胡穎楷

四川省川建勘察設(shè)計(jì)院有限公司 四川 成都 610000

市政工程是保證人民生活品質(zhì)的重要環(huán)節(jié)，其施工安全可靠是各項(xiàng)工程的根本，市政工程中的基坑監(jiān)測(cè)對(duì)市政工程的順利進(jìn)行有著重要的意義。由于城市建設(shè)難度大，技術(shù)要求高，作業(yè)環(huán)境惡劣，施工人員眾多，所以對(duì)基坑進(jìn)行監(jiān)測(cè)具有較強(qiáng)的綜合性和復(fù)雜性。文章在綜述了目前我國(guó)城市建筑基坑監(jiān)測(cè)工作的情況的基礎(chǔ)上，概括了其工作原理及工作內(nèi)容，并提出了在工程中應(yīng)用的幾種新方法。

1 城市建筑基坑變形監(jiān)測(cè)的意義

對(duì)城市基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行基坑變形監(jiān)測(cè)，對(duì)于保證工程的安全運(yùn)營(yíng)具有重要意義。從實(shí)踐上講，城市建筑基坑監(jiān)測(cè)對(duì)保障國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的質(zhì)量、保障人們的生活環(huán)境、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都有很大的幫助，已成為我國(guó)城市發(fā)展的一個(gè)重要組成部分。在此基礎(chǔ)上，提出一種更加全面、科學(xué)、有效的監(jiān)測(cè)方法，對(duì)提高我國(guó)城市建設(shè)水平具有重要意義。城市建筑基坑監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容有：圍護(hù)墻深層水平位移、土體深層水平位移、墻后地表豎向位移、地下水位監(jiān)測(cè)等。通過對(duì)每一次基坑的監(jiān)測(cè)，可以對(duì)周圍建筑物的穩(wěn)定性進(jìn)行實(shí)時(shí)的評(píng)估。特別是因?yàn)闅鉁靥偷脑颍梢蕴嵝压と思皶r(shí)進(jìn)行排水。對(duì)城市建設(shè)項(xiàng)目中的基坑變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，是建筑施工過程中必不可少的一環(huán)，對(duì)項(xiàng)目施工和施工都具有重要的意義。課題在借鑒和消化國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有工程技術(shù)成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)工程實(shí)踐，探討如何提高工程質(zhì)量的方法。為此，針對(duì)基坑在城市施工過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的對(duì)策，對(duì)于提高工程施工質(zhì)量有著十分重要的意義。

2 基坑監(jiān)測(cè)的主要方法

2.1 水平位移監(jiān)測(cè)

基坑水平位移監(jiān)測(cè)包含了很多方面，它是對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐體系等展開全面的檢測(cè)，可以采用交會(huì)法、極坐標(biāo)法等方法來對(duì)基坑進(jìn)行水平位移監(jiān)測(cè)，如果在監(jiān)測(cè)的過程中，對(duì)監(jiān)測(cè)體的水平位移有較高的要求，就必須要用更高精度的儀器來進(jìn)行兩次以上的監(jiān)測(cè)，這不但給監(jiān)測(cè)工作帶來了更大的難度，同時(shí)在測(cè)量的過程中，還會(huì)有更多的誤差積累，使得計(jì)算過程變得更加麻煩。在對(duì)形狀為線性的基坑進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，可以采用小角度的方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不麻煩，易于操作，但對(duì)測(cè)站點(diǎn)的要求較高，需要維持通視，若設(shè)置較多，觀測(cè)的費(fèi)用也會(huì)相應(yīng)提高。GPS定位方法在監(jiān)測(cè)中具有較高的精度，且能在任何時(shí)候?qū)ζ溥M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，但對(duì)場(chǎng)地要求較高。為了確保檢測(cè)結(jié)果能夠精確地反映被測(cè)物體的位移量，必須將被測(cè)物體的位移量等固定好后才能進(jìn)行檢測(cè)。

2.2 應(yīng)力監(jiān)測(cè)

