施工監測在深基坑中的應用

牛犇

一、工程概況

1、工程概況

本項目開挖基坑周長約為 710m，坑深約 13.6～20.7m，東側緊鄰蘭州市北濱河路，西側與蘭州市次干路相依，場地南側為已建成的污水處理廠，北側為住宅小區，場地周邊條件復雜，基坑側壁安全等級為一級，安全風險高。

2、支護形式

本項目采用：圍護樁+預應力錨索+噴錨的基坑支護形式。

二、監測的目的

基坑監測的目的主要是監控基坑開挖過程中造成的基坑支護結構本身變形及對周邊重要的地下、地面建（構）筑物、重要管線、地面道路的影響：

（1）將監測數據與預測值相比較判斷前一步施工參數是否符合預期要求，同時檢驗設計所采取的各種假設和參數的正確性，以確定和優化下一步的施工參數，做到信息化施工。

（2）將監測結果用于反饋優化設計，為改進設計提供依據?；庸こ淘O計方案的定量化預測計算是否真正反映了工程實際情況，只有在方案實施過程中才能獲得最終的答案，其中現場監測是確定上述數據的重要手段。由于各種場地地質條件不同、施工工藝不同和周邊環境不同，設計計算中未曾計入的各種復雜因素，都可以通過對現場的監測結果進行分析、研究，加以局部的修改、補充和完善。

（3）為施工開展提供及時的反饋信息。通過監測隨時掌握土層和支護結構的內力變化情況，以及臨近建筑物的變形情況，提供客觀正確的數據，將監測數據與設計預估值進行分析對比，以判斷前一步施工工藝和施工參數是否符合預期值，以確定優化下一步施工參數，以此達到信息化施工的目的，使得監測數據和成果成為現場施工工程技術人員判斷工程是否安全的依據，成為工程決策機構的眼睛。

（4）基坑施工監測還起到檢核和指導施工單位的基坑監測數據的作用，保證整個施工過程中的正常工作。

（5）通過對基坑和周邊（構）建筑物等的監測，及時了解它們的現狀和變形情況，根據現場監測數據與設計值進行比較，當達到或超過警戒變形值時及時報警，必要時采取有力措施確?；又ёo結構和周邊重要建筑物的穩定與安全。

（6）積累工程經驗、監測數據，為今后類似工程設計與施工提供參考數據，為提高基坑工程的設計和施工的整體水平提供依據。

（7）為業主提供及時信息，以便業主對整個項目進行科學化管理。

三、監測項目、頻率

依據設計圖紙文件見，確定本工程監測的主要項目、數量及監測頻率，如下表。施工單位在基坑和使用期內，每天應進行巡視并做好記錄，施工單位巡視頻率為：基坑開挖至開挖完成后穩定前 1次/2天，基坑開挖完成穩定后至底板完成前 1次/3天。

監測報警值應由監測項目的累計變化量和變化速率共同控制;當監測數據達到報警值或變化速率加快應提高監測頻率;當有危險事故征兆時，應實時跟蹤監測;基坑工程監測工作應貫穿于基坑工程和地下工程施工全過程。監測期應從基坑施工前開始，直至地下工程完成為止;觀測數據出現異常，應及時分析原因，必要時進行重測。進行監測項目數據分析時，應結合其他相關項目的監測數據和自然環境、施工工況等情況，考量其發展趨勢，并做出預報。

四、監測項目的實施

1、現場巡視檢查

在對基坑支護工程施工實施監測過程中，主要的工作形式有安全監測、巡視、平行檢驗等，而巡視檢查是最基本、最常用也是最為有效的手段之一。巡視就是施工監測人員對正在施工的部位現場巡視，安全檢查，對自然條件、支護結構、施工工況、周邊環境、監測設施在現場進行的定期或不定期的檢查活動并對施工監測起監督檢查。巡視檢查工作及時、到位、認真，不僅能及時發現和解決問題，而且對安全監測、平行檢驗等起到重要的補充、完善、輔助作用，在取得第一手資料的同時，為監測數據變化的原因取得重要的依據。

