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摘要：随着深基坑工程由于建筑规模的扩大，其危险性也随之加大。为使施工安全有所保障，必须启动科学有效的施工安全监测。本文结合某深基坑工程实例，介绍了基坑监测方案与监测方法，确定了监测预警值，并对监测结果及时进行分析，根据监测过程中出现的异常情况发出基坑施工安全预警，实施动态设计与信息化施工，有效地保证了基坑与周边环境的安全。
关键词：基坑工程；施工；监测；进度；分析
引言
近年来，我国深基坑工程施工应用范围越来越广。为了确保基坑设计、施工的可靠性，必须进行现场监测。基坑监测的目的是验证设计基坑工程的科学性和合理性以及施工的可行性和可靠性。其任务是为了确保周边建筑物的安全，及时跟踪掌握在基坑开挖过程中可能会出现的各种不利现象，为设计和施工单位提供信息，以便随时修改支护参数和施工方案，合理安排土方开挖的进度和方式。由此可见，合理可靠的监测方法是确保基坑工程施工安全的重要手段。所以，深基坑工程应加强监测，采用有效的监测方法，实现信息化施工，才能有确保基坑工程施工安全。
1 工程概况
某基坑开挖深度27.4m（局部29m），基坑深度较大，采用排桩进行支护。场地东侧是已建地铁1号线，地铁1号线西线中心距本基坑距离18m，埋深约－15m，不存在锚索施工条件，且地铁变形要求严格，因此，东侧采用控制变形较好的内支撑进行支护；基坑南侧是拟建地铁3号线，地铁3号线北线中心距本基坑距离约6m，埋深约－20m，南侧不具备锚索施工条件，采用内支撑进行支护；基坑西侧和北侧采用锚拉排桩进行支护。
2 监测项目与点位布置
该项目周围建筑物密集，变形要求严格，按设计要求和有关规范规定，基坑安全等级为一级。采用以仪器监测为主，现场人工巡视为辅的全方位立体式的监测方式，时时监控基坑施工的安全状态。
2.1 基坑支护桩水平位移监测
共35个监测点，编号为支护桩K1～K31（K20，K21，K22三点因地铁1号线C出口施工破坏）；内支撑ND1～ND6；反压土台LS5～LS7。
2.2 基坑支护桩竖向位移监测
共32个监测点，编号为支护桩K1～K31；反压土台LS5～LS7。
2.3 周边建筑物沉降监测
共29个监测点，编号为C1～C31（C22和C23已被破坏）。
2.4 灌注桩身倾斜监测
共2个监测点，编号为Q8和Q10。
2.5 降水井（地下）水位深度监测
共12个监测点，编号为J1，J5，J6，J7，J8，J9，J10，J22，J25，J26，J28，J18。
2.6 锚索轴力监测
共5个监测点，编号为支护桩R63。
2.7 内支撑钢筋应力监测
共4个监测点，编号为东北角内支撑G5～G8。
2.8 基坑西侧地表裂缝监测
在基坑西侧支护桩水平位移超过报警值后，作为西侧支护桩顶部位移辅助监测手段，在路面共设置5个监测点，编号为F01～F05。
3 监测方法及监测精度
3.1 水平位移监测
采用徕卡TM50全站仪，测角精度为0.5″，测距精度为0.6mm＋1ppm；按后方交会法和极坐标法对埋设于支护结构上（或建筑物上）的水平位移标志进行观测，每次观测所得的各个监测点坐标与基坑开挖时的初始观测相比较，所得的坐标差即为该监测点在本观测周期内的累计位移值。监测点及控制点均采用特制的观测标志，观测标志上设强制对中标志和专用反射片（不便于布设强制对中标志的位置），保证每次观测均在同一点位上。
3.2 竖向位移（沉降）监测
采用天宝Trimble DiNi03高精度自动安平电子水准仪，其每公里往返水准观测精度达0.3mm，最小显示0.01mm。按环形闭合水准路线进行监测，之所以设计这样的水准观测路线，是因为闭合环水准路线具有多余观测，有利于检测外业观测中的粗差和错误，提高外业观测数据采集的质量和可靠性，同时还有利于数据的严密平差和提高精度。
3.3 支护桩侧向变形（测斜）监测
采用基深CX－3C1测斜仪（测量精度为±0.01mm/500mm），通过摆锤受重力作用来测量测斜探头轴线与铅垂线之间的倾角，进而计算垂直位置各点的水平位移。当灌注桩发生位移时，测斜管也随之变形并发生倾斜变化。将探头在测斜管内自下而上以0.5m间距逐段滑动量测，就可获得每测段的倾斜角及水平位移增量，通过计算可得到任意深度的水平位移。
3.4 地下水位（降水井）监测
采用钢尺水位计测得地下水位与管顶的距离，将开挖过程中地下水位与基坑开挖前地下水位高度进行比较，得到开挖过程中基坑周边地下水位的变化情况。
3.5 基坑桩体内力监测
