建筑深基坑监测技术及其应用问题分析

◎张雪霞

针对深基坑工程进展全方位的监测，及时发现施工中存在的各类隐患，可以保证施工的顺利开展，进一步增强工程整体的稳定性。在具体深基坑施工过程中，通过对工程开展实时监测，根据监测结果进行评估，对存在的问题及时进行处理，可以防止发生安全事故，进一步保证工程的质量和安全。

一、建筑深基坑监测目的及原则

1.监测目的。

深基坑开挖作业时，施工人员通过密切监控，并针对基坑周边环境开展实时监控，及时发现工程存在的安全隐患。并通过对施工全过程的有效监测，掌握支护结构和整体结构变形问题，对结构的稳定性进行判定，并开展实时评估，从而为后续施工提供必要的参考，针对不合理的部位及时修正。而且通过开展监测，还能够为相类似工程提供有效的借鉴。

2.监测原则。

深基坑监测应贯穿于工程的全过程中，在具体监测过程中，通过针对结构变形开展连续性的监测，详细记录工程的具体情况，使工程建设过程中有持续的观测资料。遇到突发自然灾害时还要增加监测的频率，防范安全事故。具体要根据结构变形状况调整观测频率，当结构变形趋于稳定时，宜适当增加观测频率。而且为了保证监测结果的准确性，还应采取相同的监测仪器，并由同一工作人员实施具体的测量，以此来保证监测结果的质量。

二、深基坑工程监测流程

1.布设基坑监测测量点。

在进行监测测量点布设时，需要结合工程的实际情况，同时还要考虑到基坑开挖过程中会引起的应力区域分布变化情况，通过选择适宜的位置进行监测测量，可以保证监测数据能够真实反映出基坑变形和应力状态的变化情况及对外部环境的影响。具体在开挖作业前，需要根据不同开挖段建立具体的监测点，并对基坑强度进行了解，及时反馈基坑的稳定性。

2.工程应用。

具体要以工程设计要求为基础，将测斜仪安装在基坑周围，同时还要布设墙体位移监测点，并通过安装压力监测仪。在测斜管埋设施工时，应提前进行组装，再做好连接工作，然后再将其固定在钢筋笼上。通过对导向槽的方向进行校正，保证导向槽与边缘保持垂直或是平行，导向槽宜与钢架一起设置。在混凝土浇筑作业开始之前，宜在管道底部涂一层清水，避免测斜管在混凝土浇筑作业时出现漂浮问题，同时也能够防范水泥砂浆流入到管道中。利用镀锌钢管覆盖管的上部仪表，并焊接在钢筋笼上并做好封闭处理，保证管的口部不被损坏，利用水泥砂浆对测斜仪管进行填充处理。通过对支撑轴力实施监测，可以对基坑开挖过程中支撑轴力状态及结构有更好的了解。同时还要通过频率测量对钢筋流量计的频率进行测量，根据测量的频率完成曲线校准。将隔板的每个观察点都放置在上推力梁上，在基坑深度距离3 倍范围之外设置基准点。

3.报警值监控。

在深基坑监测工程实施过程中，报警值监控是较为关键的一个环节，具体应结合深基坑支护和现场环境来确定预警值。警告值确定时要综合考虑到建筑安全和建筑经济。警告值过于严格时，会对施工进度带来不利影响，警告值过低时，也会给支撑的稳定性和结构的安全性造成威胁。在实际设置警告值时，宜根据基础轴支撑进行计算，地下管道及其他特殊保护装置的警告值要保证在合理范围内。具体要根据设计要求对警告值进行调整，同时还要结合建筑物变形承载力对预警值的标准范围进行检查，使其与当前施工要求相符。监测频率则要根据施工情况来确定，一般在开挖过程中每天监测一次，监测超过预警值时，则要开展深入监控。一旦有事故发生迹象，则要开展持续监控并采取有效的预防措施。另外，为了保证基坑施工的安全性，还要加大基坑监测力度，及时向施工设计人员反馈监测数据，确保预警值与施工要求相符。

三、基坑工程监测项目及监测点的布设

深基坑开挖过程中会对周围建筑物及构筑物带来一定的影响，通过对基坑周围环境开展监测，可以有效保证基坑开挖过程中周围环境的安全性和可靠性，因此要合理确定监测的内容。针对具体的基坑工程，具体监测内容要根据工程的实际特点来确定。通常情况下需要考虑到工程规模、重要程度、施工场地地质及业主经济情况等。并结合工程的实际情况，考虑到支护结构自身的薄弱处合理布置监测点，并重视基坑开挖和地下室施工过程中对周边环境的监测。

1.周围及相邻环境的影响程度设监测点的布置。

水平位移监测点设置在周围建筑处地面和墙上，道路监测点则要尽量设置在管线设备的管线中和阀门上。由于围墙对基坑变形十分敏感，因此宜将观测点设置在基坑四周及中间的围墙上。基坑监测基准点则要选择不受开挖影响的区域范围内为宜。

