在施工前進行施工環境的地質土層勘察是每一個技術人員的必修課。這項工作要求工程人員對施工場地進行科學探究與分析，找出最合適的基礎施工地點，并給出合理化施工建議。再遇上、剝離凍土層等復雜的地質條件時，看是否可以利用科學的建筑手段進行常規處理。若不能，看能否將這段施工地進行戰略性舍棄，以此來控制工程成本，又不妨礙工程進度，還能保障工程使用安全。這些都是在施工前要做的。

3.2 合理選擇勘察技術

要了解和分析所要進行作業地點的地質狀況，就要提前對該地區的基本地貌層進行科學勘察。勘察的手段有很多種，在選擇上，工程勘測人員應該在技術水平和勘察要求的指導下做合理選擇，一般最常用的就是鉆探、井探以及實驗三種勘察技術。鉆探主要用作于一些超高層建筑的施工前，技術人員利用一種專業的汽車鉆井技術來展開；井探技術則是利用人工鉆孔選擇合適的勘察點，再在其中插放進專業的探測地質儀頭，進行深入式勘察，具有一定的準確性；而實驗技術說白了就是在取得原始地質數據后通過再分析的方式，來減小勘察的誤差，以保障施工的質量。

4、沉降監測技術及控制

4.1 沉降監測方法

沉降監測方法在沉降監測點位的選擇上有一些限制與要求：

監測點的位置布置要滿足施工條件的要求，同時要不能影響到施工進度，多個監測點之間要保證互通互聯，要有穩定的監測數據傳輸。以保證對施工環境的實時數據監視，它在對支撐立柱的監測上尤其是沉降穩定性方面起著重要的作用。此外就是在施工過程中施工人員要注意避讓其延展的監測線路，避免周圍有障礙物的遮擋，同時又要放在比較顯眼的地方，避免造成過失性損傷。因此可以選擇為其單獨建造一個微型監測基站，以保證監測的準確性。而對施工環境周遭的沉降松土層的監測上，要選擇將其深埋進施工地當中，以此來增加監測直徑，已達到數據范圍收割的技術要點。而在對于建筑物的垂直監測過程中，要利用沉降連線監測，可以在建筑物的首尾兩端各自設置監測點，以其為支點進行觀測，并以此來進行垂直基準點的可靠性分析。另外，此項技術還可用來進行工程作業中的建筑傾斜度監測，采用的是水平基準點的監測手段。

4.2 監測控制與預警

深基坑在施工安全技術監測上一直是一個重點和難點問題，監測控制上要做到的是一個統籌的概念。安全預警更是重中之重。在監測預警值的設置上要滿足多項指標標準規定限值的要求。比如基坑規格設定，地下基坑，以及施工周遭居民與生態環境的保護控制等各個方面。同時預警設置完成后要項目主要負責人簽字確認。預警就意味著停工處理，因此在監測預警值的設置方案上還應綜合考慮各種施工條件的影響，比如遇到能統籌處理的突發情況，只要其在一定的累計范圍內，就可以先不觸發報警。

5、深基坑檢測項目介紹

5.1 工程概況

武漢某綜合樓開發項目B4/5地塊，該工程由一幢高度為170m的住宅和2～5層的商業裙樓組成，該項目北臨規劃黃埔二路，東側為中山大道，南側為新建街，西側為輕軌一號線線路及解放大道，主體結構均設置三層地下室。基礎采用樁筏基礎，樁基擬采用鉆孔灌注樁。基坑規模：基坑面積約為28870m2，周長約為688m，基坑形狀大致呈矩形，本項目基坑深基坑支護由華東建筑設計院設計，基坑支護形式為地下連續墻+混凝土支撐形式。基坑重要性等級為一級。

本場地基坑規模大，坑壁土層為雜填土一般粘性土；坑底土層主要為(2-3)粉質粘土夾粉土；上述各土層中工程性能差，抗剪強度低，須加強支護措施。場地內承壓水埋藏較淺，對基坑工程有較大影響，坑內有工程樁需要保護。

5.2 監測目的

（1）對于施工技術和獲得的參數的分析，主要得益于勘測器監測到的數據和預測到的數值，在分析過程中將會比較明顯地看出工程隊對工程進度的把控程度，以期能達到數字化管理的目的。（2）通過監測圍護體系的變形和受力情況，了解其變化規律，使整個基坑在開挖期間始終處于安全運營狀態。（3）通過對施工周遭的環境監測，能比較直觀地勘查到哪一塊位置受施工影響，地下水位浮動變化較大，再利用現代化手段對該塊地下水環境進行一定量的修復，以減少人為對地下微生物環境不可挽回的破壞。（4）通過監測樁外土壓力，可以進行土體有效應力分析，作為土體穩定計算的依據。（5）通過數據監測與分析，能使工程施工技術人員對地下水滲透問題得到及時查知，便于相關團隊及時開展工程防漏填補工作。（6）通過施工數據的及時傳輸與處理，使得工程設計師及時優化和改進施工方案，從而減少工程成本。

