建筑工程項目深基坑工程監測措施

袁斌

上海永固檢測技術有限公司 上海 201901

引言

當期建筑工程中深基坑變形、沉降問題十分常見，嚴重影響了建筑結構的安全性。為發揮深基坑在建筑結構體系中的作用，施工過程中有關人員需根據基坑特點及結構要求，合理選擇深基坑施工方案，構建合理的支護體系。即使當下的深基坑施工技術越發成熟，但在深基坑施工中的質量與安全問題時有發生，為減少這些問題，有關人員需引入現代化監測技術，合理監測各項參數，以判定深基坑性能。未來的建筑工程項目中有關人員需繼續研究基坑監測的新技術，以提高監測水平。

1 建筑工程項目深基坑工程監測的必要性

深基坑施工的風險性決定了監測的必要性和重要性。不同于地面結構，深基坑處于基底標高與平面以下的位置，伴隨著施工作業的持續開展，地下地質、水文對深基坑的結構擾動較大，無法保障深基坑的結構安全。深基坑工程的區域性特征顯著，在不同區域的土層、水文條件各有不同，經常面臨相對復雜、多變的作業環境，再加上開挖量大，也增大了基坑結構風險。另外，深基坑施工作業中常常面臨各個方面的不確定性因素，如地下水位急劇上升、土體壓力異常增大，都影響了正常施工。正是由于深基坑施工的這些固有特性，相關人員必須加強監測，應用多樣化手段與現代化技術，以得到更為完整和準確的監測結果。通過在深基坑工程現場開展施工監測，可有效預防施工作業風險，保障施工安全，達到施工目標。結合大量的工程經驗，深基坑監測對預防變形、沉降等具有顯著作用，具體的工作中有關人員需依據深基坑特點，合理配備現代化監測設備，并在現場選好監測點，在每一測點采集深基坑關鍵參數，整合全部的監測數據，將此數據與正常數據相對比，在無異常的情況下正常開展后續的施工任務，否則，需參考深基坑監測結果，調整施工方法，以增強深基坑穩固性[1]。

2 工程概況

某大型商業建筑，其地理位置優越，位于中心城區，系原有建筑拆除重建而來。在新建過程中，考慮到對深基坑施工的要求，暴露了原有的基坑基礎，在此基礎上適當擴大了基坑面積，深基坑開挖期間開挖面積高達6010m2，開挖深度為26.8m。相關人員為保障此深基坑施工作業的高效開展，進入現場展開了一系列調研，發現此工程現場的環境復雜，現場分布有不同類型的管線，且這些管線之間存在一定的交叉現象，還分布有其他的市政基礎設施。在深基坑現場地下水位頻繁變化，嚴重干擾了深基坑結構，是需要重點監測的內容。

3 深基坑工程監測措施

3.1 樁頂水平位移與沉降監測

3.1.1 布設監測點。為通過實時監測獲取樁頂水平位移、沉降值，分析這些指標是否與設計標準相一致，施工人員可在監測沉降值的同時監測位移值。根據深基坑面積及結構特點，在樁頂設置測點，數量為22個。為保障監測點布置的合理性，以降低監測誤差，遵循“視準線法”布設測點，精準控制每一測點的位置[2]?，F場操作中在基坑每一側邊坡坡頂1～-1m范圍內設置1條視準線，每一監測點均處于這一視準線上。相鄰測點之間相距10～20m不等，可根據施工情況合理調整。

3.1.2 監測方法與周期。此次位移與沉降監測作業中，將視準線、鋼釘間隔距離作為初始數值，選取經緯儀四次正倒鏡讀取數值的中數，在現場進行兩次以上的初始值測量。基坑邊坡水平位移值是初始值和實際測量值二者間的差值。如基坑開挖深度在2m以內，施工人員在現場直接確定測點，并確定初始值。進入深基坑施工作業以后，監測頻次明顯增多，應保持1d1次的監測頻次。一旦深基坑施工過程中產生了肉眼可見位移現象，或者出現了特殊情況，需縮短前后監測的時間間隔，幾小時監測一次。當現場邊坡處于相對穩定的狀態下時，3～5d可開展一次監測任務。

