劉作昌

中化地質(zhì)礦山總局泰安地質(zhì)勘查院，山東泰安，271000

巖土工程

基坑變形監(jiān)測淺析

劉作昌*

中化地質(zhì)礦山總局泰安地質(zhì)勘查院，山東泰安，271000

基坑監(jiān)測與基坑設(shè)計(jì)、施工同被列為基坑工程質(zhì)量保證的三大基本要素?；幼冃伪O(jiān)測的實(shí)施，基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)的獲取、基坑監(jiān)測的預(yù)警及監(jiān)測報(bào)告的提交都應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范、規(guī)程執(zhí)行?；庸こ贪l(fā)生重大事故前都會有相應(yīng)的預(yù)兆。準(zhǔn)確有效的監(jiān)測及報(bào)警完全能將基坑事故消滅在萌芽狀態(tài)，達(dá)到確保人民生命財(cái)產(chǎn)安全的目的。

基坑 監(jiān)測 安全

隨著我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,高層建筑大量涌現(xiàn),深基坑工程越來越多,深基坑在開挖和暴露期間的安全,對確保整個(gè)工程順利施工和鄰近建(構(gòu))筑物及市政設(shè)施(道路、各種管線等)的正常使用和安全至關(guān)重要。而在深基坑開挖時(shí), 土體原有的平衡被打破，土壓力發(fā)生變化，土體和支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，周邊地面發(fā)生不均勻沉降【1】，并且這些變化、變形和沉降相互影響并處于不斷變化之中。這種變化與基坑的土質(zhì)、支護(hù)結(jié)構(gòu)、開挖方式、基坑深度、周邊環(huán)境、天氣情況等許多因素有關(guān)，過大的變化將造成支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞，基坑坍塌及鄰近建筑物、地下管線等設(shè)施的破壞，因此只有通過監(jiān)測，才能知道基坑的開挖已經(jīng)造成了什么程度的影響，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程事故的前奏，避免發(fā)生工程事故?；幼冃伪O(jiān)測已成為工程建設(shè)必不可少的重要環(huán)節(jié)，為此本文根據(jù)筆者不多的工作經(jīng)驗(yàn)，就基坑工程監(jiān)測做一些膚淺的探析。

1 基坑變形監(jiān)測的重要意義

理論、經(jīng)驗(yàn)和監(jiān)測相結(jié)合是指導(dǎo)基坑工程的設(shè)計(jì)和施工的正確途經(jīng)，對于復(fù)雜的大中型工程或環(huán)境要求嚴(yán)格的項(xiàng)目，往往難從以前的經(jīng)驗(yàn)中得到借鑒，也難以從理論上找到定量分析、預(yù)測的方法，這就必定要依賴于施工過程中的現(xiàn)場監(jiān)測。開展基坑變形監(jiān)測的重要意義主要體現(xiàn)在三個(gè)方面。

(1)提供實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息 基坑開挖過程中，由于各種因素的影響，基坑和周邊建筑物和設(shè)施一直處于不穩(wěn)定狀態(tài)，并且其變化和變形無規(guī)律可循，這就必須靠施工現(xiàn)場的監(jiān)測數(shù)據(jù)來了解基坑的實(shí)時(shí)變化，為施工單位提供動(dòng)態(tài)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，方便施工單位安排施工方案和進(jìn)度。

(2)掌握基坑變形程度 根據(jù)監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)，可以及時(shí)了解基坑及周邊建筑物和設(shè)施在施工過程中所受的影響及影響程度，發(fā)生的變形及變形程度，為施工單位提供變形系統(tǒng)資料，方便施工單位安排施工方案和進(jìn)度。

