基坑監(jiān)測技術(shù)的研究與應(yīng)用

羅 磊

(上海眾合檢測應(yīng)用技術(shù)研究所有限公司，上海 200065)

1 概述

基坑監(jiān)測是在基坑開挖過程中，用監(jiān)測技術(shù)方法對圍護結(jié)構(gòu)、土體、周邊建(構(gòu))筑物、道路、地下設(shè)施等對象的位移、傾斜、壓力、內(nèi)力、裂縫、基底隆起以及地下水位變化等特征進行觀測，并對觀測結(jié)果進行分析、評價和反饋?；颖O(jiān)測不僅是檢驗設(shè)計正確性和促進理論發(fā)展的重要手段，還是指導(dǎo)正確施工，避免事故發(fā)生的必要措施。

2 基坑監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀

由于城市地下空間的大量開發(fā)促使了基坑工程的發(fā)展，針對施工中安全控制的要求，人們開始把監(jiān)測運用到基坑開挖過程當(dāng)中。國外在20世紀(jì)60年代，奧斯陸和墨西哥地區(qū)有軟土土質(zhì)的深基坑運用了基坑監(jiān)測技術(shù)。國內(nèi)自20世紀(jì)80年代監(jiān)測技術(shù)在基坑工程中開始運用，積累大量的設(shè)計施工經(jīng)驗和理論研究成果?，F(xiàn)今，隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)大踏步的發(fā)展，基坑監(jiān)測技術(shù)在新技術(shù)、新儀器和不斷發(fā)展的計算技術(shù)和遠(yuǎn)程控制技術(shù)的條件下，取得了長足的發(fā)展，自動化采集程度和遠(yuǎn)程控制程度大大提高了監(jiān)測精度和頻率，在技術(shù)可靠的同時取得了較好的經(jīng)濟效果［1-5］?；颖O(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀如下:1)監(jiān)測儀器多樣化，同時監(jiān)測儀器的精密度更高，伴隨著監(jiān)測數(shù)據(jù)測量儀器的發(fā)展，相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理軟件也不斷更新。2)監(jiān)測技術(shù)理論不斷發(fā)展，國內(nèi)對工程數(shù)據(jù)及監(jiān)測理論進行不斷的探索研究，取得了大量的有關(guān)監(jiān)測技術(shù)的成果［1-6］。3)我國先后頒布了一些國家規(guī)范以及地方規(guī)程指導(dǎo)工程的基坑監(jiān)測，為基坑監(jiān)測的廣泛運用提供了有利條件。

3 基坑監(jiān)測內(nèi)容和作用

深基坑監(jiān)測主要對象為圍護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、地層水土體系、周邊環(huán)境等。1)圍護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)監(jiān)測項目主要包括:圍護樁(墻)的頂部水平位移和沉降、圍護體測斜和應(yīng)力、土釘錨桿的軸力、立柱的沉降和內(nèi)力、圈梁(圍檁)的水平位移和內(nèi)力;主要用于設(shè)計計算的驗證，修正計算中的偏差，比較監(jiān)測數(shù)據(jù)與報警值，指導(dǎo)下一步開挖。2)水土體系監(jiān)測項目包括:土體的土壓力和坑內(nèi)土體隆起、坑外土體的水平位移及沉降、坑內(nèi)外地下水水位和孔隙水壓力;主要用于土體穩(wěn)定性和降水效果的跟蹤，及時發(fā)現(xiàn)問題采取必要的措施，保證降水符合設(shè)計要求和整個基坑工程的穩(wěn)定性。3)周邊環(huán)境監(jiān)測項目包括:周邊建筑管線的位移和傾斜裂縫、地下水位、周邊土體的沉降;主要用于周邊環(huán)境的安全監(jiān)測，保證基坑開挖不影響附近設(shè)施的安全、居民生活和其他單位的正常工作。

4 監(jiān)測技術(shù)在上海某基坑工程中的應(yīng)用

4.1 地層概況

該項目地處長江三角洲南翼濱海平原，地基土均屬第四系相松散沉積物，主要由粘性土、粉性土及砂土組成，其中與基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計有關(guān)的工程地質(zhì)物理力學(xué)參數(shù)見表1。

表1 物理力學(xué)參數(shù)表

4.2 基坑工程概況

基坑平面形狀為不規(guī)則多邊形，基坑面積約14 348 m2，圍護結(jié)構(gòu)周長約561 m。本工程一般區(qū)域(底板邊線)開挖深度為9.20 m，坑邊集水井及電梯井處開挖深度10.20 m～11.80 m?；哟蟛糠植捎肧MW工法加二道鋼筋混凝土支撐、北側(cè)局部采用鉆孔灌注樁加二道鋼筋混凝土支撐的圍護形式。

4.3 數(shù)據(jù)分析處理

4.3.1 圍護墻頂變形

從圖1，圖2中可看出，在基坑開挖過程中基坑圍護墻頂?shù)拇怪蔽灰婆c水平位移變形，僅分別達報警值(±20 mm)的40%，30%。這一監(jiān)測結(jié)果表明，在基坑挖土達到第二道支撐以下時，圍護墻頂?shù)拇怪迸c水平位移變形幅度處于較為穩(wěn)定的變形狀態(tài)。

4.3.2 圍護墻體變形

從圖3可以看出，在基坑開挖過程中基坑圍護結(jié)構(gòu)墻體的最大側(cè)向位移變形幅值一般可達其報警值(30 mm)的70%。這一監(jiān)測結(jié)果表明，該工程基坑圍護結(jié)構(gòu)墻體剛度滿足需求，其側(cè)向位移變形安全。

4.3.3 基坑外水位變化

從圖4可以看出，在開挖過程中，基坑周邊的地下水位一般均處于逐漸下降的變化過程。其中SW7孔水位累計下降已超過報警值(1 000 mm)。這一監(jiān)測結(jié)果表明，局部水位下降超過報警值，與該工程基坑地處水文地質(zhì)較差的地質(zhì)環(huán)境與施工密切相關(guān)。

5 結(jié)論及建議

1)在該工程基礎(chǔ)施工中，由于采用了整體穩(wěn)定性較好的SMW工法加二道鋼筋混凝土支撐圍護結(jié)構(gòu)體系，在該工程第一、第二次挖土階段，其基坑圍護結(jié)構(gòu)墻體或支撐立柱的垂直位移與水平位移變形一般均仍保持在正常穩(wěn)定的變形狀態(tài)。其圍護墻頂?shù)淖畲蟠怪迸c水平位移累變量及立柱垂直位移累變量一般均保持在±6 mm以內(nèi)，最大支撐軸力只達設(shè)計值的60%左右，基坑周邊的地下水位除SW7孔超過報警值外，其他測孔的地下水位均穩(wěn)定處于-1.0 m以內(nèi)。2)該工程基坑圍護結(jié)構(gòu)體系，第二道支撐以下剛度一般較低，當(dāng)?shù)谌瓮谕習(xí)r，為盡可能減少圍護墻深部變形幅度，應(yīng)嚴(yán)格控制基坑圍護墻向坑內(nèi)方向水平位移變形對周邊工程環(huán)境保護對象的變形影響。3)建議在今后施工時應(yīng)嚴(yán)格采取下列施工措施:a.在第三次挖土?xí)r，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行基坑降水設(shè)計方案，務(wù)必將坑內(nèi)地下水位降至開挖面1.0 m以下，以確保開挖前地基土有足夠的強度;b.在第三次挖土?xí)r，應(yīng)盡可能充分利用好基坑施工的時空效應(yīng)。

［1］ 劉建航，侯學(xué)淵.基坑工程手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1997.

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