3.1.3 位移預警。綜合本工程項目的規模及建設情況，深基坑是一級基坑，坡頂水平位移的預警值為2‰基坑深度，絕對值為25～30mm，變化速率每日小于2～3mm。樁體深層部位的水平位移監測預警值為（0.6）‰相對基坑深度，絕對值為45～55mm。坡頂沉降監測中預警值為（0.1～0.2）‰基坑深度，絕對值為10～20mm。

3.2 樁身變形監測

深基坑工程中樁體能加固結構，改變基坑性能。但結合樁體施工情況，樁身變形問題時有發生，影響了結構安全。為提高結構整體性能，施工人員在現場也需按照行業規定完成樁身變形監測任務，依據監測數據與標準值的對比，判定是否存在樁身變形問題，及時采取糾偏措施。在測定樁身變形時，施工人員需配備測斜儀，用該儀器測定樁體深層的水平位移值大小。在前期的準備階段，施工人員需配備特定規格的PVC測斜管，將其牢固固定于鋼筋籠上，預埋測斜管。測斜管埋設是否遵循了操作規定，決定著監測精度。為此，在埋設測斜管時必須遵循相應的操作規定：測斜管內部需放入2組縱向導槽，縱向導槽相互平行，測斜管在鋼筋籠上應牢固，不得松動；預埋測斜管之前，上下管必須完全對齊，在密封接口部位需進行管口的封閉處理，避免監測過程中雜物進入管內；測斜管與鋼筋籠應配合工作，二者的長度相同，并且測斜管必須要豎向鋪設。其中1組導槽和預測量方向應當相同，并呈平行關系；在深層水平位移基準點處于上側管口部位，每一次按照規定完成了測斜任務后，都需要立即測定管口坐標值；測斜儀植入測斜管底部的時間達標后再正式開始測定相關數值，一般此時間段為5～10min，通過控制此時間間隔，能最大程度上減小探頭與管內的溫度差異，每一個監測方向上正、反各組織一次測量操作；此工程中測斜管總數為10根，分別布設在不同的位置[3]。

3.3 支撐軸力、地下水位

對于本深基坑工程，支撐軸力與地下水位均會影響深基坑結構的穩定性，為減小這些影響，有效應對基坑變形等問題，施工人員在現場也需按照相應的要求做好監測工作，監測支撐軸力、地下水位的變化趨勢及規律。在測定支撐軸力時，在混凝土支撐表面的具體位置需規范安裝應變計，在后續進入施工階段后，由應變計自動采集支撐軸力數據，并實時存儲。為發揮應變計的功能優勢，所選定的應變計的各項參數均應達到相應的規定。監測過程中為確定初始值，相關人員在張拉錨索之前采取恰當的處理措施。進入監測狀態后，有關人員需密切關注支撐軸力值的變化趨勢，判定軸力、樁體是否存在異常情況，分析其變形趨勢及規律，依據測定結果分析邊坡穩定性是否符合標準。

在監測地下水位的上升、下降，以及其變化對深基坑結構的影響時，企業需定期安排專人測量降水井水面高度，并在測定的過程中記錄各項數據，必要情況下展開一定的數據分析。如依據數據判定深基坑現場存在漏水或者透水情況，需及時將問題上報有關部門，由不同部門就實際問題展開討論，協商制定解決措施。

3.4 監測周邊建筑物與地表沉降

3.4.1 監測內容及目的。參考行業規范，深基坑工程的監測中對周邊建筑物及地表沉降的監測也十分關鍵，主要是因為深基坑施工作業可能影響周邊建筑的穩定性，使周邊建筑存在或大或小的地表沉降現象。為預防這一現象，將沉降控制在正常范圍內，在現場需動態監測周邊建筑物的沉降值。具體的監測中應包含基坑周邊的位移、沉降，根據測定結果與設計值的對比，即可判定基坑狀態，以及其對周邊建筑的影響，幫助有關部門嚴格參照這些監測數據，合理調節施工參數與方案。在工程現場，需要監測的對象主要包括：樁身傾斜度測量，一共設置4個監測點位；樁頂的位移和沉降量檢測，控制水平間隔距離在10m左右；地下水位變化情況的檢測，一共設置4個測量點位；周圍建筑體的沉降情況以及巡視監測[4]。

