淺析基坑監(jiān)測
2015-03-27
引言
近20年來，我國各大中城市大型建筑和橋梁的建設(shè)如雨后春筍，伴隨著這些工程的實施，基坑工程的設(shè)計施工技術(shù)也取得了長足進步。由于地下土體性質(zhì)、荷載條件、施工環(huán)境的復(fù)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(shè)施變化的監(jiān)測已成了工程建設(shè)必不可少的重要環(huán)節(jié)。對于復(fù)雜的大中型工程或環(huán)境要求嚴格的項目，往往很難從以往的經(jīng)驗中得到借鑒，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。
1、基坑監(jiān)測的特點
1．1高精度
普通工程測量中誤差限值通常在數(shù)毫米，例如60m以下建筑物在測站上測定的高差中誤差限值為2．5mm，而正常情況下基坑施工中的環(huán)境變形速率可能在0．1mm／d以下，要測到這樣的變形精度，普通測量方法和儀器部不能勝任，因此基坑施工中的測量通常采用一些特殊的高精度儀器。
1．2時效性
普通工程測量一般沒有明顯的時間效應(yīng)?；颖O(jiān)測通常是配合降水和開挖過程，有鮮明的時間性。測量結(jié)果是動態(tài)變化的，1d以前(甚至幾小時以前)的測量結(jié)果都會失去直接的意義，因此深基坑施工中監(jiān)測需隨時進行，通常是1次／d，在測量對象變化快的關(guān)鍵時期，可能每天需進行數(shù)次?；颖O(jiān)測的時效性要求對應(yīng)的方法和設(shè)備具有采集數(shù)據(jù)快、全天候工作的能力，甚至適應(yīng)夜晚或大霧天氣等嚴酷的環(huán)境條件。
1．3等精度
基坑施工中的監(jiān)測通常只要求測得相對變化值，而不要求測量絕對值。例如，普通測量要求將建筑物在地面定位，這是一個絕對量坐標及高程的測量，而在基坑邊壁變形測量中，只要求測定邊壁相對于原來基準位置的位移即可，而邊壁原來的位置(坐標及高程)可能完全不需要知道。由于這個鮮明的特點，使得深基坑施工監(jiān)測有其自身規(guī)律。例如，普通水準測量要求前后視距相等，以清除地球曲率、大氣折光、水準儀視準軸與水準管軸不平行等項誤差，但在基坑監(jiān)測中，受環(huán)境條件的限制，前后視距可能根本無法相等。這樣的測量結(jié)果在普通測量中是不允許的，而在基坑監(jiān)測中，只要每次測量位置保持一致，即使前后視距相差懸殊，結(jié)果仍然是完全可用的。因此，基坑監(jiān)測要求盡可能做到等精度。使用相同的儀器，在相同的位置上，由同一觀測者按同一方案施測。
2基坑監(jiān)測的內(nèi)容
基坑工程施工，必須要有一定的圍護結(jié)構(gòu)用以擋土、擋水。圍護設(shè)施必須安全有效。淺基坑的圍護結(jié)構(gòu)以前常用的是鋼板樁或混凝土板樁：深基坑則大多采用現(xiàn)場澆灌的地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)或排樁式灌注樁結(jié)構(gòu)，并配以混凝土攪拌樁或樹根樁止水。開挖時，坑內(nèi)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(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。圍護結(jié)構(gòu)必須安全可靠，并能確保施工環(huán)境穩(wěn)定。從經(jīng)濟角度來講，好的圍護設(shè)計應(yīng)把安全指標取在臨界點附近，再靠現(xiàn)場監(jiān)測提供的動態(tài)信息反饋來調(diào)整施工方案?；颖O(jiān)測的主要內(nèi)容如下：
(1)地下管線、地下設(shè)施、地面道路和建筑物的沉降、位移。
(2)圍護樁地下樁體的側(cè)向位移(樁體測斜)、圍護樁頂?shù)某两岛退轿灰啤?br />
(3)圍護樁、水平支撐的應(yīng)力變化。
(4)基坑外側(cè)的土體側(cè)向位移(土體測斜)。
(5)坑外地下土層的分層沉降。
(6)基坑內(nèi)、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(nèi)坑底回彈監(jiān)測。
3監(jiān)測方法
3.1常用儀器
常采用水準儀、經(jīng)緯儀、測斜儀、分層沉降儀、土壓力盒、孔隙水壓力儀、水位觀測儀、鋼筋應(yīng)力計等。目前在實際工作中，以水準儀量測墻項和地面位移以及以測斜儀量測墻體和土體深層位移較為可靠而且特別重要。其他監(jiān)測手段常被用來進行綜合分析。用鋼筋應(yīng)力計測支撐軸力時，尚應(yīng)配以溫度計埋設(shè)在支撐中，以便計算溫度變化引起的應(yīng)力。實測表明，由于溫度變化，支撐往往產(chǎn)生較大的附加軸力，對鋼筋混凝土支撐，可達15～20％。這說明設(shè)計時不能忽視。鋼支撐的溫度變化應(yīng)力更大。但目前基坑工程的綜合監(jiān)測水平尚不夠理想。盡管有了計算機和遙控等先進設(shè)備，而測試元件的質(zhì)量及其標定、埋設(shè)、保護和施工配合等方面存在不少問題，有待改進。監(jiān)測報警是一個極其嚴肅的問題。做好了，可化險為夷，避免損失；否則，留下隱患，釀成事故。有的工程雖作了報警，而有關(guān)當事人并不警覺，結(jié)果釀成“大禍”，實踐中不乏經(jīng)驗和教訓。
3．2數(shù)據(jù)觀測