(3)發(fā)現(xiàn)和預(yù)報(bào)險(xiǎn)情 根據(jù)很多已發(fā)生的基坑安全事故的工程分析、統(tǒng)計(jì)可知，幾乎所有事故的發(fā)生都是由于施工單位對基坑施工過程中的監(jiān)測工作的不重視，從而造成較嚴(yán)重的工程事故，甚至造成人員傷亡事故。分析研究監(jiān)測數(shù)據(jù)，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)報(bào)險(xiǎn)情及險(xiǎn)情的發(fā)展程度，為設(shè)計(jì)方改進(jìn)設(shè)計(jì)方案和施工方采取安全補(bǔ)救措施提供可靠依據(jù)。

2 基坑變形監(jiān)測措施的實(shí)施

基坑監(jiān)測的項(xiàng)目主要包括基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、相關(guān)的自然環(huán)境、施工工況、地下水情況、基坑底部及周圍土體、周圍的建（構(gòu)）筑物、周邊的地下管線及地下設(shè)施等。但監(jiān)測的重點(diǎn)主要是基坑開挖空期間基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，基坑周邊的地面及建筑物的沉降、地下管線變形程度等，在監(jiān)測工作內(nèi)容的安排和實(shí)際監(jiān)測過程中，根據(jù)工程的不同，應(yīng)抓住重點(diǎn)，緊緊圍繞確?；雍椭苓吔ㄖ锏陌踩@一目的展開。

2.1 監(jiān)測點(diǎn)的布置及儀器的埋設(shè)

監(jiān)測點(diǎn)的布置范圍為基坑降水及土體開挖的影響區(qū)域，略大于兩倍的基坑深度，且布設(shè)合理才能經(jīng)濟(jì)有效。在確定測點(diǎn)布設(shè)前，必須知道基坑位置的地質(zhì)情況和基坑的圍護(hù)設(shè)計(jì)方案，再根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)和理論的預(yù)測來考慮測點(diǎn)的布設(shè)范圍和密度。

原則上，能預(yù)埋的監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)在工程開工前埋設(shè)完成，并保證有一定的穩(wěn)定期，在工程正式開工前，各項(xiàng)靜態(tài)的初始值應(yīng)測取完畢。沉降、位移的觀測點(diǎn)應(yīng)直接安裝在被監(jiān)測的物體上。

測斜管（測地下土體、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移）的安裝，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況，埋設(shè)在那些比較容易引起塌方的部位（基坑周邊的中部、陽角處），一般沿平行于圍護(hù)結(jié)構(gòu)方向按20～30m的間距布設(shè)；圍護(hù)樁體測斜管的安裝一般應(yīng)在圍護(hù)樁澆灌時(shí)放入；而地下土體測斜管的埋設(shè)分以下四步驟進(jìn)行：①在預(yù)定的測斜管埋設(shè)位置鉆孔。根據(jù)基坑的開挖總深度，確定測斜管孔深，即假定基底標(biāo)高以下某一位置處支護(hù)結(jié)構(gòu)后的土體側(cè)向位移為零，并以此作為側(cè)向位移的基準(zhǔn)。②將測斜管底部裝上底蓋，逐節(jié)組裝，并放大鉆孔內(nèi)。安裝測斜管時(shí)，隨時(shí)檢查其內(nèi)部的一對導(dǎo)槽，使其始終分別與坑壁走向垂直或平行。管內(nèi)注入清水，沉管到孔底時(shí)，即向測斜管與孔壁之間的空隙內(nèi)由下而上逐段用砂填實(shí)，固定測斜管。③測斜管固定完畢后，用清水將測斜管內(nèi)沖洗干凈，將探頭模型放入測斜管內(nèi)，沿導(dǎo)槽上下滑行一遍，以檢查導(dǎo)槽是否暢通無阻，滾輪是否有滑出導(dǎo)槽的現(xiàn)象。由于測斜儀的探頭十分昂貴，在未確認(rèn)測斜管導(dǎo)槽暢通時(shí)，不允許放入探頭。④測量測斜管管口坐標(biāo)及高程，做出醒目標(biāo)志，以利保護(hù)管口?，F(xiàn)場測量前務(wù)必按孔位布置圖編制完整的鉆孔列表，以與測量結(jié)果對應(yīng)。