在基坑開挖過程中，各種土體所受的壓力是不斷變化的。根據(jù)基坑的受力特點(diǎn)，在水壓較大時(shí)，有針對(duì)性地布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水壓數(shù)據(jù)的精確讀出，使得各向受力均能維持在垂直度上，防止水壓力過大。在深基坑支護(hù)體系中，必須實(shí)時(shí)監(jiān)控各受力部件的內(nèi)力，并對(duì)其進(jìn)行分析，一旦發(fā)現(xiàn)有異常情況，就必須采取相應(yīng)的措施來確保其應(yīng)力穩(wěn)定，以防止各受力部件發(fā)生安全事故。應(yīng)力儀現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛地用于監(jiān)測(cè)，與此同時(shí)，在選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn)的時(shí)候，要進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，精確的計(jì)算，在安裝元件的時(shí)候，要注意應(yīng)力儀的安裝方式、安裝位置、溫度、防水等方面的控制，因此，操作者要根據(jù)實(shí)際安裝的需要，對(duì)應(yīng)力儀的安裝進(jìn)行有針對(duì)性的控制，確保傳感器的存活率，以及測(cè)量的誤差[1]。

2.3 豎向位移監(jiān)測(cè)

在對(duì)豎向位移監(jiān)測(cè)方面，主要是針對(duì)支護(hù)以及支撐體系等方面來做好變形監(jiān)測(cè)，其主要監(jiān)測(cè)方法為幾何水準(zhǔn)法、液體靜力水準(zhǔn)法。首先，在監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)上，需要先根據(jù)實(shí)際情況來做好高程參考控制網(wǎng)的建立工作，主要采用三角高程測(cè)量法來做好測(cè)量工作，盡可能保證監(jiān)測(cè)頻率、監(jiān)測(cè)點(diǎn)等方面達(dá)到一致。其次，在針對(duì)坑底反彈階段進(jìn)行高程監(jiān)測(cè)階段，該方法的優(yōu)勢(shì)也比較明顯，即數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度高、操作簡(jiǎn)單，極大程度上使得整體工作效率大大提升，監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性也能得到極大保障。

3 建筑基坑變形監(jiān)測(cè)的要點(diǎn)

3.1 基坑變形監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

基坑變形的監(jiān)測(cè)是一個(gè)涉及到基坑施工及周邊建筑物穩(wěn)定的系統(tǒng)工程。在制定監(jiān)測(cè)計(jì)劃時(shí)，必須搜集與之有關(guān)的各類數(shù)據(jù)與信息。監(jiān)測(cè)方案主要包括監(jiān)測(cè)方法的選擇和監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置，預(yù)測(cè)值的設(shè)置，結(jié)果的分析和評(píng)估等內(nèi)容。在進(jìn)行基坑變形監(jiān)測(cè)時(shí)，應(yīng)考慮下列幾個(gè)方面。

(1)監(jiān)控裝置和儀表應(yīng)在正常工作條件下，并應(yīng)確保其可靠性。一般情況下，電子設(shè)備的可靠性要比機(jī)械設(shè)備差，在必要的時(shí)候，需要用機(jī)械設(shè)備來校對(duì)其精度和可靠度。

(2)基坑工程的監(jiān)控要考慮多方面的因素。主要是監(jiān)測(cè)被監(jiān)測(cè)對(duì)象的位移量和位移速率，并優(yōu)化監(jiān)測(cè)方法和巡檢方式。在布設(shè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，要盡量把監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在坑底、坑壁頂部和鄰近易受基坑工程影響的重要建筑物等部位。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，提出了一種基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析的新方法。

(3)因?yàn)樽冃伪O(jiān)測(cè)是在基坑開挖的同時(shí)進(jìn)行的，所以，監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的設(shè)置和監(jiān)測(cè)工作要盡可能地減小對(duì)工程的影響，并且要盡可能地避免因?yàn)楸O(jiān)測(cè)工作而拖延時(shí)間。在進(jìn)行監(jiān)控設(shè)計(jì)時(shí)，要盡可能地選用既能保證監(jiān)控精度，又能保證監(jiān)控的經(jīng)濟(jì)性的方案，從而減少監(jiān)控成本。

3.2 規(guī)范操作監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備

在對(duì)高層建筑基坑變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)的時(shí)候，必須要用到一些專門的監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備，只有對(duì)監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備進(jìn)行規(guī)范的操作，才能保證監(jiān)測(cè)工作的順利進(jìn)行，并保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的科學(xué)性和有效性。儀表設(shè)備的使用必須有專門的人員進(jìn)行，不能沒有證書，在使用時(shí)必須遵守有關(guān)的操作規(guī)范和方法。此外，還需要在日常生活中對(duì)儀器設(shè)備做好有效的維護(hù)與保養(yǎng)，以防止儀器設(shè)備的損傷；在使用前，必須認(rèn)真地對(duì)其進(jìn)行校驗(yàn)，以免造成測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。