2.支护结构变形监测点的布置。

具体应沿支护桩以15～20m 间隔为宜设置观测点，而且监测点还要随着圈梁同时进行浇铸，钢筋埋入深度宜保持在30～40cm 范围，外露1～2cm，同时还要在顶中设置十字丝标志，各点与槽边的距离宜控制在1m 左右。沿基坑周边布置基坑边坡顶部的水平位移监测点，在基坑周边中间和阳角处也需要布置监测点，监测点之间的间距以不超过20m 为宜，每边监测点数目也要保持在3个以下。沿围护墙的周边布置围护墙顶部的水平位移监测点，围护墙中部和阳角处也应布置监测点，间距和数目与基坑边坡顶部水平位移监测点一致。

四、深基坑监测新技术

1.信息化监测技术。

信息化监测技术是以基坑工程为基础，通过将监测到的结构变化信息、岩土结构变形信息与设计和勘察相结合，通过对工程设计和施工进行合理性分析，并进一步分析岩土力学参数，从而对工程开展有效的预测，为施工组织和施工方案优化打下良了的基础。并以此为基础，利用信息化技术指导后续开挖作业，全面提升基坑的有效性和安全性。在信息化监测技术应用过程中，其涉及的学科较广，内容十分复杂，这也导致在当前深基坑工程中信息化监测技术应用仍不完善。但随着时间的推移，通过积累大量的经验和资料，再加之信息化监测技术在应用过程中不断优化和改进，深基坑信息化监测工作必然会取得良好的成效。

2.自动化监测技术。

在基坑工程中应用自动化监测技术，可以实现人力、物力及财务的节约，进一步提高工程的质量和安全。但我国自动化监控技术发展相对缓慢，近年来计算机控制技术、GPRS 技术、无线传感技术和微波通信等技术的联合应用，构建起基于GPS和多天线边坡的远程自动变形监测系统，可以进一步提高基坑施工监测的整体水平，保证基坑施工的安全。而且随着科学技术的发展，自动化监控技术也加快了智能化和集成化的发展。

3.光纤传感器监测技术。

在基坑施工中应用光纤传感技术，不仅能够防范电磁干扰，还能够构建起完善的监控系统，全面提高监控工作的整体质量。在光纤传感器监测技术实际应用过程中，可以将光纤传感器嵌入到钢筋混凝土中，开展动态和实时的监控，能够全面提高监控的整体效果。但在实际应用过程中仍存在一些不足之处，特别是钢筋混凝土会对感应器造成损坏，导致其无法正确使用。因此需要加大光纤传感器监测技术的研究力度，推动其快速发展和大范围的应用。

五、深坑基监测技术在工程实施中的具体应用

1.深基坑位移监测。

在深基坑开挖施工过程中，深基坑位移监测是较为关键的一项技术，针对开挖过程中的水平位移实施测量，以此来提高施工效率。但在实际深基坑开挖作业过程中，由于受场地和施工人员素质等因素的影响，则要结合实际情况采取有效的措施。具体要提前勘察现场环境，利用全站仪对施工中存在的隐患进行监测，并针对存在的问题采取有针对性的方法进行处理。监测人员需要在施工过程中观测基坑开挖后土层位移变化及稳定性，并对深部结构和周围环境进行有效了解。在针对特定方向上的水平位移测定时，可以采用视准线法、小角度法和投点法等，针对监测点任意方向的水平位移测定时，宜结合可视监测点的分布情况选择前方交会法、自由设站法和极坐标法等。对于基准点与基坑之间距离较远的情况，可以采用GPS 测量法或是三角、三边、边角测量与基准线相结合等方法。利用几何水准或是液体静力水准等方法监测竖向位移，坑底隆起则可以设置回弹监测标，利用几何水准与传递高程的辅助设备相配合完成监测工作。监测围护墙体或是坑周土体的深层水平位移时，可以通过将测斜管预埋在墙体或是土体中，利用测斜仪对各深层处的水平位移进行观测。基坑开挖过程中，支护结构内力变化的监测，可以将应变计或是应力计安装在结构内部或表面，土压力则要使用土压力计进行量测，具可以在采用埋入式或是边界式埋设土压力计。监测地下水位时则要将水位管设置在孔内，利用水位计完成测量工作。利用专用锚杆测力计进行锚杆拉力量测。

2.沉降监测。

基坑施工时塑性形变和断裂现象较为常见，一旦沉降或是塌陷问题较为严重时，易引发安全事故。这就需要在施工前做好各项准备工作。通过在施工现场设置围护结构、安全出入口及排水系统等。地下水位监测时当出现一定程度塑性形变或是断裂现象时，则要采取有效的措施进行防护，并根据记录的数据开展分析，保证工程建设进度和施工的稳定开展。

3.坑外坑内水位监测。

通过监测桩顶土体整体位移，可以有效控制基坑周围的环境，保持基坑外地表面的稳定性。由于深基坑开挖作业过程中钻孔灌注桩施工技术应用较为普遍，但受制于地质条件和地下水影响，该技术在应用过程中对质量具有较高的要求。而且为了保证地下水位的稳定性，宜针对地下水开展有效的监测。具体要通过对孔埋设深度、桩底标高和土体高度的测量确定水位情况，并与现场实际情况及地下管涌观测点的位置相结合，有效对渗流现象进行观测，并采取有效措施来防止基坑周边建筑结构出现沉降或是坍塌等问题，因此在深基坑施工过程中，宜针对坑外坑内水位实施定期监测。