巡視檢查內容應包括：

（1）支護結構

1）支護結構成型質量;

2）止水設施有無開裂、滲漏;

3）樁后土體有無沉陷、裂縫及滑移;

4）基坑有無涌土、流砂、管涌。

（2）基坑周邊環境

1）地下管道有無破損、泄露情況;

2）周邊建筑物有無裂縫出現;

3）周邊道路及地面有無裂縫、沉陷;

4）鄰近基坑及建筑物的施工情況。

5）基坑周圍地面堆載情況，有無超堆荷載。

（3）監測設施

1）基準點、測點完好狀況;

2）監測元件的完好及保護情況。

（4）其他巡視內容

根據設計要求或當地經驗確定的其他巡視檢查內容

2、維護樁頂水平位移及豎向位移監測

本項目使用天寶S9 HP全站儀，儀器可自動化監測支護頂垂直與水平位移。后視工作基點計算、坐標平差得出觀測基點平面坐標（橫縱軸沿基坑方向的相對坐標），用全站儀監測觀測點的初始相對坐標（X0，Y0），其中X，Y方向為沿基坑兩面增大方向，設為縱橫軸。監測時儀器自動照準可減小照準誤差。

位移計算：將每次測得的坐標（Xn，Yn）與初始坐標（X0，Y0）相減，既得觀測點相對縱橫軸的位移變化量，既X= Xn-X0，Y= Yn-Y0，觀測點位移僅為面向基坑的一個方向，實際計算時位移值僅為橫縱方向的一個變化量。首次初始數測量時應測三遍以上，當讀數無明顯變化時取其平均數作為初始讀數。

3、沉降監測

參照二等水準測量規范要求，用電子水準儀引測基準點，在此基礎上建立水準測量控制網，臨時水準基點的高程與業主單位提供的絕對水準高程點進行聯測，使測量數據具可追溯性，并保持每月進行復核測量。為確保測量的精度，整個沉降復核測量采用二等水準測量。測量時，固定儀器、固定人員、固定線路，按以下操作要求進行測量：

奇數站：后、前、前、后;

偶數站：前、后、后、前。

2、當線路距離過長，應分段進行測量，減少設站次數，保證監測精度，閉合水準測量按《建筑變形測量規范》JGJ 8-2016中二等沉降觀測精度要求進行測量，各項技術要求見下表。

4、深層水平位移監測

（1）支護結構內測斜管的埋設步驟如下：

1）測管連接：將2m一節的測斜管用束節逐節連接在一起，接管時除外槽口對齊外，還要檢查內槽口是否對齊。管與管連接時先在測斜管外側涂上PVC膠水，然后將測斜管插入束節，在束節四個方向用自攻螺絲或鋁鉚釘緊固束節與測斜管。注意膠水不要涂得過多，以免擠入內槽口結硬后影響以后測量。自攻螺絲或鋁鉚釘位置要避開內槽口且不宜過長。

2）接頭防水：在每個束節接頭兩端用防水膠布包扎，防止水泥漿從接頭中滲入測斜管內。

3）內槽檢驗：在測斜管接長過程中，不斷將測斜管穿入制作好的鋼筋籠內，待接管結束，測斜管就位放置后，必須檢查測斜管一對內槽是否垂直于鋼筋籠面，測斜管上下槽口是否扭轉。只有在測斜管內槽位置滿足要求后方可封住測斜管下口。

4）測管固定：把測斜管綁扎在鋼筋籠上。由于泥漿的浮力作用，測斜管的綁扎定位必須牢固可靠，以免澆筑混凝土時，發生上浮或側向移動。

5）端口保護：在測斜管上端口，外套鋼管或硬質PVC管，外套管長度應滿足以后浮漿混凝土鑿除后管子仍插入混凝土50 cm。

6）吊裝下籠：綁扎在鋼籠上的測斜管隨鋼籠一起放入地槽內，待鋼籠就位后，在測斜管內注滿清水，然后封上測斜管的上口。在鋼籠起吊放入地槽過程中要有專人看護，以防測斜管意外受損。如遇鋼籠入槽失敗，應及時檢查測斜管是否破損，必要時須重新安裝。