3.3 擋土墻及周邊地表變形

基坑圍巖及其周圍的變形主要表現(xiàn)在水平和垂直兩個(gè)方面，它與基坑開挖深度、圍巖周圍的變形有關(guān)。在淺基坑施工過程中，在圍巖作用下，圍巖的水平變形表現(xiàn)為“倒三角形”，圍巖頂板最大變形向內(nèi)側(cè)傾斜。當(dāng)基坑開挖時(shí)，支護(hù)結(jié)構(gòu)與周邊土體均表現(xiàn)出整體剛性的內(nèi)移。由于卸去了圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的土體，卸去了側(cè)方的原土壓力，使得圍護(hù)結(jié)構(gòu)在卸去了側(cè)方的土體后，圍護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生了內(nèi)移，形成了圍護(hù)結(jié)構(gòu)。由于一般情況下，圍巖與圍巖之間會(huì)發(fā)生水平移動(dòng)，所以在基坑支護(hù)中，側(cè)墻支護(hù)是必不可少的。盡管支護(hù)結(jié)構(gòu)及其周邊土的垂直變形相對(duì)于水平變形來說很小，但是由于缺乏有效的監(jiān)測(cè)手段，會(huì)給支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、地面沉降以及基坑的安全帶來很大的風(fēng)險(xiǎn)。造成這一結(jié)果的主要原因是由于基坑開挖引起的地表自重降低及地表的上升運(yùn)動(dòng)。在深基坑圍護(hù)中，一般應(yīng)用地下連續(xù)墻、鉆孔灌注樁等技術(shù)，都會(huì)引起支護(hù)沉降，威脅到工程的安全?；邮┕げ粌H要保證其自身的安全性，而且會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生較大影響。擋墻后周邊地面將發(fā)生不同程度的下陷，對(duì)周邊建筑、交通和管線造成影響。因此，必須對(duì)沉降進(jìn)行科學(xué)的監(jiān)控，并對(duì)沉陷的范圍做出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，從而制定出相應(yīng)的防治措施。目前，對(duì)于地面沉陷的研究主要集中在模型模擬，有限元分析，數(shù)據(jù)擬合等方面。從實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)來看，地面沉陷的規(guī)律可分為兩大類。一是在較淺的基坑開挖過程中，軟弱巖層將呈“三角”型沉降，支護(hù)結(jié)構(gòu)在支護(hù)結(jié)構(gòu)中將產(chǎn)生較大的水平位移，同時(shí)，基坑周圍的沉陷也將進(jìn)一步加劇；如果擋土墻埋深很大，或者巖層比較硬，則土體的沉降基本為拋物線型，并且其最大沉降量與擋土墻的距離越遠(yuǎn)越好。

3.4 基坑變形監(jiān)測(cè)的頻率

基坑變形監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)貫穿于整個(gè)施工過程的、甚至是在施工完成后還要進(jìn)行的、連續(xù)的、多點(diǎn)的、長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)。因此，在對(duì)基坑變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，應(yīng)該將施工的安全性和經(jīng)濟(jì)性結(jié)合起來。一般來說，監(jiān)視的次數(shù)應(yīng)該滿足以下規(guī)定：

(1)在基坑開挖期間，每日監(jiān)測(cè)數(shù)不少于一次，在基坑完成后，至少要對(duì)基坑進(jìn)行3天的持續(xù)觀察，直到基坑穩(wěn)定為止。

(2)在基坑施工期間，如果發(fā)生以下緊急情況，必須對(duì)其進(jìn)行至少3天的監(jiān)控，直到監(jiān)控值趨于穩(wěn)定，即變形值逼近或超過警告值，或者變形速率加速。相鄰的房屋和道路有較大的裂縫和不均勻沉降；突如其來的壞天氣造成基坑或周圍出現(xiàn)大量的積水（積雪）；在基坑底部或支撐系統(tǒng)中，會(huì)出現(xiàn)管涌、流沙等現(xiàn)象。

