浅谈基坑监测技术在深基坑施工中的应用

基坑监测技术在深基坑中的应用作者王栋【摘要】由于地下土体性质、荷载条件、施工环境的复杂性，单单根据地质勘察资料和室内土工试验参数来确定设计和施工方案，往往含有许多不确定因素，尤其是对于复杂的大中型工程或环境要求严格的项目，对在施工过程中引发的土体性状、环境、邻近建筑物、地下设施变化的监测已成了工程建设必不可少的重要环节。

当前，基坑监测与工程的设计、施工同被列为深基坑工程质量保证的三大基本要素。

基坑监测必然成为深基坑质量、安全保证的关键，是工程建设必不可少的重要环节。

【关键词】深基坑；监测；时效性；位移；沉降【正文】一、前序随建筑技术水平的提高和发展,要求地下建筑基础埋深也越来越深,深基坑支护技术在全国不同地区、不同的地质条件下取得了不少成功的经验。

基坑监测是深基坑变形观测的主要手段，主要进行基坑的位移、沉降，锚索应力等的观测为基坑质量、安全及时提供了有效的参考数据，更有利于保证基坑质量和安全。

二、深基坑监测的意义对于复杂的大中型工程或环境要求严格的项目，往往难从以往的经验中得到借鉴，也难以从理论上找到定量分析、预测的方法，这就必定要依赖于施工过程中的现场监测。

首先，靠现场监测数据来了解基坑的设计强度，为今后降低工程成本指标提供设计依据。

第二，可及时了解施工环境——地下土层、地下管线、地下设施、地面建筑在施工过程中所受的影响及影响程度。

第三，可及时发现和预报险情的发生及险情的发展程度，为及时采取安全补救措施充当耳目。

监测在取得大量测试数据的同时对工程总结经验、完善基坑的支撑、提高设计水平有着重要意义。

现以本人已施工完成的东露天矿主斜井驱动机房深基坑（地下室二层，基坑深9.7米，面积约1300平方米）积累的经验，对深基坑监测自我观点进行论述，总结深基坑监测存在问题及解决办法。

本工程深基坑属于三级基坑工程。

三、深基坑监测的内容1. 深基坑的围护结构形式深基坑施工，必须要有一定的围护结构用以挡土、挡水。

围护设施必须安全有效。

浅基坑的围护结构以前常用的是钢板桩或放坡表面喷锚；深基坑则大多采用现场浇灌的地下连续墙结构或配有一定数量的锚杆、锚索及腰梁进行围护。

基坑外侧打混凝土搅拌桩止水。

开挖时，坑内必须抽去地下水，按基坑深度及设计的不同，有的中间必须配2~3道水平支撑，水平支撑采用钢管式结构或钢筋混凝土结构；有的直接采用打锚索加上混凝土腰梁加预应力进行加固。

围护结构必须安全可靠，并能确保施工环境稳定。

从经济角度来讲，好的围护设计应把安全指标取在临界点附近，再靠现场监测提供的动态信息反馈来调整施工方案。

2. 基坑监测内容2.1、支护结构和被支护土体的侧向变形2.2、支护结构顶部的水平位移2.3、地下水位监测与渗水情况2.4、支撑轴力、锚索应力的监测2.5、地下土体中的土压力和孔隙水压力2.6、邻近建筑物、地下管线及道路沉降2.7、基坑底的回弹或隆起监测3. 监测项目的选择应根据具体的支护、开挖深度，基坑等级及周边环境等条件确定，监测工作主要是分析和预报，采集信息是基础，分析预报才是最重要的。

2.3表是根据基坑等级监测项目选择表:注：▲为必测项目△为选测项目四、监测点的布置与埋设测点布设合理方能经济有效，监测项目的选择必须根据工程的需要和基地的实际情况而定。