7）冠梁施工：冠梁施工階段是測斜管最容易受到損壞階段，如果保護不當將前功盡棄。因此在鑿除上部混凝土以及綁扎圈梁鋼筋時，必須與施工單位協調好，派專人看護好測斜管，以防被破壞。同時應根據圈梁高度重新調整測斜管管口位置。一般需接長測斜管，此時除外槽對齊外，還要檢查內槽是否對齊。

8）最后檢驗：在冠梁混凝土澆搗前，應對測斜管作一次檢驗，檢驗測斜管是否有滑槽和堵管現象，管長是否滿足要求。如有堵管現象要做好記錄，待冠梁混凝土澆好后及時進行疏通。如有滑槽現象，要判斷是否在最后一次接管位置。如果是，要在冠梁混凝土澆搗前及時進行整改。

（2）觀測方法

測斜觀測分正測和反測，先進行正測，再進行反測。測量時，將測斜儀探頭沿測斜管十字定向槽放至測斜管底5～10分鐘，待探頭接近管內溫度后，從底至頂每0.5m測一次數值，得到每0.5m的偏斜量?；娱_挖過程中測量值與初值比較的差值即是每0.5m由于開挖引起的位移量。

測斜觀測時每0.5m標記一定要卡在相同位置，每次讀數一定要等候電壓值穩定才能讀數，確保讀數準確性。

5、錨索軸力監測

（1）使用振弦式傳感器，頻率儀測定的參數為軸力計的自振頻率。錨索軸力計應安裝在錨固墊座上，錨索從測力筒中心穿過，軸力計置于鋼墊座和工作臺之間。

（2）錨索軸力計安裝定位后第一時間測量儀器初值根據儀器編號做好記錄并存檔，嚴格注意保護好儀器的引出電纜。

（3）由于頻率儀在測試時會發出很高的 脈沖電流，所以在測試時操作者必須使測試接頭保持干燥，并使接頭處的兩根導線相互分開，不要有任何接觸，不然會影響測試結果。

6、水位監測

（1）水位點布設

水位點采用降水井量取水位。

（2）測量方法

打開降水井頂蓋，松開水位計電纜線盤，使傳感器和電纜線沿著水位管往下滑至某固定深度，用連接線把水位計電纜線和讀數儀連接起來，打開電源，選擇水位測量，等讀數儀讀數穩定后測存讀數，以后每次測量時，都把傳感器放至該深度。

五、數據整理與分析

監測數據一般是隨時間和空間變化的，一般稱為時間效應和空間效應。及時地用變化曲線關系圖表示出來，使監測成果“形象化”，以便及時發現問題和分析問題。

明挖基坑施工期間一般繪制監測數據隨時間變化的規律曲線——時態曲線（或散點圖），并在時態曲線圖上注明關鍵施工工序等，以便對工程結構的變形、受力狀態進行分析，指導設計和施工。

現場量測過程中按照要求做好巡視記錄并及時整理分析量測數據，繪制的時態曲線如下：

（1）繪制監測變量累計值（P）——時間（t）的時態關系曲線;

（2）繪制監測變量變化速度（△P）——時間（t）的時態關系曲線。

六、監測預警管理

為加強施工過程中安全風險的監控、反饋和管理，施工過程中工程風險安全狀態的預警分為監測預警、巡視預警和綜合預警三類。

1、監測預警

根據設計單位提出的監控量測控制指標，將施工過程中監測點的預警狀態按嚴重程度由小到大分為三級：黃色監測預警、橙色監測預警和紅色監測預警。

（1）黃色監測預警：“雙控”指標（變化量、變化速率）均超過監控量測控制值的70%時，或雙控指標之一超過監控量測控制值的85%時;

（2）橙色監測預警：“雙控”指標均超過監控量測控制值的85%時，或雙控指標之一超過監控量測控制值時;

