浅谈深基坑工程监测意义与方法

【摘 要】 随着城市建设的发展，基坑开挖深度从最初的5～7m发展到目前最深的已达20m之多。基坑开挖过程会引起基坑周围地层的移动，是一个典型的地下空间问题。基坑开挖在土体性质、荷载效应、施工环境等综合影响下会引发地下土层、施工环境、邻近建筑物、地下管线、地下设施的变化。因此对深基坑工程进行监测是必不可少的施工环节，它能够对施工起到重要的指导作用并减少施工风险。本文对深基坑监测的意义与方法进行阐述。

【关键词】 深基坑；意义与方法；动态监测；信息化管理；

一、深基坑工程监测的意义

深基坑工程除了进行常规项目监测外还要对基坑周边环境进行监测，预警并防范过大位移、变形与工程事故的发生，更为重要的是通过监测实现整个基坑工程的信息化施工，并及时洞察基坑工程在开挖过程中的稳定性及其变形规律，为后续工程建设提供借鉴，因此深基坑工程监测的意义主要有如下四方面：

（1）在基坑施工期间确保基坑围护结构和基底不产生过大的位移和变形，并动态监控基坑开挖过程中的整体稳定性，验证复杂基坑全断面稳定分析和变形计算结果的可靠性。

（2）对基坑开挖影响范围内因基坑开挖诱发的桩基变位进行监测，并结合理论分析和类似工程经验分析和验证桩基对临近基坑变形的敏感程度。

（3）实现信息化施工和管理，根据监测数据及时通报施工中出现的问题以便采取相应的措施；同时利用理论和数值反分析工具，结合具体的施工工况及观测数据预测预报下一步开挖和降水引起的围护结构位移、变形及地面沉降，用监测数据和反分析相结合来指导施工以优化确定下一工况的施工工艺和技术参数，从技术上防患于未然。

（4）将现场测量结果用于信息化反馈优化设计，使设计达到优质安全、经济合理、施工快捷的目的。

二、深基坑工程监测的内容及方法

1、监测内容

深基坑工程监测的内容主要有以下几个方面：地下管线、地下设施、地面道路和建筑物的沉降、位移；围护桩地下桩体的侧向位移（桩体测斜）、围护桩顶的沉降和水平位移；围护桩、水平支撑的应力变化；基坑外侧的土体侧向位移（土体测斜）；坑外地下土层的分层沉降； 基坑内、外的地下水位监测；地下土体中的土压力和孔隙水压力；基坑内坑底回弹监测。

2、监测点的布设

监测点布设合理才能经济有效，监测项目的选择必须根据工程的需要和基底的实际情况而定。监测点位置布设主要如下：（1）沉降、位移观测点应直接安装在被监测的物体上；（2）测斜管（测地下土体、围护桩体的侧向位移）的安装：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20～30m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，放入管子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）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20～30m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；（4）分层沉降管的埋设也与测斜管的埋设方法相同。埋设时须注意波纹管外的铜环不要被破坏；一般情况下，铜环每1m放一个比较适宜。基坑内也可用分层沉降管来监测基坑底部的回弹，当然基坑的回弹也可用精密水准测量法解决；（5）土压力计和孔隙水压力计，是监测地下土体应力和水压力变化的手段。对环境要求比较高的工程都须安装。孔隙水压力计的安装，也须用到钻机钻孔，在孔中可根据需要按不同深度放入多个压力计，再用干燥粘土球填实，待粘土球吸足水后，便将钻孔封堵好了。土压力计要随基坑围护结构施工时一起安装，注意它的压力面须向外并根据力学原理，压力计应安装在基坑的隐患处的围护桩的侧向受力点。这两种压力计的安装，都须注意引出线的编号和保护；（6）应力计是用于监测基坑围护桩体和水平支撑受力变化的仪器。它的安装也须在围护结构施工时请施工单位配合安装，一般选方便的部位，选几个断面，每个断面装二只压力计，以取平均值，应力计必须用电缆线引出并编号。

3、监测频率

深基坑工程的监测频率如下：（1）为了保证测量精度，基坑开挖前测读2～3次初始数据；（2）围护结构施工期间每3～7天测1次；（3）基坑开挖期间一般每天观测1次；（4）底板混凝土浇筑完毕后改为每3～7天测量1次；（5）桩基变位监测视开挖标高及实际情况随时监测；（6）实际测量频率可根据最近两次测量情况而定，当观测值相对稳定时，可适当降低观测频率；当达到报警指标或观测值变化速率加快或出现危险事故征兆时，应加密观测以及时地掌握基坑变形情况，确保基坑和环境构筑物的稳定与安全。

4、动态监控与信息化施工

基坑开挖期间，根据大量的监测数据，利用理论和数值反分析工具预测预报下一步开挖和降水引起的围护结构位移和变形及地面沉降的发展，随时掌握围护结构的位移和地面沉降情况，及时预报施工中出现的问题，判断结构可能产生变位的原因信息化指导施工，为有关单位研究对策和采取措施提供依据，防止过大变形和沉降的发生，确保结构本身及周围环境的安全是尤为重要的。

施工监测和信息化施工要以施工监测、渗流、变形和沉降计算以及经验方法相结合为特点。与地面工程不同，在地下工程设计施工过程中，勘察、设计、施工等诸多环节允许有交叉、反复。在初步地质调查的基础上根据经验方法或通过力学计算进行预设计，初步选定支护参数。然后，还须在施工过程中根据监测所获得的关于地层稳定性和支护系统力学和工作状态及对周围环境影响程度的信息，对施工过程和支护参数进行调整。施工实践表明，对于设计所作的这种调整和修改是十分必要和有效的。

5、监测报警指标

（1）基坑围护墙水平位移和沉降：累计不超过30mm，每天发展部不得超过2mm；

（2）坑外地面沉降：累计不超过30mm，每天发展不得超过2mm；

（3）基坑围护墙和周围土体测斜：对于仅存在基坑本身安全的测试时，最大位移一般取50mm，每天发展不超过3mm。若测斜曲线上出现明显的折点变化，也应作出报警处理；

（4）桩基位移：视桩基允许位移确定；

（5）临近建筑物位移：沉降或水平位移均不超过30mm，每天发展不得超过2mm。

6、监测结果统计与分析

（1）信息化施工反分析结果。根据监测资料，结合反分析原理，每个开挖工况后对下一阶段的变形情况进行预测，当有危险时及时向业主及施工方提交计算报告并提出合理化建议。

（2）日报表。竖直和水平位移观测表；土体、围护墙测斜日报表；临近建筑沉降测试日报表。

（3）监测成果整理。①竖直及水平位移：竖直及水平位移观测成果汇总表；代表性测点位移～时间关系曲线；代表性剖面的位移分布曲线。②土体和围护墙体深部水平位移：各观测孔内各层土的水平位移总表；水平位移～深度关系曲线。③临近建筑物：临近建筑物各观测点竖直位移总表；竖直位移～时间关系曲线。