4.土体深层水平位移监测。

深基坑开挖作业过程中避免不了会出现变形问题，这也会对施工安全及地下建筑结构的稳定性带来较大的影响，因此应重视开挖深度监测。一旦发现地下水位存在异常情况，则要及时查明原因并采取有效措施加以解决。对于地下水较浅且深度较大及场地条件变化大的情况，则要采取有效措施消除隐患。基坑开挖至设计荷载后，则应利用抗变形材料添加至土体中，提高土体的稳定性，避免沉降问题引发的安全事故。

5.支撑轴力监测。

深基坑工程实施过程中，支护稳定性对工程的顺利开展至关重要，这其中支撑轴力是直接关系到支护稳定性的重要因素，因此要针对支撑轴力进行分析，从而为施工提供必要的参考。具体要通过合理布设位移观测点，并与工程实际情况相结合，选择适宜的位置布置沉降监测点、水位位移测量仪器和水准仪等设施，并利用全站数据采集系统实时完成数据上传，以此来对现场的具体情况进行判断，一旦发现异常情况，则要针对具体情况制定切实可行的方案进行处理。对于支护结构变形情况，需要采取相应的措施保证支护结构的稳定性，确保支护结构能够充分发挥其实际作用。

六、深基坑监测的注意事项

1.保证监测设备的性能。

深基坑监测不同于其他工作，需要在不同时间实时开展监测，而且监测结果也呈现出动态性和变化性的特点，因此要保证监测结果的及时性，这样才能满足项目的具体要求。在实际深基坑变形监测工作开展过程中，要求监测设备要具备快速和及时性。但由于大部分建筑工程都是在室外进行施工，不同地区气候特点各异，这也要求深基坑监测设备要能够应对各种恶劣环境，从而保证监测工作的有序开展。相较于普通测量工作而言，基坑支护结构变形监测对精度和稳定性具有更高的要求，需要严格控制误差，这也对测量仪器的精度提出了更高的要求。在针对深基坑变形监测过程中，则要选择高精度的测量设备，而且在测量过程中要将误差控制在最小范围内，确保测量结果的准确性。

2.变形值精度。

深基坑变形监测过程中，由于得到的值并不是给定时间对奕的变形值，具体要通过量测相对的变形差值。而且为了达到相同的精度，需要保证两次测量监测结果误差值一致，这样监测数据才更为有效。因此要提高监测设备精度的基础上，还要重视监测人员专业技能和实际操作能力的提升，这样才能确保深基坑变形监测值的可信度，从而为工程施工提供重要的依据。

3.深基坑变形监测。

在传统深基坑变形监测工作中，通常会使用全站仪并采取极坐标法、视准线法、小角度法和三解高程等实施监测，而且以人工监测为主，一些工程受制于监测频率或是空间限制，也会使用测量机器人实施自动测量。近年来物联网的快速发展，倾角仪、激光测距仪和二维面阵位移计等在不同基坑监测中开始使用，有效的弥补了传统监测方法的不足，保证了监测结果的及时性。

4.监测误差。

监测误差是深基坑监测过程中较为常见的问题，导致误差的原因较多，但多与特定条件和不同类型监测方法有关。当前深基坑监测方法多为静态形式，通过在短时间内量测监测对象，只与深基坑的现状相匹配。但由于深基坑处于各种压力作用下，压力随时变化，这也存在数据突变的情况，从而导致误差识别难度增加。随着自动化监测技术的应用，数据会更加丰富，通过识别数据误差，挖掘出有用的信息，使监测数据与工况变形趋势相匹配，实现对监测误差的有效控制。

5.改进的数据跟踪方法。

在深基坑监测工作过程中，要求动态匹配具体情况和开展监测，并保证监测的实时性。应用新型自动化监测技术可以有效的解决动态监测和静态监测不协调的问题。特别是随着互联网的发展，大数据的广泛应用，针对于深基坑的监测图像和结果能够动态模拟，可以实时对深基坑变形的各个阶段及变形情况进行监测。根据监测数据可以对监测结果进行预测，并对后续水平位移、水土压力和沉降变形等变化趋势进行准确预测。在深基坑监测发展方面，动态方法必然成为必然发展趋势。

七、结束语

深基坑监测技术具有较强的综合性，而且涉及到较多的学科。在深基坑监测工作开展过程中，需要确保针对整个项目的全过程开展整体监测。在实际深基坑监测工作中，应提前做好各项准备工作，并与工程实际情况相结合，制定具体的方案和措施，及时对数据开展分析和反馈，通过现场实测数据来及时改进深基坑监测工作中存在的不足，确保深基坑监测技术的应用能够与工程项目预期的目标要求相符，进一步保证深基坑工程的稳定性、安全性和可靠性。