3.5 深基坑開挖階段變形規(guī)律

首先，在深基坑工程中，與之相關(guān)聯(lián)的地下管道會(huì)產(chǎn)生較為顯著的沉降，而沉降量與基坑與管道間的距離有很大的關(guān)系。當(dāng)樁身與樁身之間距離增大時(shí)，樁身與樁身之間的沉降量就會(huì)增大。同時(shí)，管道設(shè)施所在地的水文地質(zhì)條件和環(huán)境因素對(duì)管道沉降有很大影響。但是，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移和變形與基坑挖深有關(guān)，在0.5-1m深時(shí)最大。但對(duì)于深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其支撐軸壓力通常隨挖深的增加而增大，當(dāng)挖深約0.5-1m時(shí)，支撐軸壓力最大。隨著基坑深度的增大，基坑支撐軸力的增加量逐漸減小，直到趨于一個(gè)恒定值為止[2]。

4 基坑工程監(jiān)測(cè)控制措施分析

4.1 增強(qiáng)工程實(shí)施強(qiáng)化管理力度

根據(jù)審核通過的設(shè)計(jì)文件，根據(jù)項(xiàng)目的具體情況，編制了相應(yīng)的專項(xiàng)施工方案。專項(xiàng)施工方案應(yīng)包括實(shí)施規(guī)范、設(shè)計(jì)流程和有關(guān)規(guī)定等。相關(guān)部門以及承包單位需要格外重視基坑工程管理，保障其施工質(zhì)量以及施工安全，避免出現(xiàn)危險(xiǎn)事故的同時(shí)，也能確保整體作業(yè)過程有條不紊、井然有序。與此同時(shí)，還需要盡可能地建立相應(yīng)的安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)，根據(jù)實(shí)際情況來明確其巡查方案，進(jìn)一步明確工程質(zhì)量監(jiān)管的職責(zé)。

4.2 全程控制基坑支護(hù)的施工質(zhì)量

在基坑工程的建設(shè)過程中，因?yàn)榈鼗临|(zhì)的不同和環(huán)境的復(fù)雜，需要對(duì)巖土基坑支護(hù)施工進(jìn)行全程控制，避免施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，進(jìn)而嚴(yán)重影響到后續(xù)工程的建設(shè)。為此，有關(guān)部門及設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，并進(jìn)行嚴(yán)格的控制，以保證施工質(zhì)量。但是，施工單位不能對(duì)施工計(jì)劃進(jìn)行任何修改，其中包括了錨桿的位置、長(zhǎng)度、型號(hào)、數(shù)量等內(nèi)容，以及鋼筋網(wǎng)的使用間距和放坡系數(shù)等內(nèi)容。對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改時(shí)，要有專門的人員對(duì)其進(jìn)行審查，建立一個(gè)有效的溝通平臺(tái)，使基坑支護(hù)承包商和挖土承包商之間保持良好的溝通，以確保工程的順利進(jìn)行。在工程建設(shè)中，應(yīng)嚴(yán)格遵守施工規(guī)程，保證土方開挖的次序及開挖的方法與設(shè)計(jì)相符。

4.3 城市建筑基坑變形監(jiān)測(cè)遵循原則

在城市建設(shè)中，作為國(guó)家重大基礎(chǔ)設(shè)施的一部分，為保證建筑項(xiàng)目的安全進(jìn)行，基坑變形監(jiān)測(cè)應(yīng)嚴(yán)格遵守如下原則。第一，在進(jìn)行基坑變形監(jiān)測(cè)時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持時(shí)間和頻率的合理性；大家都知道，在許多基坑的開挖之前，都是需要排水的。例如，在沿海地區(qū)，水位相對(duì)于地面會(huì)比較高，因此，在基坑開挖之前，都要進(jìn)行降水工程。因此，在這種情況下，就必須要求我們?cè)诮邓?，就要?duì)周邊水位和周邊的建筑物、道路進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在此之前，我們需要監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目包括：周邊建筑物的布點(diǎn)、周邊的管線的位移監(jiān)測(cè)和沉降觀測(cè)。在進(jìn)行水位監(jiān)控時(shí)，應(yīng)與施工單位及時(shí)聯(lián)系，在打好降水井前，對(duì)其水位進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于這類基坑，必須在回填完畢，基坑停止降水，水位恢復(fù)之后，才能停止觀測(cè)。多數(shù)情況下，基坑回填后，仍有降雨，因此要掌握好監(jiān)測(cè)的停止時(shí)機(jī)。同時(shí)，基坑初期的觀測(cè)也很重要，它可以為基坑施工提供第一手的資料，起到控制和檢查后期資料變化情況的作用。并對(duì)該工程的整體安全性進(jìn)行了分析，為該工程的安全施工奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第二，在對(duì)基坑變形進(jìn)行監(jiān)控的時(shí)候，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)一定要可靠，不能有任何的偏差，并且要在第一時(shí)間將監(jiān)控到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如果不能在事后進(jìn)行預(yù)測(cè)，那么就要按照實(shí)際情況進(jìn)行，這樣才能保證監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的可靠性，從而達(dá)到對(duì)基坑變形進(jìn)行監(jiān)控的目的。第三，在城市建筑工程中，對(duì)基坑的變形進(jìn)行合理的監(jiān)控。監(jiān)測(cè)的內(nèi)容應(yīng)該是完整的、全面的，在項(xiàng)目全面實(shí)施的過程中，要對(duì)基坑施工的過程以及周圍的環(huán)境進(jìn)行充分的反映，杜絕觀察盲區(qū)，盡可能地將逆向的損失降到最低[3]。

