深基坑開挖邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)實(shí)施技術(shù)

王譽(yù)陶

（中國電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都 610072）

0 引言

基坑分為深基坑和淺基坑，深度超過5m的稱為深基坑。目前，我國建筑工程建設(shè)以深基坑為主?；由疃仍黾?，在一定程度上增加了基坑內(nèi)部的受力，而且現(xiàn)階段城市發(fā)展過程中出現(xiàn)了很多高層建筑和超高層建筑，為了滿足這些建筑的建設(shè)，基坑的深度也要相應(yīng)提升，這更增加了深基坑受力變形的風(fēng)險(xiǎn)。所以，在深基坑施工的過程中，要嚴(yán)格做好變形監(jiān)測(cè)工作。

1 深基坑開挖支護(hù)變形監(jiān)測(cè)技術(shù)方法

1.1 靜態(tài)變形監(jiān)測(cè)方法

（1）垂直位移監(jiān)測(cè)技術(shù)。垂直位移監(jiān)測(cè)技術(shù)是深基坑靜態(tài)變形監(jiān)測(cè)方法中應(yīng)用比較廣泛的一種。監(jiān)測(cè)工作人員可以利用三角高程測(cè)量、GPS高程測(cè)量和液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量等方法，并輔助運(yùn)用一些專業(yè)的測(cè)量儀器，如沉降儀等，完成對(duì)深基坑變形的監(jiān)測(cè)。三角高程測(cè)量法是技術(shù)人員使用精密經(jīng)緯儀和其他設(shè)備，遵循數(shù)學(xué)理論中的幾何三角形原理，精確獲取測(cè)量點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的高度差，從而判斷深基坑的變形程度。

（2）傾斜監(jiān)測(cè)技術(shù)。這種監(jiān)測(cè)方法比較多地應(yīng)用在小面積深基坑變形監(jiān)測(cè)中。過去，小面積深基坑變形主要用懸吊重錘的方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這種方法能夠判斷出深基坑的傾斜程度。在某些深基坑外無法懸掛吊線的情況下，可以采用經(jīng)緯儀投影、光學(xué)垂準(zhǔn)和測(cè)水平角等方法來判斷其傾斜程度。

（3）水平位移監(jiān)測(cè)技術(shù)。在使用水平位移監(jiān)測(cè)方法判斷深基坑的變形時(shí)，還要針對(duì)深基坑的具體情況分別采用坐標(biāo)法、視準(zhǔn)線法、前后方交會(huì)法等，不同的實(shí)際情況下，科學(xué)地選擇方法會(huì)達(dá)到更好的效果。比如，如果建筑物呈直線，會(huì)根據(jù)其橫向使用視準(zhǔn)線法來判斷深基坑的形變。

（4）裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)。深基坑在施工的過程中，可能由于不同的原因而產(chǎn)生形變，還有可能產(chǎn)生裂縫。在監(jiān)測(cè)裂縫的變化時(shí)，技術(shù)人員可以在一些典型的裂縫上涂抹觀測(cè)標(biāo)志，標(biāo)志通常包括金屬標(biāo)志和石膏標(biāo)志。金屬標(biāo)志通常安置在裂縫兩側(cè)，并定期測(cè)量金屬標(biāo)志的間隔，以此來確定裂縫的變化情況。石膏標(biāo)志一般使用在裂縫的兩端，待石膏凝固后，用顏色明顯的漆料將兩端石膏連在一起，在其中噴涂一條直線，如果監(jiān)測(cè)的對(duì)象裂縫發(fā)生變化，石膏就會(huì)開裂，漆料的寬度就能比較準(zhǔn)確地反映裂縫的變化趨勢(shì)[1]。

1.2 動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)

常用的風(fēng)振變形監(jiān)測(cè)有以下幾種方法：

（1）激光位移計(jì)自動(dòng)測(cè)量法。監(jiān)測(cè)人員可以利用這種方法將位移信號(hào)轉(zhuǎn)變成光波信號(hào)，通過對(duì)光波信號(hào)的獲取，監(jiān)測(cè)人員可以通過波形的返回?cái)?shù)值確定形變程度。