在确定测点的布设前，必须知道基地的地质情况和基坑的围护设计方案，再根据以往的经验和理论的预测来考虑测点的布设范围和密度。

原则上，能埋的测点应在工程开工前埋设完成，并应保证有一定的稳定期，在工程正式开工前，各项静态初始值应测取完毕。

沉降、位移的测点应直接安装在被监测的物体上，只有道路地下管线若无条件开挖样洞设点，则可在人行道上埋设水泥桩作为模拟监测点，此时的模拟桩的深度应稍大于管线深度，且地表应设井盖保护，不止于影响行人安全；如果马路上有管线设备(如管线井、阀门井等)的话，则可在设备上直接设点观测。

1．场内基准点的埋设场内基准点的埋设要方便作业，是与基坑每边成一直线布置的水平位移观测点构成沉降位移监测网，具体地点可由现场确定，基准点的埋设方法见附图3.1。

图3.1基准点的埋设2．基坑沉降、位移观测点的布设基坑顶部位移观测点的布设，如基坑位移监测采用基准点控制，水平位移观测点布置在基坑围护结构顶部。

根据现场平面尺寸及测量规范要求，一般按平行于基坑围护结构以10~20m的间距布设。

3. 水位点的埋设基坑在开挖前必须要降低地下水位，但在降低地下水位后有可能引起坑外地下水位向坑内渗漏，地下水的流动是引起塌方的主要因素，所以地下水位的监测是保证基坑安全的重要内容；水位监测管的埋设应根据地下水文资料，在含水量大和渗水性强的地方，在紧靠基坑的外边，以20~30 m的间距平行于基坑边埋设，埋设方法与地下土体测斜管的埋设相同。

五、现场监测方法及工作的一些注意事项1．基坑监测的频率基坑监测具有高时效性，观测间隔时间应按施工方案执行，基坑监测点布设两天后开始读测原始值,且应不少于2次。

当基坑开始挖土时，监测次数要增加，一般情况下基坑开挖施工阶段为每3天一次，但如发现有异常情况应加密观测，可增加至每天一次甚至每两小时一次；基坑开挖完成地下室结构施工阶段应每7天一次；对每个测量项目在基坑设计方案及监测施工方案中均应明确预警值和报警值，如方案中未明确应按相关规范规定执行，监测过程中如发现测量项目哪个点位达到预警值应及时在报告中进行预警标识，达到报警值时应及时向基坑施工及设计人员反馈情况，对超报警值部位分析原因，并作出处理意见和相关的安全保证措施。

2. 基坑位移观测位移监测点的观测一般最常用的方法是偏角法。

同样，测站点应选在基坑的施工影响范围之外。

外方向的选用应不少于3点，每次观测都必须定向，为防止测站点被破坏，应在安全地段再设一点作为保护点，以便在必要时作恢复测站点之用。

初次观测时，须同时测取测站至各测点的距离，有了距离就可算出各测点的秒差，以后各次的观测只要测出每个测点的角度变化就可推算出各测点的位移量。

观测次数和报警值与沉降监测相同，当然也可用坐标法来测取位移量。

如发现哪次位移过大应及时查看现场有没明显的位移、裂缝等，对测站点及至少每半个月与监测网复核一次，以确保测站所测数据的准确。

每次的观测值与初始值比较即为累计量，与前次的观测数据相比较即为日变量。

根据公认的数据，日变量大于3mm，累计变量大于35mm即应采取相应的措施。

3. 地下水位观测3.1水位观测使用30m钢尺水位计,仪器最小分辨率为1mm。

3.2首次必须测取水位管管口的标高，从而可测得地下水位的初始标高。

在以后的工程进展中，可按需要的周期和频率，测得地下水位和地下各土层标高的每次变化量和累计变化量。

4．邻近建筑物、地下管线及道路沉降测量邻近建筑物、地下管线及道路沉降，基坑底的回弹或隆起监测可用水准仪及经纬仪进行观测，观测方法与基坑观测方法相同，但精度可降低些。

5. 监控报警值的确定原则5.1 满足设计计算的要求，不能大于设计值；5.2 满足监测对象的安全要求，达到保护的目的；5.3 对于相同条件的保护对象，应该结合周围环境的要求和具体的施工情况综合确定；5.4 满足现行的有关规范、规程的要求；5.5 在保证安全的前提下，综合考虑工程质量和经济等因素，减少不必要的资金投入。

