深基坑检测技术及其应用

　　摘要：在基坑开挖的过程中，基坑土体应力状态的改变将导致基坑围护结构产生位移和变形。而为了确保基坑设计、施工的可靠性，必须进行现场监测。现场监测作为确保基坑工程施工安全可靠进行的必要手段, 对改进和提高设计水平等具有现实的指导意义。本文针对深基坑监测技术对其应用及可能遇到的问题进行了初步的分析。

　　关键词：深基坑,   监测,   实时预警,   沉降,  监测计算

　　Abstract: In the process of foundation pit excavation, the foundation pit of the stress state of soils change will lead to pit supporting structure produce displacement and deformation. And in order to ensure the reliability of the design and construction of foundation pit, must be field monitoring. Field monitoring as a foundation pit engineering construction to ensure safe and reliable means necessary, to improve the level and improve the design is of great realistic significance. This paper,in view of the deep foundation pit monitoring technology, is for its application and possible problems on the primary analysis.

　　Key Words: deep foundation pit, monitoring, real-time warning, settlement, monitoring calculation

　　中图分类号：    TV551.4        文献标识码：A                     文章编号：

　　引言：

　　伴随着城市的迅猛发展，深基坑问题逐渐成了设计和施工的重要问题之一。现代城市建设中，普遍存在场地狭小，地质条件复杂，基坑开挖深度大等。由于地下土体性质、荷载条件、施工环境的复杂性，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，因此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关键环节。

　　现场监测作为确保基坑工程施工安全可靠进行的必要和有效手段，对于验证原设计方案、局部调整施工参数以及改进和提高设计水平等具有现实的指导意义。

　　1.深基坑监测方案的制作

　　一般来讲, 深基坑监测方案是根据实际情况选择深基坑监测技术和被选监测技术的实际应用步骤，应该包含以下主要内容：( 1 ) 工程概况；( 2) 监测目的及内容；( 3) 监测方法, 如元件埋设、监测仪器、测试频率；( 5) 监测总结报告提交等。监测方案的制订必须要以场地地质条件、周围环 境以及主体建筑物地下结构的详细基础之上, 同时还需要与工程建设单位、施工单位、监理单位、设计单位以及管线各主管部门和道路监察部门充分地协商。

　　2.基坑施工监测的主要内容及技术方法

　　基坑支护工程的破坏形式是多种多样的，但其主要表现形式为强度和位移破坏，其中又以位移值超过预定值为重要组成部分，基坑的监测也以位移监测为主要目的。基坑支护结构的现场监测根据所测试的位置不同大致可以分为基坑内部结构测试和周围环境测试( 包括周围管线等地下设施、周围建筑物以及土层。对基坑周围环境监测主要进行应变、应力检测以及地下水位监测 ) 两大部分。

　　2.1地层及支护情况观察

　　坑内土层监测主要是指基底垂直隆起的监测, 一般使用的仪器为水准仪。但由于基底垂直隆起相对其他并不是主要的破坏形式, 因而不必要对每个工程都进行监测, 只对重要性建筑以及土质较差的建筑物进行监测。同时，基坑支护位移控制是整个监测系统的重中之重。支护结构顶部的水平位移和垂直沉降是基坑工程中最直接、最重要的观测内容。主要是为了找出基坑支护结构上任一点的水平位移和垂直位移与固定参照点的相应值之间的变化，构成变形曲线。

　　观察方法：固定参照点应选择不受深基坑工程施工影响的点, 尽量设置在距离基坑2-3倍开挖深度的水平距离之外。每次开挖后技术人员对工作面地层进行肉眼观察，并记录结果。如果水文、地质情况没有变化，每10m做一次观测记录；如果水文，地质情况有变化，包括水位、水量、水质、地层性质、厚度等，根据地质情况变化及时记录。若渗漏的地下水中含有泥砂，立即报警。对已施工的支护结构裂缝进行观察和记录描述，如发现异常立即报警。利用围护结构水平位移测斜孔，用测斜仪、水准仪、水准尺、收敛仪等量测，在基坑开挖时跟踪量测。

　　数据处理：监测基坑开挖引起的围护结构变化情况，监测值存入计算机监测管理系统绘制围护结构变形曲线图统一管理。当某段土体位移过大时，查明原因采用加强措施，加强锚杆、支撑和改良、加固地层等措施，保证施工安全。并将所有的记录当天存入计算机监测管理系统，统一管理。

