建筑工程项目深基坑工程监测措施

2024-05-17袁斌

建筑与装饰 2024年8期

袁斌

上海永固检测技术有限公司上海 201901

引言

当期建筑工程中深基坑变形、沉降问题十分常见，严重影响了建筑结构的安全性。为发挥深基坑在建筑结构体系中的作用，施工过程中有关人员需根据基坑特点及结构要求，合理选择深基坑施工方案，构建合理的支护体系。即使当下的深基坑施工技术越发成熟，但在深基坑施工中的质量与安全问题时有发生，为减少这些问题，有关人员需引入现代化监测技术，合理监测各项参数，以判定深基坑性能。未来的建筑工程项目中有关人员需继续研究基坑监测的新技术，以提高监测水平。

1 建筑工程项目深基坑工程监测的必要性

深基坑施工的风险性决定了监测的必要性和重要性。不同于地面结构，深基坑处于基底标高与平面以下的位置，伴随着施工作业的持续开展，地下地质、水文对深基坑的结构扰动较大，无法保障深基坑的结构安全。深基坑工程的区域性特征显著，在不同区域的土层、水文条件各有不同，经常面临相对复杂、多变的作业环境，再加上开挖量大，也增大了基坑结构风险。另外，深基坑施工作业中常常面临各个方面的不确定性因素，如地下水位急剧上升、土体压力异常增大，都影响了正常施工。正是由于深基坑施工的这些固有特性，相关人员必须加强监测，应用多样化手段与现代化技术，以得到更为完整和准确的监测结果。通过在深基坑工程现场开展施工监测，可有效预防施工作业风险，保障施工安全，达到施工目标。结合大量的工程经验，深基坑监测对预防变形、沉降等具有显著作用，具体的工作中有关人员需依据深基坑特点，合理配备现代化监测设备，并在现场选好监测点，在每一测点采集深基坑关键参数，整合全部的监测数据，将此数据与正常数据相对比，在无异常的情况下正常开展后续的施工任务，否则，需参考深基坑监测结果，调整施工方法，以增强深基坑稳固性[1]。

2 工程概况

某大型商业建筑，其地理位置优越，位于中心城区，系原有建筑拆除重建而来。在新建过程中，考虑到对深基坑施工的要求，暴露了原有的基坑基础，在此基础上适当扩大了基坑面积，深基坑开挖期间开挖面积高达6010m2，开挖深度为26.8m。相关人员为保障此深基坑施工作业的高效开展，进入现场展开了一系列调研，发现此工程现场的环境复杂，现场分布有不同类型的管线，且这些管线之间存在一定的交叉现象，还分布有其他的市政基础设施。在深基坑现场地下水位频繁变化，严重干扰了深基坑结构，是需要重点监测的内容。

3 深基坑工程监测措施

3.1 桩顶水平位移与沉降监测

3.1.1 布设监测点。为通过实时监测获取桩顶水平位移、沉降值，分析这些指标是否与设计标准相一致，施工人员可在监测沉降值的同时监测位移值。根据深基坑面积及结构特点，在桩顶设置测点，数量为22个。为保障监测点布置的合理性，以降低监测误差，遵循“视准线法”布设测点，精准控制每一测点的位置[2]。现场操作中在基坑每一侧边坡坡顶1～-1m范围内设置1条视准线，每一监测点均处于这一视准线上。相邻测点之间相距10～20m不等，可根据施工情况合理调整。

3.1.2 监测方法与周期。此次位移与沉降监测作业中，将视准线、钢钉间隔距离作为初始数值，选取经纬仪四次正倒镜读取数值的中数，在现场进行两次以上的初始值测量。基坑边坡水平位移值是初始值和实际测量值二者间的差值。如基坑开挖深度在2m以内，施工人员在现场直接确定测点，并确定初始值。进入深基坑施工作业以后，监测频次明显增多，应保持1d1次的监测频次。一旦深基坑施工过程中产生了肉眼可见位移现象，或者出现了特殊情况，需缩短前后监测的时间间隔，几小时监测一次。当现场边坡处于相对稳定的状态下时，3～5d可开展一次监测任务。