4.4 城市建筑基坑變形監(jiān)測(cè)選擇要具有合理性

基坑施工是建筑施工的基礎(chǔ)，在建設(shè)過程中，必須對(duì)基坑施工進(jìn)行質(zhì)量控制和管理控制，尤其是安全維護(hù)、管理監(jiān)督、質(zhì)量控制以及監(jiān)測(cè)方法的應(yīng)用。觀測(cè)點(diǎn)的先后次序、現(xiàn)場(chǎng)計(jì)劃應(yīng)該按照現(xiàn)場(chǎng)的特定情況和工程的需要來安排。在制訂方案前，必須對(duì)所要監(jiān)控的基坑情況有全面的認(rèn)識(shí)，同時(shí)要將理論與實(shí)際相結(jié)合，以保證監(jiān)控的針對(duì)性和針對(duì)性。在執(zhí)行監(jiān)控內(nèi)容時(shí)，必須在施工開始之前，對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)穆裨O(shè)，做好初步的測(cè)定工作，以保證周圍環(huán)境的穩(wěn)定。監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)以結(jié)構(gòu)的主要受力和變形為主要特征的點(diǎn)位為宜。設(shè)定監(jiān)測(cè)頻率的次序不應(yīng)該干擾監(jiān)測(cè)對(duì)象的正常工作，并且應(yīng)該降低監(jiān)測(cè)對(duì)施工操作的不良影響，以確保能夠看到周圍環(huán)境等物體的完整視角。當(dāng)觀測(cè)值比較穩(wěn)定時(shí)，可以減少觀測(cè)次數(shù)，反之，可以提高觀測(cè)次數(shù)。

4.5 城市建筑基坑變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

為了獲得更加可信的數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)，常常需要對(duì)基坑監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行多點(diǎn)觀測(cè)。獲取基坑開挖過程中的觀測(cè)資料，并與已有觀測(cè)資料相比較，分析外部因素對(duì)基坑開挖變形幅度及建筑物整體穩(wěn)定性的影響。工程中，在基坑變形位置布設(shè)大量的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，組成一個(gè)數(shù)據(jù)變換體系，在對(duì)比過程中，某些異常值會(huì)產(chǎn)生較大的偏差。這一點(diǎn)，可以通過試驗(yàn)來驗(yàn)證。為了進(jìn)行資料分析，必須對(duì)基坑的變形情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)，在查找出錯(cuò)誤資料后，要對(duì)其進(jìn)行周期改變或永久改變，以防止出現(xiàn)工程事故。為此，要對(duì)基坑變形進(jìn)行監(jiān)控，確保整體數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度符合要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，在中國(guó)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，深基坑工程發(fā)揮著舉足輕重的作用，如何對(duì)其進(jìn)行有效的變形監(jiān)測(cè)，并對(duì)其變形機(jī)制和變化規(guī)律進(jìn)行研究，是關(guān)系到該工程能否順利實(shí)施的關(guān)鍵。深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生大變形時(shí)，會(huì)對(duì)工程建設(shè)及人們的生產(chǎn)生活造成很大的影響。為此，必須深入探討深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形機(jī)制，并采取相應(yīng)的支護(hù)措施，才能最大限度地發(fā)揮圍護(hù)結(jié)構(gòu)的作用，從而促進(jìn)城市基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。