6．监测自始至终要遵循“五定”原则6.1 监测依据的基准点、工作基点和被观测物的观测点位要稳定；6.2 所用仪器、设备要稳定；6.3 固定人员观测和整理成果；6.4 观测时的环境条件基本一致；6.5 观测路线、镜位、程序和方法要固定。

监测数据必须填写在为该项目专门设计的表格上。

所有监测的内容都须写明：初始值、本次变化量、累计变化量。

工程结束后，应对监测数据，尤其是对报警值的出现，进行分析，绘制曲线图，并编写工作报告。

因此，记录好工程施工中的重大事件是监测人员必不可少的工作。

六、基坑监测中存在的常见问题深基坑工程支护技术虽已在全国不同地区、不同的地质条件下取得了不少成功的经验，甚至在一些达到国际水平，但仍存在一些问题需进一步研究或提高，以适应现代化经济建设的需要。

深基坑工程支护施工过程中常常存在的问题主要有以下几种：1. 土层开挖和边坡支护不配套常见支护施工滞后于土方施工很长一段时间，而不得不采取二次回填或搭设架子来完成支护施工。

一般来说，土方开挖技术含量相对较低，工序简单，组织管理容易。

而挡土支护的技术含量高，工序较多且复杂，施工组织和管理都较土方开挖复杂。

所以在施工过程中，大型工程均是由专业施工队来分别完成土方和挡土支护工作，而且绝大部分都是两个平行的合同。

这样在施工过程中协调管理的难度大，土方施工单位抢进度，拖工期，开挖顺序较乱，特别是雨期施工，甚至不顾挡土支护施工所需工作面，留给支护施工的操作面几乎是无法操作，时间上也无法完成支护工作，以致使支护施工滞后于土方施工，因支护施工无操作平台完成钻孔、注浆、布网和喷射砼等工作，而不得不用土方回填或搭设架子来设置操作平台来完成施工。

这样不但难于保证进度，也难于保证工程质量，甚至发生安全事故，留下质量隐患。

2. 边坡修理达不到设计、规范要求常存在超挖和欠挖现象。

一般深基础在开挖时均使用机械开挖、人工简单修坡后即开始挡土支护的砼初喷工序。

而在实际开挖时，由于施工管理人员不到位、技术交底不充分、分层分段开挖高度不一、挖机司机的操作水平等因素的影响，使机械开挖后的边坡表面平整度、顺直度极不规则，而人工修理时不可能深度挖掘，只能就机挖表面作平整度修整，在没有严格检查验收就开始初喷，故出现超挖和欠挖现象。

3.成孔注浆不到位、土钉或锚杆受力达不到设计要求深基坑支护所用土钉或锚杆钻孔直般为100~150的钻杆成孔，孔深少则五、六米，深则十几米，甚至二十多米，钻孔所穿过的土层质量也各不相同，钻孔如果不认真研究土体情况，往往造成出渣不尽，残渣沉积而影响注浆，有的甚至成孔困难、孔洞坍塌，无法插筋和注浆。

再者注浆时配料随意性大、注浆管不插到位、注浆压力不够等而造成注浆长度不足、充盈度不够，而使土钉或锚杆的抗拔力达不到设计要求，影响工程质量，甚至要做再次处理。

4.喷射砼厚度不够、强度达不到设计要求目前建筑工程基坑支护喷射砼常用的是干拌法喷射砼设备，其主要特点是设备简单、体积小，输送距离长，速凝剂可在进入喷射机前加入，操作方便，可连续喷射施工。

虽然干喷法设备操作简单方便，但由于操作手的水平不同，操作方法和检查控制等手段不全，混凝土回弹严重，再加上原材料质量控制不严、配料不准、养护不到位等因素，往往造成喷后砼的厚度不够、砼强度达不到设计要求。

5. 施工过程与设计的差异太大由于深层搅拌桩水泥掺量常常不足，影响了水泥土的支护强度。

我们发现在同样做法的支护，发生水泥土裂缝，有时不是在受力最大的地段，检查下来，往往是强度不足，地面施工堆载在局部位置往往要大大高于设计允许荷载。