3.1.3 位移预警。综合本工程项目的规模及建设情况，深基坑是一级基坑，坡顶水平位移的预警值为2‰基坑深度，绝对值为25～30mm，变化速率每日小于2～3mm。桩体深层部位的水平位移监测预警值为（0.6）‰相对基坑深度，绝对值为45～55mm。坡顶沉降监测中预警值为（0.1～0.2）‰基坑深度，绝对值为10～20mm。

3.2 桩身变形监测

深基坑工程中桩体能加固结构，改变基坑性能。但结合桩体施工情况，桩身变形问题时有发生，影响了结构安全。为提高结构整体性能，施工人员在现场也需按照行业规定完成桩身变形监测任务，依据监测数据与标准值的对比，判定是否存在桩身变形问题，及时采取纠偏措施。在测定桩身变形时，施工人员需配备测斜仪，用该仪器测定桩体深层的水平位移值大小。在前期的准备阶段，施工人员需配备特定规格的PVC测斜管，将其牢固固定于钢筋笼上，预埋测斜管。测斜管埋设是否遵循了操作规定，决定着监测精度。为此，在埋设测斜管时必须遵循相应的操作规定：测斜管内部需放入2组纵向导槽，纵向导槽相互平行，测斜管在钢筋笼上应牢固，不得松动；预埋测斜管之前，上下管必须完全对齐，在密封接口部位需进行管口的封闭处理，避免监测过程中杂物进入管内；测斜管与钢筋笼应配合工作，二者的长度相同，并且测斜管必须要竖向铺设。其中1组导槽和预测量方向应当相同，并呈平行关系；在深层水平位移基准点处于上侧管口部位，每一次按照规定完成了测斜任务后，都需要立即测定管口坐标值；测斜仪植入测斜管底部的时间达标后再正式开始测定相关数值，一般此时间段为5～10min，通过控制此时间间隔，能最大程度上减小探头与管内的温度差异，每一个监测方向上正、反各组织一次测量操作；此工程中测斜管总数为10根，分别布设在不同的位置[3]。

3.3 支撑轴力、地下水位

对于本深基坑工程，支撑轴力与地下水位均会影响深基坑结构的稳定性，为减小这些影响，有效应对基坑变形等问题，施工人员在现场也需按照相应的要求做好监测工作，监测支撑轴力、地下水位的变化趋势及规律。在测定支撑轴力时，在混凝土支撑表面的具体位置需规范安装应变计，在后续进入施工阶段后，由应变计自动采集支撑轴力数据，并实时存储。为发挥应变计的功能优势，所选定的应变计的各项参数均应达到相应的规定。监测过程中为确定初始值，相关人员在张拉锚索之前采取恰当的处理措施。进入监测状态后，有关人员需密切关注支撑轴力值的变化趋势，判定轴力、桩体是否存在异常情况，分析其变形趋势及规律，依据测定结果分析边坡稳定性是否符合标准。

在监测地下水位的上升、下降，以及其变化对深基坑结构的影响时，企业需定期安排专人测量降水井水面高度，并在测定的过程中记录各项数据，必要情况下展开一定的数据分析。如依据数据判定深基坑现场存在漏水或者透水情况，需及时将问题上报有关部门，由不同部门就实际问题展开讨论，协商制定解决措施。

