摘要：建筑深基坑工程，由于受到地质水文条件的影响，在施工的过程中，经常出现各种不确定因素，对工程的质量、安全、进度产生或多或少的负面影响。为此，深基坑工程在施工期间需要做好现场的监测工作。本文将以某深基坑工程为例，在了解该工程地质条件和水文条件的基础上，针对工程探究现场监测工作，并提出一系列的现场监测工作建议。
关键词：深基坑；意义与方法；动态监测；信息化管理
1前言
随着城市建设的发展，基坑施工的开挖深度越来越深，由于地下土体性质、荷载条件、施工环境的复杂性，对在施工过程中引发的土体性状、环境、邻近建筑物、地下设施变化的监测已成了工程建设必不可少的重要环节。对于复杂的大中型工程或环境要求严格的项目，往往难从以往的经验中得到借鉴，也难以从理论上找到定量分析、预测的方法，这就必定要依赖于施工过程中的监测。
深基坑工程除了进行常规项目监测外还要对基坑周边环境进行监测，预警并防范过大位移、变形与工程事故的发生，更为重要的是通过监测实现整个基坑工程的信息化施工，并及时洞察基坑工程在开挖过程中的稳定性及其变形规律，为后续工程建设提供借鉴，因此深基坑工程监测的意义主要有如下几方面：
1）为施工开展提供及时的反馈信息。根据监测分析结果调整施工参数,必要时,采取附加工程措施,以此达到信息化施工的目的,现场施工管理和技术人员根据监测数据和成果判别工程是否安全。
2）作为设计与施工的重要补充手段。设计计算中未曾考虑的各种复杂因素,都可以通过对现场监测结果分析加以局部修改和完善,即将施工监测和信息反馈看作设计的一部分,使前期设计和后期设计互为补充,相得益彰。
3）作为施工开挖方案修改的依据。根据工程施工的结果来判断和鉴别原设计方案是否安全和适当,必要时还需对原开挖方案进行局部的调整和修改。
4）保证基坑支护结构和相邻建筑物的安全。只有对基坑支护结构、基坑周围的土体和相邻的建筑物进行全面、系统的监测,才能对基坑工程的安全性和对周围环境的影响程度有全面的了解,以确保工程的顺利进行,在出现异常情况时及时反馈,并采取必要的工程应急措施,甚至调整施工工艺或修改设计。
5）积累经验以提高基坑工程的设计和施工水平。基坑现场监测不仅确保了基坑工程的安全,在某种意义上也是个实体试验,所取得的数据是结构和土层在工程施工过程中的真实反映,是各种复杂因素影响和作用下基坑系统的综合体现,因而也为该领域的科学和技术发展积累了第一手资料。
2 案例工程基本概况
某深基坑工程位于自然地面以下的12.0m位置，大约高程为40.0m，该基坑的开挖，从其坑壁可以判断存在杂填土、淤泥、黏土、淤泥质粉质黏土，其中杂填土由建筑垃圾、砂、砾等组成，尽管分布在局部，在由于缺乏比较好的力学性质，在一定程度上影响了地基的承载力，而淤泥呈黑色流塑状态，不仅分布不稳定，而且厚层的变化大，被视为不良软土层，需要在后期施工中进行软土处理。至于工程的水文条件，经勘查发现基坑施工区域有上层滞水和孔隙承压水两种，前者滞留在基坑上部的人工填土当中，水位决定于大气降水和地表排水的强度，也是基坑内部积水的主要来源，而后者以地下水为主，要求在施工期间采用深井降水的措施，否则可能会产生上浮力，并腐蚀施工区域的钢筋混凝土。
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3 案例工程施工期监测管理工作
3.1 工程监测内容
深基坑施工，支护结构破坏、基坑塌方、基坑开裂等工程事故，从侧面要求在施工期间实行全过程监测预报，以便保证基坑施工的安全。
（1）了解基坑施工现场及周边环境的动态变化情况，以便掌握施工现场安全事故发生的薄弱点，同时也是基坑开挖方案制定的依据，以此对深基坑工程施工做出安全性评估，能够有效做出工程事故预警。（2）结合监测技术的优势，在深入分析工程施工水文地质情况的前提下，对监测工作展开统筹安排，及时反馈施工的情况，以及根据反馈的信息提前做好突发事故的补救措施，这也是监测工作信息化管理的具体表现。（3）在监测工作开展的同时，广泛积累监测资料，为日后类似工程提供技术数据和积累工程经验，以及提供施工监理的借鉴指导。目前深基坑工程采用信息化监测管理方式，涵盖了设计和施工工作领域，旨在让设计和施工工作更趋合理性。
