淺談深基坑監(jiān)測存在的若干問題
2011-12-31 來源：中國百科網
一、深基坑監(jiān)測的意義
隨著城市建設的發(fā)展，基坑施工的開挖深度越來越深，從最初的5～7m發(fā)展到目前最深已達20m多。由于地下土體性質、荷載條件、施工環(huán)境的復雜性，對在施工過程中引發(fā)的土體性狀、環(huán)境、鄰近建筑物、地下設施變化的監(jiān)測已成了工程建設必不可少的重要環(huán)節(jié)。
對于復雜的大中型工程或環(huán)境要求嚴格的項目，往往難從以往的經驗中得到借鑒，也難以從理論上找到定量分析、預測的方法，這就必定要依賴于施工過程中的現場監(jiān)測。首先，靠現場監(jiān)測據來了解基坑的設計強度，為今后降低工程成本指標提供設計依據。第二，可及時了解施工環(huán)境——地下土層、地下管線、地下設施、地面建筑在施工過程中所受的影響及影響程度。第三，可及時發(fā)現和預報險情的發(fā)生及險情的發(fā)展程度，為及時采取安全補救措施充當耳目。
二、深基坑監(jiān)測的內容及方法
深基坑施工，必須要有一定的圍護結構用以擋土、擋水。圍護設施必須安全有效。淺基坑的圍護結構以前常用的是鋼板樁或混凝土板樁；深基坑則大多采用現場澆灌的地下連續(xù)墻結構或排樁式灌注樁結構，并配以混凝土攪拌樁或樹根樁止水。開挖時，坑內必須抽去地下水，7~15m深的基坑，中間必須配二到三道水平支撐，水平支撐采用鋼管式結構或鋼筋混凝土結構。圍護結構必須安全可靠，并能確保施工環(huán)境穩(wěn)定。從經濟角度來講，好的圍護設計應把安全指標取在臨界點附近，再靠現場監(jiān)測提供的動態(tài)信息反饋來調整施工方案。
1、以下內容是基坑監(jiān)測目前能夠做到的也是應該做到的項目：
（1）地下管線、地下設施、地面道路和建筑物的沉降、位移。
（2）圍護樁地下樁體的側向位移（樁體測斜）、圍護樁頂的沉降和水平位移。
（3）圍護樁、水平支撐的應力變化。
（4）基坑外側的土體側向位移（土體測斜）。
（5）坑外地下土層的分層沉降。
（6）基坑內、外的地下水位監(jiān)測。
（7）地下土體中的土壓力和孔隙水壓力。
（8）基坑內坑底回彈監(jiān)測。
2、觀測點的布設
測點布設合理方能經濟有效。監(jiān)測項目的選擇必須根據工程的需要和基地的實際情況而定。在確定測點的布設前，必須知道基地的地質情況和基坑的圍護設計方案，再根據以往的經驗和理論的預測來考慮測點的布設范圍和密度。
原則上，能埋的測點應在工程開工前埋設完成，并應保證有一定的穩(wěn)定期，在工程正式開工前，各項靜態(tài)初始值應測取完畢。沉降、位移的測點應直接安裝在被監(jiān)測的物體上，只有道路地下管線若無條件開挖樣洞設點，則可在人行道上埋設水泥樁作為模擬監(jiān)測點，此時的模擬樁的深度應稍大于管線深度，且地表應設井蓋保護，不止于影響行人安全；如果馬路上有管線設備（如管線井、閥門等）的話，則可在設備上直接設點觀測。
測斜管（測地下土體、圍護樁體的側向位移）的安裝：測斜管應根據地質情況，埋設在那些比較容易引起塌方的部位，一般按平行于基坑圍護結構以20~30m的間距布設；圍護樁體測斜管應在圍護樁體澆灌混凝土時放入；地下土體測斜管的埋設須用鉆機鉆孔，放入管子后再用黃砂填實孔壁，用混凝土封固地表管口，并在管口加帽或設井框保護。測斜管的埋設要注意十字槽須與基坑邊垂直。