3.4 监测周边建筑物与地表沉降

3.4.1 监测内容及目的。参考行业规范，深基坑工程的监测中对周边建筑物及地表沉降的监测也十分关键，主要是因为深基坑施工作业可能影响周边建筑的稳定性，使周边建筑存在或大或小的地表沉降现象。为预防这一现象，将沉降控制在正常范围内，在现场需动态监测周边建筑物的沉降值。具体的监测中应包含基坑周边的位移、沉降，根据测定结果与设计值的对比，即可判定基坑状态，以及其对周边建筑的影响，帮助有关部门严格参照这些监测数据，合理调节施工参数与方案。在工程现场，需要监测的对象主要包括：桩身倾斜度测量，一共设置4个监测点位；桩顶的位移和沉降量检测，控制水平间隔距离在10m左右；地下水位变化情况的检测，一共设置4个测量点位；周围建筑体的沉降情况以及巡视监测[4]。

针对地下管线的监测，是为了评估深基坑施工中地下管线的安全性。具体的监测过程中需获取周边土体、水位及保护对象的应力、应变参数，与此同时分析工程环境变化因素的趋势，综合分析地下管线的可靠性、安全性。如监测过程中存在同时有应力及变形异常的地下管线，应结合实际情况做好保护。

3.4.2 监测方法。在进行监测工作时，所有基准点都是通过国家一等水准测量法测得的结果，这一测量过程中相关人员需规范测量步骤，控制偏差。测量沉降点时采用国家二等水准测量法，高差误差、相邻基准点高差误差分别在1mm、0.5mm以内。

在监测水平位移、沉降值时分别应利用全站仪、水准仪与钢尺来实现，遵循这些仪器与工具的使用标准。

地下管线监测时，应选择基坑工程两侧最靠近工程范围的地下管线，在其上设置沉降监测点，测点设置在外形突变位置，相邻测点之间的距离不可过大，以通过此方式了解地下管线各部位的不均匀沉降情况。测点采用“L”形标志，先利用冲击钻钻孔，后埋入标志，用水泥做好密封与加固处理。监测过程中设置独立高程系统，在远离开挖区域100m的地方设置两组稳固水准点，利用高精度水准仪按照国家二等水准测量规范往返求出四点高差，也就是变形监测的高程监测点。

3.5 基坑监测分析及结论

3.5.1 立柱竖向位移。立柱竖向位移对支撑轴力的影响较大。为评估立柱竖向位移是否符合施工要求，应从市场上配备TFL-S-NMxx系列振弦式混凝土应力计，此应力计的工作原理及功能决定了其能承受特定的压力及径向作用力。为发挥应力计在计量方面的作用，将其牢固焊接在钢筋笼的内侧位置，并对称安装在护坡桩的28m、23m、8m位置，后续当应力计采集到相关的数据后，可自动参考行业规范展开一系列计算与分析。由于坑底隆起估算与立柱沉降估算相对困难，在分析立柱是否存在竖向位移时，有关人员需整合前期所得到的测量结果，并进行一系列分析与计算。根据工程经验，在基坑开挖作业之前，降水引发了局部土体固结现象，土体存在些微沉降，在此影响下立柱也同步产生了一定的沉降；随着后续基坑开挖深度的增大，基坑隆起量进一步增大，引发了立柱上浮，立柱隆起最大值为15mm。结合大量经验，立柱因基坑隆起而产生的上浮属于正常情况，当其上浮量在正常标准内，则说明了基坑的安全性。本项目中立柱上浮值处于正常范围，说明其立柱竖向位移可控，基坑相对安全[5]。

3.5.2 地下水位。依据现场情况分析，基坑开挖到10.5m时，基坑水位无明显波动，基坑开挖到承压水层时，部分降水井的涌水量异常大，开始抽水，水位频繁变化，此后水位逐步下降，基坑底板局部主体作业中，地下水位27.77～30.9m反复震荡，且稳定在这一区间。综合整个作业过程中的地下水水位监测，发现水位呈非线性变化特点。

3.5.3 基坑顶部水平位移。在基坑开挖作业的最初阶段，基坑顶部的位移异常小，随着开挖深度的增大，顶部位移呈增大趋势，但不同测点的位移值各有不同，主要受现场环境和作业情况的影响。