根據(jù)經(jīng)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(yīng)選在施工的影響范圍之外：后視點不應(yīng)少于二點。沉降觀測的儀器應(yīng)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(yīng)小于士1mm。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。在開工期問，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可得累計量，與前次的觀測數(shù)據(jù)相比較可得日變量。根據(jù)公認的數(shù)據(jù)及經(jīng)驗，一般日變量大干3mm，累計變量大于10mm即應(yīng)向有關(guān)方面報警。監(jiān)測數(shù)據(jù)必須填寫在為該項目專門設(shè)計的表格上。所有監(jiān)測的內(nèi)容都須寫明：初始值、本次變化量、累計變化量。工程結(jié)束后，應(yīng)對監(jiān)測數(shù)據(jù)，尤其是對報警值的出現(xiàn)，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。
4監(jiān)測當中常遇問題
4．1邊坡修理達不到設(shè)計、規(guī)范要求
常在超挖和欠挖現(xiàn)象。一般基礎(chǔ)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混凝土初噴工序。而在實際開挖時，由于施工管理人員不到位，技術(shù)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(xiàn)擋土支付后出現(xiàn)超挖和欠挖現(xiàn)象。
4．2成孔注漿不到位
土釘或錨桿受力達不到設(shè)計要求基坑所用土釘或錨桿鉆孔直般為100一150的鉆桿成孔，孔深少則5、6m，深則十幾米，甚至二十多米，鉆孔所穿過的土層質(zhì)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(shè)計要求，影響工程質(zhì)量，甚至要做再次處理。
4．3噴射混凝土厚度不夠、強度達不到設(shè)計要求
目前建筑工程深基坑支護噴射混凝土常用的是干拌法噴射混凝土設(shè)備，其主要特點是設(shè)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(shè)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(zhì)量控制不嚴、配料不準、養(yǎng)護不到位等因素，往往造成噴后混凝土的厚度不夠、混凝土強度達不到設(shè)計要求。
4．4施工過程與設(shè)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(xiàn)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(shè)計允許荷載。施工質(zhì)量與偷工減料的現(xiàn)象也并不少見?；油谕潦侵ёo受力與變形顯著增加的過程，設(shè)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。4．6設(shè)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(chǔ)上結(jié)合必要的經(jīng)驗修正可以達到實用要求。問題是對這樣一個極為復(fù)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(shè)計、不考慮地質(zhì)條件、地面荷載的差異，照搬照套相同坑深的支護設(shè)計。必須根據(jù)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(shè)施和附近住宅建筑等的影響，比較正確地估計支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)壓力。
4．5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(shù)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(nèi)工程，不管場外影響，實行包括設(shè)計在內(nèi)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(wù)水平，在我國現(xiàn)階段主要就只是監(jiān)控支護結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量、工期、進度，而對于設(shè)計監(jiān)理與對住宅及周邊環(huán)境的監(jiān)控尚有一定差距，亟待完善與提高。
5、結(jié)束語
很多建設(shè)單位為省錢不要求施工監(jiān)測，或者雖設(shè)置一些測點，數(shù)據(jù)不足，忽視坑邊住宅的檢測，或者不重視監(jiān)測數(shù)據(jù)，形同虛設(shè)。結(jié)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。為了減少工程事故，有待精心設(shè)計、精心施工、強化監(jiān)理，保護坑邊住宅與環(huán)境，提高基礎(chǔ)施工技術(shù)和管理水平。