基坑在開挖前其基坑所在位置必須降水，而基坑所在位置地下水位降低以后，勢必引起周圍地下水向基坑所在位置匯流，地下水的流動(dòng)是引起塌方的主要因素，所以地下水的觀測是保證基坑安全的重要內(nèi)容，水位觀測管的埋設(shè)應(yīng)根據(jù)水文地質(zhì)資料，在含水量大和滲水性強(qiáng)的部位，在緊靠基坑的外邊，按20～30m的間距沿基坑邊埋設(shè)，埋設(shè)方法與地下土體測斜管的埋設(shè)相同。

分層沉降管的埋設(shè)也與地下土體測斜管的埋設(shè)相同。埋設(shè)時(shí)須注意波紋管的銅環(huán)不要被破壞；在一般情況下，銅環(huán)每一米放一個(gè)比較適宜，基坑內(nèi)也可以用分層沉降管來監(jiān)測基坑底部的回彈，當(dāng)然基坑的回彈也可用比較精密的水準(zhǔn)測量法解決。

2.2 監(jiān)測頻率的確定與調(diào)整

基坑工程監(jiān)測頻率應(yīng)以能反映監(jiān)測項(xiàng)目的重要變化過程，而以不遺漏其變化時(shí)刻為原則?；铀轿灰朴^測，基坑開挖前必須測取其初始值?；娱_挖過程中的觀測，可根據(jù)不同工程機(jī)動(dòng)調(diào)整，做出監(jiān)測方案。開挖過程中監(jiān)測間隔時(shí)間要短，開挖后放開間隔時(shí)間，中間遇到外界條件變化時(shí)可增加監(jiān)測。

基坑垂直位移、基坑土體位移、地下水位監(jiān)測周期可與水平位移監(jiān)測同步進(jìn)行。

基坑周邊建筑物的沉降監(jiān)測周期可根據(jù)基坑開挖的位置與進(jìn)度進(jìn)行觀測，如果出現(xiàn)水平位移和沉降異常時(shí)應(yīng)增加監(jiān)測次數(shù)，開挖完成后逐漸延長觀測周期。

基坑冠梁如果出現(xiàn)裂縫時(shí)，根據(jù)具體情況對裂縫進(jìn)行觀測，首先對裂縫出現(xiàn)的時(shí)間進(jìn)行編號，在每條裂縫的最寬處和未端布設(shè)兩組觀測標(biāo)志，采用收斂計(jì)觀測，裂縫觀測的周期視其變化速度而定。

2.3 施工期間的巡查

基坑施工期間，每天應(yīng)有監(jiān)測經(jīng)驗(yàn)的專人巡查，巡視檢查的主要內(nèi)容有支護(hù)結(jié)構(gòu)的情況，施工工況，周邊環(huán)境有無變化，監(jiān)測設(shè)施的保護(hù)等。如果基坑周邊環(huán)境發(fā)生明顯變化，應(yīng)及時(shí)加密觀測，提供監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測設(shè)施一旦遭受損毀，將中斷監(jiān)測信息，給基坑工程帶來負(fù)面影響，因此應(yīng)及時(shí)與施工單位溝通，加強(qiáng)對監(jiān)測點(diǎn)的保護(hù)，萬一破壞，應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)救措施，確保監(jiān)測工作正常進(jìn)行。

3 基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取

基坑施工對周圍環(huán)境的影響范圍為坑深的3～4倍，因此，沉降監(jiān)測所選的后視點(diǎn)應(yīng)選在施工的影響范圍之外，且后視點(diǎn)不應(yīng)少于2點(diǎn)。沉降監(jiān)測的儀器應(yīng)選用精密的水準(zhǔn)儀，按二等精密水準(zhǔn)觀測方法施測，地下管線、地下設(shè)施、地面建筑都應(yīng)在基坑開工前測取初始值。在開工期間，應(yīng)根據(jù)需要不斷測取數(shù)據(jù)，從幾天觀測一次到一天觀測幾次都可以，每次的觀測值與初始值比較即為累計(jì)量，與前次的觀測數(shù)據(jù)比較即為每次變量。