（2）GPS差分載波相位法。監(jiān)測(cè)人員需要兩臺(tái)GPS機(jī)來使用這種方法進(jìn)行測(cè)量，其中一臺(tái)用來發(fā)射信號(hào)，應(yīng)將其安置在樓頂，另一臺(tái)用來接收信號(hào)，通常將其安置在一定距離之外的基站中。這兩臺(tái)GPS機(jī)需要保持在15min內(nèi)不間斷地記錄數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)用專門的軟件進(jìn)行處理，計(jì)算出深基坑的位移。

2 工程概況

某建筑為26層框架剪力墻結(jié)構(gòu)，設(shè)置一層地下室，采用管樁基礎(chǔ)?；用娣e9800m2，周長390m，場(chǎng)地+0.00標(biāo)高相當(dāng)于11.20m（羅零標(biāo)高，余同），場(chǎng)地整平標(biāo)高11.50m，場(chǎng)地現(xiàn)狀地面標(biāo)高一般在10.50m，基坑開挖深度為6.40～7.00m，為深基坑?；?xùn)|側(cè)為規(guī)劃路（現(xiàn)為空地）；基坑南側(cè)為國稅建設(shè)用地（現(xiàn)為空地）；基坑西側(cè)為空地；基坑北側(cè)現(xiàn)為市政道路，人行道下已敷設(shè)有市政供水、電力管道[2]。

2.1 地質(zhì)情況

基坑開挖深度范圍內(nèi)主要土層如下：①素填土：松散，飽和，厚約3.69m；②淤泥質(zhì)土：軟塑，飽和，厚約3.39m；③中砂：飽和，稍密，厚約3.77m；④礫砂：飽和，稍密，厚約5.69m；⑤中砂：飽和，中密，厚約4.67m。

2.2 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)

根據(jù)基坑場(chǎng)地的地質(zhì)水文條件，設(shè)計(jì)主要采用放坡+單排SMW工法樁+一道環(huán)梁支撐進(jìn)行支護(hù)?；硬捎玫娜S攪拌樁截面直徑為φ850mm，每根樁長15m，樁間距6m，內(nèi)插長15m的HN700mm×300mm×13mm×24mm型鋼，插一跳一。內(nèi)支撐采用C30圓環(huán)混凝土支撐，支撐系統(tǒng)面標(biāo)高為10.0m，冠梁GL：1.2m×0.8m、環(huán)梁ZC1：2.0m×0.8m、支撐梁ZC2：0.7m×0.8m。

根據(jù)設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)圖紙，基坑工程北側(cè)安全等級(jí)設(shè)計(jì)為一級(jí)，其余三側(cè)安全等級(jí)設(shè)計(jì)為二級(jí)，基坑正常設(shè)計(jì)使用期限為1年。

按照《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范（GB 50497—2009）》規(guī)定，開挖深度超過5m或開挖深度雖未超過5m但現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況和周圍環(huán)境較復(fù)雜的基坑工程均應(yīng)實(shí)施基坑工程監(jiān)測(cè)。因此，建設(shè)方委托具備相應(yīng)資質(zhì)的監(jiān)測(cè)單位對(duì)基坑支護(hù)工程實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)[3]。

3 深基坑開挖支護(hù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

3.1 基坑坡頂水平位移監(jiān)測(cè)

在基坑開挖前，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，在基坑四周坡頂埋設(shè)水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，澆筑混凝土墩并埋設(shè)專用測(cè)量釘，共埋設(shè)19個(gè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)周邊采用砌磚進(jìn)行維護(hù)?；悠马斔轿灰埔暚F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采用視準(zhǔn)線法、小角度法等方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3.2 坡頂沉降位移監(jiān)測(cè)

在位移監(jiān)測(cè)前，在基坑四周坡頂埋設(shè)沉降位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，澆筑混凝土墩并埋設(shè)專用測(cè)量釘，如圖1所示。

圖1 坡頂沉降位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)

整個(gè)基坑周邊共布置19個(gè)點(diǎn)，采用砌磚進(jìn)行維護(hù)。位移監(jiān)測(cè)時(shí)根據(jù)預(yù)先埋設(shè)的基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行。

