基坑工程监测技术应用
2015-06-18
0引言
随着城市建设的发展，地价的日趋昂贵，大中城市对地下空间进行了不同用途的开发利用， 如建筑多层地下室、地下铁道、地下商场以及多种地下民用和工业设施等，导致基坑规模和开挖深度的增大，使临时围护结构变形和稳定问题变得复杂和突出，成为工程界的焦点问题之一。由于土体性质、地下水情况及工程周围环境等的复杂性，根据地质勘察资料参数来确定的设计和施工方案，含有许多的不确定因素，因此，对在基坑工程施工过程中的支护结构位移及内力、地下水位、周围建筑物位移等的监测已成保证工程建设安全进行必不可少的重要环节。
1基坑监测现状
基坑监测技术应用较广泛，绝大多数深基坑工程都进行了施工过程中的监测，通过设定监测项目的报警值，保障基坑工程、周围建筑物及地下管线的安全。但是，目前大多数的基坑监测工作只是起到了保障基坑工程安全进行的作用，并未将监测成果进行全面的利用。 目前多数监测人员，仅仅是机械的进行着收集资料和提交数据报表，判断是否超过控制值以报警，未结合施工和地质情况对监测成果进行深入的理论分析，导致花费大量人力物力进行的监测工作不能真正发挥优化设计和及时反馈指导施工的积极作用。
2基坑监测的目的和内容
2.1 基坑监测的目的
（1）指导现场施工
随着基坑开挖的进行，支护结构及周围建筑物的变形逐步发展。监测工作可以全面了解开挖过程中支护结构的实际状态，进而对基坑工程的稳定性进行评估，为整个工程的顺利进行提供保证。监测过程中一旦发现异常情况，可及时采取必要的补救措施，防止事故的发生。当变形较小，监测数据非常理想的情况下，可以综合各方面的意见，考虑调整设计，加大每步开挖的深度，达到缩短工期的目的。
（2） 优化设计
将监测资料与设计计算值进行比较，评价整个基坑工程现阶段的安全等级，进而考虑设计是否经济合理，如果各方面条件允许，根据观测资料修正设计参数，达到节省成本的目的。
（3）积累数据
通过多个基坑工程的监测，得到较为全面的监测数据，积累数据，为以后其他基坑工程的设计及施工提供第一手资料，达到最优化的设计及施工。
2.2 基坑监测内容
基坑监测的内容主要有 ：支护结构水平位移监测 、周围建筑物变形监测等，对于一级安全等级的基坑工程需要对桩、墙内力，锚杆拉力，支撑轴力等进行监测。
2.2.1支护结构水平位移监测
（1） 支护结构水平位移监测。围护结构顶部水平位移是围护结构变形最直观的体现，因此，该部位监测是基坑监测工作中最重要的一个监测部分。监测时测点的布置和观测间隔应遵循以下原则：支护结构顶部的水平位移观测点应沿围护结构的周边布置，一般每边的中部和端部均应布置观测点，且观测点间距不宜大于20m。观测点宜设置在与围护结构刚性连接的钢筋混凝土冠梁上。根据基坑工程安全等级高低不同，对于一级基坑，基坑开挖过程中，每天监测一次；当位移较大时，每天观测1～2次。
（2）支护结构深层水平位移监测。一般用测斜仪进行。支护结构深层水平位移观测点应设置在结构受力、变形较大的部位，观测点数量和间距视具体情况而定。
（3）支护结构沉降监测，用精密水准仪对围护结构的关键部位进行沉降监测。
2.2.2周围环境监测
（1）邻近建筑物沉降和倾斜监测。观测点布置根据建筑物体积、结构、工程地质条件、开挖方案等因素综合考虑，一般在建筑物四角、沿外墙每10~15m处或每隔2~3根柱基上。观测方法和观测精度与支护结构的沉降观测相同。
（2）邻近建筑物裂缝监测。宜在裂缝两侧设置观测标志。
（3）地下管线变形监测。观测点应布置在管线的端点、转角点和必要的中间部位。
2.2.3地下水位的观测。地下水位观测井宜设置在基坑的每边中间和基坑中央，埋深一般与降水井点的埋深相同。
2.2.4支护结构应力监测。观测点应设置在受力、变形较大且有代表性的部位。
2.2.5支撑结构受力监测。支撑轴力测点宜设置在主撑等重要支撑的跨中部位，每层支撑都应选择几个有代表性的截面进行测量。
3工程实例
3.1工程概况
某基坑工程位于济南市天桥区。该项目采用筏板基础。基坑采用粉喷桩+土钉支护方案，基坑安全系数等级按2级。
3.2监测内容
根据现行国家规范规定，结合该基坑工程的具体情况及设计要求，监测项目主要有：①基坑支护结构顶部的水平位移②基坑支护结构顶部沉降。
3.3监测过程
（1）测点埋设
在现场设置永久性基准点2个，在粉喷桩桩顶上共设置10个观测点(沉降观测及水平位移观测共用)。观测点位置设置见图1
（2） 观测次数
粉喷桩施工完毕后先进行 2次初值观测，基坑观测周期为基坑开挖期间每 1天观测一次。如遇雨天提高观测频率。基坑开挖完成后，结合天气情况适当降低观测频率。
（3）结果分析
基坑开挖施工过程中，位移变化很小，最大点为GC4：18.3mm，最小点为GC8：13.3mm。 沉降值相对较大，最大点为GC9：21.62mm，最小点为GC2：9.42mm。在开挖过程中，位移较小，综合各方的意见，结合现实情况，加快了开挖进度，为工程节省了时间和成本。根据基坑开挖完成后的观测数据看出基坑支护结构位移及沉降已趋于稳定。
4结语
基坑的支护设计、施工及监测，在实践中已逐渐形成统一的系统工艺流程，基坑监测是其中一个重要的组成部分。随着人们对基坑监测及其周边建筑物沉降观测的重视，基坑监测工作将越来越细化。监测单位和监测人员将不再仅满足于提供监测数据，还应加强对基坑水文地质的了解与分析、基坑与周边相邻建筑物关系的分析研究，能够在提供及时有效数据的同时，根据正确可靠的结论，指导施工，优化设计，为社会节省时间，节约物资，提高服务质量和水平。