（3）紅色監測預警：“雙控”指標均超過監控量測控制值，或實測變化速率出現急劇增長時。

2、巡視預警

施工過程中通過巡視，發現安全隱患或不安全狀態而進行的預警。按嚴重程度由小到大分為三級：黃色巡視預警、橙色巡視預警和紅色巡視預警。施工過程中當判斷可能出現預警狀態時，在信息報送的同時，應及時組織分析，加強監測、巡視，進行先期風險處置。當發生施工突發風險事件時，及時啟動相應的應急預案。

3、綜合預警

施工過程中根據現場參與各方的監測、巡視信息，并通過核查、綜合分析和專家論證等，及時綜合判定出工程風險不安全狀態而進行的預警。綜合預警分級按嚴重程度由小到大分為三級：黃色綜合預警、橙色綜合預警和紅色綜合預警。

七、監測信息反饋

根據監測數據分析成果及時進行監控量測信息反饋，對工程結構、周邊環境的安全狀態進行合理、科學評價，并提出相應的工程對策與建議。

施工過程中應進行監控量測數據的實時分析和階段分析：

實時分析：每天根據監測數據及時進行分析，發現工程結構、周邊環境等變形、受力異常應分析原因并提交《工程險情預警報告》或《工程監控信息卡》;第一時間告知各參建單位相關監測信息，為施工決策和方案優化提供科學依據;

階段分析：按階段（本工程按日、周、月計）總結監控量測數據的變化規律，對基坑支護結構狀態進行評價，提交階段分析報告，指導后續施工。

監測技術成果報告主要有：工程險情預警報告（含聯系單）、日報、周報、月報。各類技術報告的詳細情況如下：

1、險情預警報告

反饋時間視工程險情情況。具體內容如下：

（1）現場施工概況;

（2）異常監測值：監測變量的變化速率、累計值、變化趨勢等，按照監測管理等級指標進行工程險情預警;

（3）出現異常監測值的原因分析;

（4）主要結論和施工建議等。

2、日報

每日現場監測工作結束后完成當日監測報表的編制、內審工作，并將電子文檔報送監理單位審查，第二天上午將紙質文檔報送上報監理單位。具體內容如下：

（1）本日現場施工概況及現場巡視記錄匯總;

（2）本日各監測項目的量測數據分析成果：監測變量的增量、變化速率、累計值等，并與監測預警指標比對，確定是否有超過監測預警指標的監測點;

（3）對本日各監測項目應有正常、異常的判斷性結論及施工建議。

3、周報

每周將周報提交各有關參建單位。具體內容如下：

（1）本周現場施工概況、本周現場巡視記錄匯總;

（2）本周各監測項目的量測數據分析成果：監測變量的增量、變化速率、累計值等，并與監測預警指標比對，確定是否有超過監測預警指標的監測點;

（3）對本周各監測項目應有正常、異常的判斷性結論及施工建議;

（4）根據本周監測成果和現場施工實際情況，作出相應的預測分析。

4、月報

每月定時提交月報給相關參建單位。具體內容如下：

（1）監測項目及測點布置圖;

（2）本月現場施工概況;

（3）本月現場巡視記錄匯總;

（4）各監測變量的時態曲線（包含速率時態曲線和累計值時態曲線）;

（5）對本月各監測項目應有正常、異常的判斷性結論及施工建議;

（6）根據本月監測成果和現場施工實際情況，作出相應的預測分析。

八、監測技術管理措施和質量控制措施

（1）實行崗位負責制：監測項目組成員服從統一調配，并在日常監測工作中嚴格按監測方案的要求實施作業，并經常保持與建設單位、監理單位及第三方監測單位的聯系，及時了解場地情況，安排與落實監測工作的步驟，配合監測工作的順利進行。

（2）監測過程的質量控制：作業人員應嚴格按方案要求及相應規范進行作業，發現超出允許誤差時應及時進行復測，超出預警值時及時反饋并加強監測。

（3）文件與資料的管理：監測工作中的相關函件、以及日常監測工作中的內外業資料等應分類裝訂統一管理，提交的監測成果資料應統一格式并進行簽收登記。