3.3 深層土體水平位移監(jiān)測(cè)（測(cè)斜管）

在基坑開挖前，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，在基坑開挖邊界線1m左右埋設(shè)測(cè)點(diǎn)，采用鉆孔法埋設(shè)19根測(cè)斜管（PVC管），管徑70mm。測(cè)斜管每根長度18m，管與孔壁之間用細(xì)砂填充密實(shí)，管頂管底加蓋，防止雜物進(jìn)入，管頂高出地面20～30cm。在測(cè)斜管旁邊用砌磚維護(hù)。深層土體水平位移用測(cè)斜儀進(jìn)行測(cè)試，步長0.5m，倒序測(cè)讀，每次監(jiān)測(cè)均測(cè)讀2次（正向與反向），以減小監(jiān)測(cè)誤差[4]。

3.4 冠梁及支撐梁內(nèi)力監(jiān)測(cè)

冠梁及支撐梁施工時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，在冠梁及支撐梁上布置12個(gè)應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)。冠梁及支撐梁鋼筋加工安裝好后，在鋼筋籠上下位置對(duì)稱埋設(shè)應(yīng)力計(jì)，應(yīng)力計(jì)綁扎在鋼筋上，應(yīng)力計(jì)纜線外穿細(xì)塑料管，安置于兩根鋼筋之間，并用綁扎線固定。

鋼筋應(yīng)力計(jì)在基坑監(jiān)測(cè)中主要用來測(cè)量圍護(hù)結(jié)構(gòu)的彎矩，結(jié)構(gòu)一側(cè)受拉，另一側(cè)受壓，相應(yīng)的鋼筋應(yīng)力計(jì)與其相對(duì)應(yīng)。測(cè)得鋼筋應(yīng)力計(jì)鋼弦頻率，再由頻率換算成鋼筋應(yīng)力值，核算出整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)所受的彎矩。

3.5 冠梁水平位移監(jiān)測(cè)

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，在冠梁頂部埋設(shè)專用測(cè)量釘，作為冠梁水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，共埋設(shè)18個(gè)點(diǎn)，并用紅油漆醒目標(biāo)注。冠梁水平位移視現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采用視準(zhǔn)線法、小角度法等方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)[5]。

3.6 已有建筑物、道路沉降監(jiān)測(cè)

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙埋設(shè)專用測(cè)量釘，沿道路共布置7個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)。因本工程基坑?xùn)|側(cè)、西側(cè)、南側(cè)現(xiàn)均為空地，北側(cè)現(xiàn)為市政道路，故在基坑施工過程中，根據(jù)預(yù)先埋設(shè)的測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)北側(cè)的市政道路進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)。

3.7 地下水位監(jiān)測(cè)

為掌握基坑開挖過程中地下水位的變化情況，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求在基坑坡頂埋設(shè)2個(gè)地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每根水位管長度為10m，采用水位計(jì)進(jìn)行觀測(cè)。

3.8 支承柱沉降監(jiān)測(cè)

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诿扛С兄下裨O(shè)專用測(cè)量釘，共布置42個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)；根據(jù)預(yù)先埋設(shè)的測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行比照監(jiān)測(cè)。

在基坑施工監(jiān)測(cè)過程中，監(jiān)測(cè)單位的每一次監(jiān)測(cè)均應(yīng)采用同一方法進(jìn)行，具體要求如下：①固定監(jiān)測(cè)人員；②同一監(jiān)測(cè)項(xiàng)目使用同一監(jiān)測(cè)儀器和設(shè)備；③同一監(jiān)測(cè)項(xiàng)目采用相同的觀測(cè)路線和觀測(cè)方法；④同一監(jiān)測(cè)項(xiàng)目在基本相同的環(huán)境和條件下監(jiān)測(cè)[6]。

4 結(jié)語

隨著我國建筑工程的發(fā)展，深基坑的施工也相應(yīng)提高了要求。深基坑的變形監(jiān)測(cè)工作在受到更高重視的情況下，監(jiān)測(cè)人員也要提高認(rèn)識(shí)，根據(jù)深基坑的具體情況采用不同的變形監(jiān)測(cè)技術(shù)，確保監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，為建筑工程后續(xù)施工的進(jìn)行創(chuàng)造良好的條件。