内支撑钢筋应力监测均采用振弦式钢筋计及数字式频率仪，量程：1.2F（设计力），分辨率≤0.2％（F.S），精度±0.5％（F.S），将钢筋计布置在支护桩及支撑梁左右上下两侧主钢筋上，布设好后用频率仪中的F2进行测试是否完好，对以后每次监测的数据使用论证通过的专业软件对数据进行处理。
3.6 锚索轴力监测
采用振弦式锚索测力计及数字式频率仪，量程0～500kN，综合误差＜1％（F.S），测力计安装完成后采用频率仪读取一个平均数作为基准值，对以后每次监测的数据使用论证通过的专业软件对数据进行处理，处理后的数据以基准值为标准得出结论。
3.7 地表裂缝宽度监测
采用简易的裂缝宽度测量方法，在裂缝两侧用膨胀螺丝作为标记，用游标卡尺量测，测量精度0.02mm。
3.8 允许值及报警值
根据基坑支护设计要求，结合工程实践经验，对该工程监测项目提出的报警值见表1。其预警值大约为报警值的80％。
4 监测结果及分析
典型的监测曲线如图1～图7所示。
4.1 基坑支护桩水平位移和竖向位移
从图2和图3可以看出，东侧反压土台只有LS6点变化明显，水平位移和竖向位移均超过报警值。在2016－02－25水平位移急剧增加，经查实LS6棱镜杆在最近两次观测前被人为原因掰动弄歪，导致位移观测值急剧变大。其次，在反压平台上进行混凝土破除以及土方翻挖等施工，也是导致该点变形较大的主要原因。
基坑西侧K1和K6水平位移监测点累计值也已超过预警值25mm，截止2016－03－08K1累计变形值27.07mm、K6累计变形值25.52mm，但还未超报警值，并且此后变形还在缓慢回弹，说明该点变形还处在可控状态。分析西侧产生变形的可能原因：
（1）基坑开挖到现状时间很久了，支护体系是有时效性的，设计时长是多久，支护体系是否失效等，从监测的数据和现场肉眼巡视看不出大的问题，从下面的支护桩和锚索的监测结果来看，其支护结构的应力变形均正常。
（2）从图6可以看出，J1，J8和J9三处降水井水位一直降不下去，J1井水位高距离地面16.5m，J8井水位高距离地面15m，J9井水位高距离地面18m，西侧其余井在21～25m之间（尤其是J8井长时间处于没有降水状态，维修过几次，但效果不明显，不知道是否是J8井堵塞严重抽不上来水，还是其他什么情况，建议换新泵）；其次，18～36号支护桩之间有渗水，倒流孔没出水，而多数从腰梁间渗水出来，一并检查西侧的公厕和排水沟（包括靠墙边的）是否漏水，对漏水处进行封堵，所以地下水位偏高可能是K1和K6点变形较大的主要原因。
4.2 周边建筑物沉降
沉降数据为正是下沉，为负则上升。从图4可以看出，C2在2016－03－21突然急剧上升，经查实是人为碰撞导致本次速率超限，致使上升9mm。其余各点数据均在正常范围之内。
4.3 灌注桩身倾斜
从图5可以看出，桩身水平位移均在正常范围之内，没有形成明显的滑动面。
4.4 降水井（地下）水位深度
从图6可以看出，J1，J8和J9三处降水井水位偏高，在15.0～18.0m之间，其余井位降水效果较好，水位在21～25m之间。
4.5 锚索轴力
从图7可以看出，MS－2＃测点（R63＃桩第二排）目前锚固力为288.6kN，该监测点基本稳定。
4.6 内支撑钢筋应力
从图8可以看出，G6测点目前最大受力绝对值是－5.63MPａ，变化量较小，该监测点基本稳定。
4.7 地表裂缝宽度
裂缝宽度增大数值为正，减小为负。从图9可以看出，地表裂缝宽度增大不到1mm，远小于报警值。
5 结束语
总而言之，在深基坑施工中对其进行安全监测是保证工程质量和工程安全的有效手段，也是施工检验理论的重要手段，在施工中必须严格遵守施工章程，做好监测工作。本基坑工程施工中设置支护桩变形、周边建筑物沉降、降水井水位、锚索轴力、内支撑钢筋应力及地表裂缝宽度等监测项目，时时监控基坑的安全状态。结果表明，基坑个别点的变形值超过报警值，但基坑整体上仍处于安全可控状态，鉴于此，建议今后的深基坑施工应对重点部位加强监测，以有效确保基坑工程的施工安全。
参考文献：
[1] 李建锋.深基坑工程施工安全监测与预警[J].建材发展导向：下.2016，14（1）
[2] 邓岳飞.深基坑工程施工安全监测与预警[J].工程技术：全文版.2016（1）：00144-00145
[3] 刘铎.深基坑工程施工安全监测与预警[J].建筑•建材•装饰.2016（12）：00144-00145
论文作者:冯剑辉
论文发表刊物:《基层建设》2017年5期
论文发表时间:2017/6/22
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