針對地下管線的監測，是為了評估深基坑施工中地下管線的安全性。具體的監測過程中需獲取周邊土體、水位及保護對象的應力、應變參數，與此同時分析工程環境變化因素的趨勢，綜合分析地下管線的可靠性、安全性。如監測過程中存在同時有應力及變形異常的地下管線，應結合實際情況做好保護。

3.4.2 監測方法。在進行監測工作時，所有基準點都是通過國家一等水準測量法測得的結果，這一測量過程中相關人員需規范測量步驟，控制偏差。測量沉降點時采用國家二等水準測量法，高差誤差、相鄰基準點高差誤差分別在1mm、0.5mm以內。

在監測水平位移、沉降值時分別應利用全站儀、水準儀與鋼尺來實現，遵循這些儀器與工具的使用標準。

地下管線監測時，應選擇基坑工程兩側最靠近工程范圍的地下管線，在其上設置沉降監測點，測點設置在外形突變位置，相鄰測點之間的距離不可過大，以通過此方式了解地下管線各部位的不均勻沉降情況。測點采用“L”形標志，先利用沖擊鉆鉆孔，后埋入標志，用水泥做好密封與加固處理。監測過程中設置獨立高程系統，在遠離開挖區域100m的地方設置兩組穩固水準點，利用高精度水準儀按照國家二等水準測量規范往返求出四點高差，也就是變形監測的高程監測點。

3.5 基坑監測分析及結論

3.5.1 立柱豎向位移。立柱豎向位移對支撐軸力的影響較大。為評估立柱豎向位移是否符合施工要求，應從市場上配備TFL-S-NMxx系列振弦式混凝土應力計，此應力計的工作原理及功能決定了其能承受特定的壓力及徑向作用力。為發揮應力計在計量方面的作用，將其牢固焊接在鋼筋籠的內側位置，并對稱安裝在護坡樁的28m、23m、8m位置，后續當應力計采集到相關的數據后，可自動參考行業規范展開一系列計算與分析。由于坑底隆起估算與立柱沉降估算相對困難，在分析立柱是否存在豎向位移時，有關人員需整合前期所得到的測量結果，并進行一系列分析與計算。根據工程經驗，在基坑開挖作業之前，降水引發了局部土體固結現象，土體存在些微沉降，在此影響下立柱也同步產生了一定的沉降；隨著后續基坑開挖深度的增大，基坑隆起量進一步增大，引發了立柱上浮，立柱隆起最大值為15mm。結合大量經驗，立柱因基坑隆起而產生的上浮屬于正常情況，當其上浮量在正常標準內，則說明了基坑的安全性。本項目中立柱上浮值處于正常范圍，說明其立柱豎向位移可控，基坑相對安全[5]。

3.5.2 地下水位。依據現場情況分析，基坑開挖到10.5m時，基坑水位無明顯波動，基坑開挖到承壓水層時，部分降水井的涌水量異常大，開始抽水，水位頻繁變化，此后水位逐步下降，基坑底板局部主體作業中，地下水位27.77～30.9m反復震蕩，且穩定在這一區間。綜合整個作業過程中的地下水水位監測，發現水位呈非線性變化特點。

3.5.3 基坑頂部水平位移。在基坑開挖作業的最初階段，基坑頂部的位移異常小，隨著開挖深度的增大，頂部位移呈增大趨勢，但不同測點的位移值各有不同，主要受現場環境和作業情況的影響。

4 結束語

任何建筑工程的深基坑施工作業中，施工監測都是不可忽視的部分，有關人員需依據行業規范與標準，合理設置測點，確定監測任務及預警值，以及時發現深基坑施工問題并進行對應的處理。未來隨著技術的進步，相關人員需繼續加大深基坑施工監測的技術創新力度，使自動化監測技術逐步成熟。