位移觀測的方法一般最常用的方法準(zhǔn)直線法或小三角法觀測。同樣測站點(diǎn)應(yīng)選在基坑的施工影響范圍之外，外方向的選用應(yīng)不少于3點(diǎn)，每次觀測都必須定向，為防止測站點(diǎn)被破壞應(yīng)在安全地段再設(shè)一點(diǎn)作為保護(hù)點(diǎn)，以便在必要時(shí)作恢復(fù)測點(diǎn)之用。初次觀測時(shí)應(yīng)同時(shí)測取測站到各點(diǎn)的距離，有了距離就可以算出各測點(diǎn)的秒差，以后各次的觀測只要測出每個(gè)測點(diǎn)的角度變化就可以推算出各測點(diǎn)的位移量。觀測次數(shù)和報(bào)警值與沉降監(jiān)測相同。

地下水位、分層沉降的觀測，首次必須測取水位管口和分層沉管管口的標(biāo)高，從而可測得地下水位和各土層的初始標(biāo)高。在以后的工程進(jìn)展中，可按需要的周期和頻率，測得地下水位和每層土層的標(biāo)高的每次變化量。地下水位和各土層沉降的報(bào)警值，應(yīng)由設(shè)計(jì)人員根據(jù)地質(zhì)水文條件來確定。

測斜管管口必須每次用經(jīng)緯儀器測取位移量，再用測斜儀測取地下土體的側(cè)向位移量，再與管口位移量比較即可得出地下土體的絕對位移量。位移方向一般應(yīng)取直接的或經(jīng)換算過的垂直基坑邊方向上的分量，應(yīng)力、水壓力、土壓力的變量的報(bào)警值由設(shè)計(jì)人員確定。

監(jiān)測數(shù)據(jù)必須寫在為該項(xiàng)目專門設(shè)計(jì)的表格上。所有監(jiān)測的內(nèi)容都必須寫明：初始值，本次變化量、累計(jì)變化量，工程結(jié)束后，應(yīng)對監(jiān)測數(shù)據(jù)，尤其對報(bào)警值的出現(xiàn)，進(jìn)行分析，繪制曲線圖，并編寫工作報(bào)告。因此記錄好基坑工程中的重大事件是監(jiān)測人員必不可少的工作。

4 基坑監(jiān)測的預(yù)警

在基坑工作的監(jiān)測中，確定各項(xiàng)監(jiān)測項(xiàng)目的監(jiān)控報(bào)警值是一項(xiàng)十分重要的工作?！督ㄖ又ёo(hù)技術(shù)規(guī)范》【1】規(guī)定：基坑開挖前應(yīng)作出系統(tǒng)的開挖監(jiān)測方案，監(jiān)測方案中包括監(jiān)控報(bào)警

在基坑工程監(jiān)測中，每一監(jiān)測的項(xiàng)目都應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況、周邊環(huán)境和設(shè)計(jì)計(jì)算書，事先確定相應(yīng)的監(jiān)控報(bào)警值，用以判斷支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力情況，位移是否超過允許的范圍，從而判斷基坑的安全性，決定是否對設(shè)計(jì)方案和施工方法進(jìn)行調(diào)整，并采取及時(shí)有效的處理措施，因此監(jiān)測項(xiàng)目的監(jiān)測報(bào)警值的確定是至關(guān)重要的。

監(jiān)控報(bào)警值勤的確定原則如下：①滿足設(shè)計(jì)計(jì)算的要求，不能大于設(shè)計(jì)值；②滿足監(jiān)測對象的安全要求，達(dá)到保護(hù)的目的；③對于相同條件的保護(hù)對象，應(yīng)該結(jié)合周圍環(huán)境的要求和具體的施工情況綜合確定；④滿足現(xiàn)行的相關(guān)規(guī)范、規(guī)程的要求；⑤在保證安全的前提下綜合考慮工程質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)等因素，減少不必要的資金投入。