基坑在開挖前必須要降低地下水位，但在降低地下水位后有可能引起坑外地下水位向坑內滲漏，地下水的流動是引起塌方的主要因素，所以地下水位的監(jiān)測是保證基坑安全的重要內容；水位監(jiān)測管的埋設應根據地下水文資料，在含水量大和滲水性強的地方，在緊靠基坑的外邊，以20~30 m的間距平行于基坑邊埋設，埋設方法與地下土體測斜管的埋設相同。
分層沉降管的埋設也與測斜管的埋設方法相同。埋設時須注意波紋管外的銅環(huán)不要被破壞；一般情況下，銅環(huán)每1m放一個比較適宜?；觾纫部捎梅謱映两倒軄肀O(jiān)測基坑底部的回彈，當然基坑的回彈也可用精密水準測量法解決。
土壓力計和孔隙水壓力計，是監(jiān)測地下土體應力和水壓力變化的手段。對環(huán)境要求比較高的工程，都須安裝。孔隙水壓力計的安裝，也須用到鉆機鉆孔，在孔中可根據需要按不同深度放入多個壓力計，再用干燥粘土球填實，待粘土球吸足水后，便將鉆孔封堵好了。土壓力計要隨基坑圍護結構施工時一起安裝，注意它的壓力面須向外；并根據力學原理，壓力計應安裝在基坑的隱患處的圍護樁的側向受力點。這兩種壓力計的安裝，都須注意引出線的編號和保護。
應力計是用于監(jiān)測基坑圍護樁體和水平支撐受力變化的儀器。它的安裝也須在圍護結構施工時請施工單位配合安裝，一般選方便的部位，選幾個斷面，每個斷面裝二只壓力計，以取平均值；應力計必須用電纜線引出，并編好號。
3、數據觀測
根據經驗知道，基坑施工對環(huán)境的影響范圍為坑深的3~4倍，因此，沉降觀測所選的后視點應選在施工的影響范圍之外；后視點不應少于二點。沉降觀測的儀器應選用精密水準儀，按二等精密水準觀測方法測二測回，測回校差應小于±lmm.地下管線、地下設施、地面建筑都應在基坑開工前測取初始值。在開工期問，應根據需要不斷測取數據，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量，與前次的觀測數據相比較即為日變量。根據公認的數據，日變量大于3mm，累計變量大于10mm即應向有關方面報警。
位移監(jiān)測點的觀測一般最常用的方法是偏角法。同樣，測站點應選在基坑的施工影響范圍之外。外方向的選用應不少于3點，每次觀測都必須定向，為防止測站點被破壞，應在安全地段再設一點作為保護點，以便在必要時作恢復測站點之用。初次觀測時，須同時測取測站至各測點的距離，有了距離就可算出各測點的秒差，以后各次的觀測只要測出每個測點的角度變化就可推算出各測點的位移量。觀測次數和報警值與沉降監(jiān)測相同。當然也可用坐標法來測取位移量。
地下水位、分層沉降的觀測，首次必須測取水位管管口和分層沉降管管口的標高。從而可測得地下水位和地下各土層的初始標高。在以后的工程進展中，可按需要的周期和頻率，測得地下水位和地下各土層標高的每次變化量和累計變化量。地下水位和分層沉降的報警值，應由設計人員根據地質水文條件來確定。
測斜管的管口必須每次用經緯儀測取位移量，再用測斜儀測取地下土體的側向位移量，再與管口位移量比較即可得出地下土體的絕對位移量。位移方向一般應取直接的或經換算過的垂直基坑邊方向上的分量。應力、水壓力、土壓力的變量的報警值同樣由設計人員確定。
監(jiān)測數據必須填寫在為該項目專門設計的表格上。所有監(jiān)測的內容都須寫明：初始值、本次變化量、累計變化量。工程結束后，應對監(jiān)測數據，尤其是對報警值的出現，進行分析，繪制曲線圖，并編寫工作報告。因此，記錄好工程施工中的重大事件是監(jiān)測人員必不可少的工作。
三、基坑監(jiān)測中存在的常見問題