5.3 監測項目

（1）周邊環境監測包含基坑周邊建筑物沉降監測和基坑周邊道路；輕軌橋墩及地下管線沉降監測。（2）支護結構監測包含支護結構頂（冠梁）水平位移、豎向位移監測；連續墻圍護結構深層水平位移監測；基坑周邊土體深層水平位移監測。（3）支撐結構體系監測包含支撐內力監測和立柱沉降監測。（4）其他監測，包含基坑外潛水及承壓水位監測、建筑物傾斜觀測等。（5）目視及巡視，包含基坑支護結構及基坑周邊建筑物目視巡視。具體檢測項目及數量如表1：

表1 主要監測項目及測點管理一覽表

基于武漢永清綜合樓開發項目深基坑工程監測，我們在施工方案中加以實際應用，以用技術措施實施保障，為施工安全，與技術作業保駕護航。現將應用若干展示如下：

6、技術保證措施

6.1 測試方法

(1)責任到具體測試人，避免數據差異。(2)責任到具體測試機器，避免工具差異。(3)責任到具體路線，避免溫濕度傳感差異。(4)責任到具體方法，避免影響到測試結果。

6.2 測試儀器

(1)提前進行科學化檢測儀器的測試，對單位量校準。(2)設置儀器的自查功能，進行數據登記與匯報。(3)損壞的測試儀或零部件做到及時更換或修理，但要對歷史數據進行備份，以備后期數據查驗。

6.3 監測點保護

(1)對監測點進行標志化標識，或對監測點周圍進行防護作業后，可自行選擇是否需要與會說明，以避免監測點發生意外人為破壞。(2) 在圍檀制作過程中，應對埋設在圍護墻體內的監測組件進行巡視。(3) 在基坑開挖過程中，對布設有監測組件的部位用醒目標志進行標識。

7、主要監測儀器類型及性能指標

本次基坑監測選用的主要儀器設備的種類、型式及主要技術指標如下，其性能指標及可靠性均滿足監測要求：

7.1 監測儀器

索佳全站儀（SET210K），測角中誤差±1.0秒，測距1±1.5ppm。

科利達經緯儀，測角中誤差±2.0秒。

電子水準儀壹臺（ZDL700），0.7mm/Km。

索佳水準儀（B20+OM5）兩臺

測斜儀2臺，測量范圍：±54度；靈敏度：每500mm，測管±0.02mm。

振弦儀1臺，靈敏度：0.1Hz。

鋼尺水位儀1臺

7.2 儀器設備現場檢驗

監測儀器自成品首次合格率監測外，在正式投入使用前再進行一次全面測試，包括以下幾個方面的檢查：（1）出廠時儀器資料參數卡片是否齊全，儀器數量與發貨單是否一致；（2）零部件的配備與工程進貨單的一致性檢查；（3）監測儀肉眼可見的漆皮磨光粗細檢查；（4）工作主板線路安全檢查；（5）絕緣防護標準檢查；（6）監測儀數值測定準確率檢查。

8、監測結果

根據2016年9月9日監測單位最后一期的監測，具體監測成果如下：

(1)對基坑地連墻墻頂進行位移監測點ZD1-ZD28進行了第397次觀測，最大位移量為19mm（ZD23）;根據《建筑基坑工程監測技術規范》(GB-50497-2009)和監測方案,本項目報警值為：30mm或速率已連續3日大于2mm/d。觀測結果表明，各點位移均無異常。（2）對基坑地連墻墻頂進行沉降監測點ZD1-ZD28進行了第397次觀測，最大位沉降量為18.8mm（ZD23）;根據《建筑基坑工程監測技術規范》(GB-50497-2009)和監測方案,本項目報警值為：20mm或速率已連續3日大于2mm/d。觀測結果表明，各點沉降均無異常。（3）對周邊建環境及輕軌沉降監測點進行了第397次觀測，最大位沉降量為18.2mm（ZD5）/輕軌部分最大沉降為1.5mm（QG4）；根據《建筑基坑工程監測技術規范》(GB-50497-2009)和監測方案,本項目報警值為：35mm（輕軌為10mm）或速率已連續3日大于2mm/d(輕軌為1mm/d)。觀測結果表明，各點本次沉降均無異常。（4）對墻體和土體測斜監測點進行了觀測，墻體最大變形量為15.40(CX5)/土體為15.72mm(TX3);根據《建筑基坑工程監測技術規范》(GB-50497-2009)和監測方案,本項目報警值為：40mm。觀測結果表明，各點本次變化均無異常。

結語：

深基坑作業工程由于其本身的復雜性，在施工難度、地質環境、為了將人為施工對地上和地下生物環境降到最低，在施工前后使用現代化基坑監測手段十分必要。基坑安全監測技術不僅能保障工程安全，還能提升工程進度，同時又能使監理人員對深基坑作業環境做到整體把控，在很大程度上對環境保護和人類自身發展都將起到重要作用。