　　2.2监测点的布设要求

　　（1）监测点布设要遵循合理、经济、有效的原则。工程中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，必须了解工程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。而且基坑在开挖前必然降低地下水位，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，因此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，同时也可以用降水井进行监测。

　　（2） 测斜管应根据地质情况，埋设在那些比较容易引起塌方的部位，一般按平行于基坑围护结构以 30m的间距布设；围护桩体测斜管应在围护桩体浇灌混凝土时放入；地下土体测斜管的埋设须用钻机钻孔，放入管后再用黄砂填实孔壁，用混凝土封固地表管口，并在管口加帽或设井框保护。测斜管的埋设要注意十字槽须与基坑边垂直。

　　（3） 监测点能埋的测点应在工程开工前埋设完毕，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，则可安装钢筋延长至地面作为观测点使用。待测点完全稳定后，方可开始测量。

　　2. 3基坑支护结构体系应力监测

　　对支护结构体系内力进行监测, 包括对支护结构以及支撑结构进行监测。支 护结构内力的测量主要是通过测定构件受力钢筋的应力，再根据钢筋和混凝土共同工作以及变形协调条件反算得到。钢筋的应力一般通过在受力钢筋中串联连 接钢筋的应力传感器( 钢筋计)得到。钢筋计的主要作用为: 1) 可用于测 量基坑

　　围护结构沿深度方向的应力并换算为弯矩; 2) 基坑支撑结构的轴力、平面弯矩; 3) 结构底板所受弯矩。

　　2. 4孔隙水压力监测

　　孔隙水压力的量测在控制由支护结构引 起的地表隆起、基坑开挖或沉井下沉等导致的地表沉降方面起着十分重要的作用。由于饱和粘土受荷时，首先产生 的是孔隙水压力的增加或减小，随后才是固体颗粒的固结变形，所以孔隙水压力 的变化是土层沉降的预兆。孔隙水压力计可量测土体中任意位置的孔隙水压力大小。目前，国内外所使用的孔隙水压力计的种类较多，电阻片式、差动式、双管液压式及水管式等。常用的孔隙水压力探头一般分为钢弦 式、电阻式和气动式三种，探头的埋设通常采用钻孔法。

　　2.5地下水位监测

　　地下水位监测方法：（1）地下水位孔布设。在基坑内外侧土体中, 采用钻机钻孔, 将PVC 水位管埋入孔中, 孔壁四周用黄砂填充。降水前测得各水位孔孔口高程及各孔水位面到孔口高度, 再计算出各水位孔水位标高; 埋设结束后约两天测其初始值, 初始水位为连续两次均值。本次水位观测值减去初始值即为水位累计变化量, 本次水位观测值减去前次观测值即为本次水位变化量。监测过程中要定期检测孔口标高。监测精度不低于10mm。（2）监测注意事项。将PVC水位管埋入孔中, 孔壁四周用黄砂填充, 保证水位管的稳定; 当基坑及周边大量积水、 长时间连续降雨时应提高对监测频率。

　　监测成果及分析：监测频率及控制基准为施工过程中每隔1天测 1 次, 累计 变化量≤1000mm , 变化速率≤500mm / d。水位管管口高程可用水准仪测得，管口顶部到管内的水位高差由钢尺水位计测出，由此计算水位与自然地面相对标高.各孔水位高程的初始值在观测管埋设稳定后并在基坑开挖前作两次测定，取平均值作为其初始值。日常监测值与初始值的差值为其累计变化量，本次与前次测得之值的差值为其本次变化量。

　　3、结语

　　根据深基坑工程的特点, 监测技术是保证施工安全重要的手段。但由于现有监测方法还存在着一些缺陷，只能做到定点、定时对深基坑工程进行监测，而不能满足其动态、连续监测过程，同时基坑向着大深度、大面积方向发展，周边环境更加复杂，深基坑开挖与支护的难度愈来愈大。在综合深基坑主要失效形式以及传统监测方法，并吸收其他工程的监测方法的基础上，如何有效提高单桩承载力，降低沉降，减少中柱桩, 做到一柱一桩, 使上部结构施工速度可以放开限制, 从而加快进度，缩短总工期，为进一步开拓深基坑监测领域打下基础，这将成为今后深基坑监测技术主要的研究方向。

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