深基坑工程支護技術雖已在全國不同地區(qū)、不同的地質條件下取得了不少成功的經驗，甚至在一些達到國際水平，但仍存在一些問題需進一步研究或提高，以適應現代化經濟建設的需要。深基坑工程支護施工過程中常常存在的問題主要有以下幾種：
1、土層開挖和邊坡支護不配套
常見支護施工滯后于土方施工很長一段時間，而不得不采取二次回填或搭設架子來完成支護施工一般來說，土方開挖技術含量相對較低，工序簡單，組織管理容易。而擋土支護的技術含量高，工序較多且復雜，施工組織和管理都較土方開挖復雜。所以在施工過程中，大型工程均是由專業(yè)施工隊來分別完成土方和擋土支付工作，而且絕大部分都是兩個平行的合同。這樣在施工過程中協(xié)調管理的難度大，土方施工單位搶進度，拖工期，開挖順序較亂，特別是雨期施工，甚至不顧擋土支護施工所需工作面，留給支護施工的操作面幾乎是無法操作，時間上也無法完成支護工作，以致使支護施工滯后于土方施工，因支護施工無操作平臺完成鉆孔、注漿、布網和噴射砼等工作，而不得不用土方回填或搭設架子來設置操作平臺來完成施工。這樣不但難于保證進度，也難于保證工程質量，甚至發(fā)生安全事故，留下質量隱患。
2、邊坡修理達不到設計、規(guī)范要求
常存在超挖和欠挖現象一般深基礎在開挖時均使用機械開挖、人工簡單修坡后即開始擋土支護的砼初噴工序。而在實際開挖時，由于施工管理人員不到位，技術交底不充分，分層分段開挖高度不一，挖機械操作手的操作水平等因素的影響，使機械開挖后的邊坡表面平整度，順直度極不規(guī)則，而人工修理時不可能深度挖掘，只能就機挖表面作平整度修整，在沒有嚴格檢查驗收就開始初噴，故出現擋土支付后出現超挖和欠挖現象。
3、成孔注漿不到位、土釘或錨桿受力達不到設計要求
深基坑支護所用土釘或錨桿鉆孔直般為100~150的鉆桿成孔，孔深少則五、六米，深則十幾米，甚至二十多米，鉆孔所穿過的土層質量也各不相同，鉆孔如果不認真研究土體情況，往往造成出渣不盡，殘渣沉積而影響注漿，有的甚至成孔困難、孔洞坍塌，無法插筋和注漿。再者注漿時配料隨意性大、注漿管不插到位、注漿壓力不夠等而造成注漿長度不足、充盈度不夠，而使土釘或錨桿的抗拔力達不到設計要求，影響工程質量，甚至要做再次處理。
4、噴射砼厚度不夠、強度達不到設計要求
目前建筑工程基坑支護噴射砼常用的是干拌法噴射砼設備[4]，其主要特點是設備簡單、體積小，輸送距離長，速凝劑可在進入噴射機前加入，操作方便，可連續(xù)噴射施工。雖然干噴法設備操作簡單方便，但由于操作手的水平不同，操作方法和檢查控制等手段不全，混凝土回彈嚴重，再加上原材料質量控制不嚴、配料不準、養(yǎng)護不到位等因素，往往造成噴后砼的厚度不夠、砼強度達不到設計要求。
5、施工過程與設計的差異太大
深層攪拌樁的水泥摻量常常不足，影響水泥土的支護強度。我們發(fā)現在同樣做法的支護，發(fā)生水泥土裂縫，有時不是在受力最大的地段，檢查下來，往往是強度不足，地面施工堆載在局部位置往往要大大高于設計允許荷載。施工質量與偷工減料的現象也并不少見?；油谕潦侵ёo受力與變形顯著增加的過程，設計中常常對挖土程序有所要求來減少支護變形，并進行圖紙交底，而實際施工中土方老板往往不管這些框框，搶進度，圖局部效益。
6、設計與實際情況差異較大
深基坑支護由于其土壓力與傳統(tǒng)理論的擋土墻土壓力有所不同，在目前沒有完善的土壓力理論指導下，通常仍沿用傳統(tǒng)理論計算，因此有誤差是正常的，許多學者對此進行了許多研究，在傳統(tǒng)理論土壓力計算的基礎上結合必要的經驗修正可以達到實用要求。問題是對這樣一個極為復雜的課題，脫離實際工程情況，往往會造成過量變形的后果。如某些設計、不考慮地質條件、地面荷載的差異，照搬照套相同坑深的支護設計。必須根據實際地面可能發(fā)生的荷載，包括建筑堆載、載重汽車、臨時設施和附近住宅建筑等的影響，比較正確地估計支護結構上的側壓力。