5 基坑監(jiān)測報(bào)告

基坑監(jiān)測結(jié)果的提交應(yīng)以監(jiān)測報(bào)表的形式體現(xiàn)，現(xiàn)場的監(jiān)測報(bào)表形式一般有當(dāng)日報(bào)表，階段性監(jiān)測報(bào)表、工程監(jiān)測結(jié)束報(bào)表。階段性報(bào)表應(yīng)包括監(jiān)測值的變化和分析及發(fā)展預(yù)測，工程結(jié)束時(shí)應(yīng)提交完整的檢測報(bào)告，報(bào)告的內(nèi)容應(yīng)包括：①工程概況；②監(jiān)測依據(jù)和監(jiān)測項(xiàng)目及各測點(diǎn)的平面和立面布置圖；③采用的儀器設(shè)備和監(jiān)測方法；④監(jiān)測頻率和監(jiān)測報(bào)報(bào)警值；⑤監(jiān)測數(shù)據(jù)處理方法和監(jiān)測結(jié)果過程曲線；⑥監(jiān)測結(jié)果結(jié)論與建議。

6 基坑監(jiān)測中應(yīng)注意的問題

在觀測過程中，觀測自始至終要遵循“五定”原則，所謂“五定”原則，即通常所說的點(diǎn)位要穩(wěn)定；所用儀器設(shè)備要穩(wěn)定；觀測人員要穩(wěn)定；觀測時(shí)的環(huán)境條件基本要一致；觀測路線和方法要固定，以上措施在客觀上盡量減少觀測誤差的不穩(wěn)定性，使所測的結(jié)果具有統(tǒng)一的趨向性，保證各次復(fù)測結(jié)果與首次觀測結(jié)果有可比性，使所觀測的數(shù)據(jù)客觀真實(shí)。從觀測人員上講，儀器、設(shè)備的操作方法與觀測程序要熟悉、正確。在首次觀測前要對所用的儀器的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測校正，必要時(shí)經(jīng)計(jì)量單位預(yù)以鑒定。連續(xù)使用3～6個(gè)月重新對所用儀器、設(shè)備進(jìn)行校檢。在觀測過程中操作人員要互相配合，工作協(xié)調(diào)一致，認(rèn)真細(xì)致，做到步步有校核。

7 結(jié)束語

當(dāng)前，基坑監(jiān)測與基坑設(shè)計(jì)、施工同被列為基坑工程質(zhì)量保證的三大基本要素，并且《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（GB 50497-2009）強(qiáng)制規(guī)定：開挖深度大于5m或小于5m但現(xiàn)場地質(zhì)情況和周邊環(huán)境較復(fù)雜基坑工程以及需要監(jiān)測的基坑工程應(yīng)實(shí)施基坑工程監(jiān)測【2】。基坑工程發(fā)生重大事故前都會有相應(yīng)的預(yù)兆，筆者認(rèn)為準(zhǔn)確有效的監(jiān)測及報(bào)警，完全能將這些基坑事故消滅在萌芽階段，達(dá)到確保人民生命財(cái)產(chǎn)安全的目的。

1 （JGJ 120-99）建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社，1999.

2 （GB 50497-2009）建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社，2007

PRELIMINARY ANALYSIS ON FOUNDATION PIT DEFORMATION MONITORING

Liu Zuochang

Taian Geological Institute of China Chemical Geology and Mine Bureau，Taianan，Shandong，271000，China

Three basic elements will ensure the project quality of foundation pit, including foundation pit monitoring, designing and construction. We have to follow the references and regulations when monitoring the foundation pit deformation, taking the dates, early warning and handing in the report. As the premonitor appears before the grave accident, the effective monitoring and alarm given will prevent the accident to ensure our live and property security.

foundation pit ，monitoring ，security

TU471.98

A

1006–5296（2011）02–0125–04

劉作昌（1962～），男，長期從事巖土工程勘察與施工工作，國家首批注冊巖土工程師

2011-01-22