7、工程監(jiān)理不到位
按規(guī)定高層建筑、重大市政等的深基坑是必須實行工程監(jiān)理的，大多數事故工程都沒有按規(guī)定實施工程監(jiān)理，或者雖有監(jiān)理而工作不到位，只管場內工程，不管場外影響，實行包括設計在內的全過程監(jiān)理的就更少?？陀^地說深基坑工程監(jiān)理要求監(jiān)理人員具有較高業(yè)務水平，在我國現階段主要就只是監(jiān)控支護結構工程質量、工期、進度，而對于設計監(jiān)理與對住宅及周邊環(huán)境的監(jiān)控尚有一定差距，巫待完善與提高。
8、施工監(jiān)測不重視
主要是建設單位為省錢不要求施工監(jiān)測，或者雖設置一些測點，數據不足，忽視坑邊住宅的檢測，或者不重視監(jiān)測數據，形同虛設。支護設計中沒有監(jiān)測方案，結果發(fā)生情況不能及時警報，事故發(fā)生后也不易分析原因，不利于事故的早期處理，省了小錢化大錢。
為了減少支護事故，有待精心設計、精心施工、強化監(jiān)理，保護坑邊住宅與環(huán)境，提高深基坑支護技術和管理水平。
四、深基坑技術的發(fā)展趨勢
1、基坑向著大深度、大面積方向發(fā)展，周邊環(huán)境更加復雜，深基坑開挖與支護的難度愈來愈大。因此，從工期和造價的角度看兩墻合一的逆作法將是今后發(fā)展的主要方向。但逆作法施工受樁承載力的限制很大，采用逆作法時不能采用一柱一樁，而是一柱多樁，增加了成本和施工難度。如何提高單樁承載力，降低沉降，減少中柱樁（中間支承柱），達到一柱一樁，使上部結構施工速度可以放開限制，從而加快進度，縮短總工期，這將成為今后的研究方向。
2、土釘支護方案的大量實施，使得噴射混凝土技術得以充分運用和發(fā)展。為減少噴射混凝土的回彈量以及保護環(huán)境的需要，濕式噴射混凝土將逐步取代干式噴射混凝土。
3、目前，在有支護的深基坑工程中，基坑開挖大多以人工挖土為主，效率不高，今后必須大力研究開發(fā)小型、靈活、專用的地下挖土機械，以提高工效，加快施工進度，減少時間效應的影響。
4、為了減少基坑變形，通過施加預應力的方法控制變形將逐步被推廣，另外采用深層攪拌或注漿技術對基坑底部或被動區(qū)土體進行加固，也將成為控制變形的有效手段被推廣。
5、為減小基坑工程帶來的環(huán)境效應（如因降水引起的地面附加沉降），或出于保護地下水資源的需要，有時基坑采用帷幕型式進行支護。除地下連續(xù)墻外，一般采用旋噴樁或深層攪拌樁等工法構筑成止水帷幕。目前，有將水利工程中防滲墻的工法引入到基坑工程中的趨勢。
6、在軟土地區(qū)，為避免基坑底部隆起，造成支護結構水平位移加大和鄰近建（構）筑物下沉，可采用深層攪拌樁或注漿技術對基坑底部土體進行加固，即提高支護結構被動區(qū)土體的強度的方法。
五、結束語
監(jiān)測工程是一項競爭頗為激烈的項目。特別是南京，由于房產市場仍較興旺，監(jiān)測有一定的市場，任何有監(jiān)測資質的第三方，都在監(jiān)測市場上進行著激烈的競爭。我們在以后的基坑監(jiān)測中會更一步總結實際工作經驗，減少基坑開挖過程中存在的問題。我們會在更加激烈的市場競爭中用更好地發(fā)展！