3.2 基坑测点埋设监测
由于案例工程基坑施工范围广，工程采用分区施工的方式，与监测工作配合，将工程分为多个施工区，并汇总深基坑监测的内容：采用电子水准仪、全站仪、测斜仪、水位测量仪、钢筋计、轴力计等，分为在冠梁内、支撑、立柱、地表、围护墙、地下水、混凝土支撑、钢支撑等位置布置测点，以便确定冠梁水平位移、支撑沉降、立柱水平位移、地表沉降、围护墙深层水平位移、地下水位、混凝土支撑轴力、钢支撑轴力等，其中量测的频率根据工程的实际需求而定。另外，针对围护结构水平位移、围护结构变形、地面沉降等问题，要求采用电子水准仪、测斜仪、测斜管、电子水准仪等测试仪器，分为在围护结构上端部、围护结构内力、围护结构周围土体布置测点。
3.3 监测项目的监测频率
案例基坑工程采用分区、分段和分层的方式开挖土方，工程根据开挖的深度，确定基坑边坡的稳定性，其中各个监测项目监测的频率，具体如下：基坑开挖深度大于8m后每隔1天巡视检查；基坑开挖深度大于8m后每隔30天基点联测；基坑开挖深度5m内每隔7天监测地表沉降；基坑开挖见底后每隔5天监测冠梁水平位移，每隔5天监测支撑和立柱水平位移，每隔5天监测地表水平位移，每隔5天监测围护墙深层水平位移，每隔5天监测混凝土支撑轴力，每隔5天监测围护墙内力，每隔5天监测钢支撑轴力，每隔5天监测地下水位。基础底板做完后每个7天监测一次。
3.4 GPS-RTK测量技术的应用
为了辅助深基坑施工监测工作的开展，工程应用了GPS-RTK，即是实时动态测量系统，它结合了GPS测量技术与数据传输技术，是现代测量技术的新突破。
（1）GPS-RTK测量原理。采用GPS-RTK测量技术可以解决之前单独使用GPS测量造成的后期数据处理繁琐、容易出错、工作效率低下的问题。其基本工作原理是设置一台GPS接收器在基准站上，对可搜索到信号的GPS卫星进行连续观测，并将收集到的数据通过无线电设备实时的反馈给用户观测站。在用户站上，GPS接收机将基准站接收到的观测数据根据差分定位原理实时进行三维坐标记录，从而使测量精度达到厘米级。通过实时分析到的定位结果，就可监测基准站与用户观测结果的质量和解算结果的收敛情况，在测量过程可随时判断解算结果是否成功，从而大幅缩短观测时间。（2）GPS-RTK测量系统的构成。GPS-RTK测量系统构成包括接收设备、数据传输设备和分析软件设备等。将两台测量精度高、解算整周未知数速度快的双频GPS接收机设置在基准站和用户站上，接收机的采样率保持与接收机最高采样率一致；作为GPS-RTK主要组成部分的数据传输设备是由基准站的无线电台和接收机组成的，主要根据用户站与基准站的相对距离、现场环境质量、数据传输速度等因素来选择数据传输设备的频率和功率。分析软件系统的质量和功能决定了实时动态测量可行性、测量结果可靠性和精确性，这种软件可以快速解算整周未知数，并具有快速静态、动态和实时动态的作业模式，实时对测量结果进行质量分析和评价。（3）GPS-RTK作业时注意事项。GPS-RTK在作业时存在着诸多影响其测试精度的因素，因此在进行测量工作中要注意好相关事项：为保证设备正常、高效的运行，首先需将基准站设置在较高的位置，而且要远离其他无线电信号干扰源，基准站电台使用高频信号发射数据，基准站发射电台要高于接收机并避开遮挡信号的障碍物；其次，是按测量规范设置电台，接收机天线与功率超过15W以上的电台发射天线要保持至少2M的距离，以免相互干扰；再者，基准站要选择与发射频率相匹配的信号发射天线，天线的长度要根据发射频率的变化而作适当调整；最后，调制好解调器的配置数据，既可以按照标准格式调整数据，也可以自行调制，但要保证基准站与用户站的信号通道安全。（4）安全判别。借助GPS-RTK及常规仪器监测，发现基坑周边地表累计最大的沉降量为0.25%；冠梁累计最大位移量为0.3%；支撑和立柱累计最大位移量为0.3%；围护墙深层累计最大水平位移量为0.3%；地下水位累计变化最大值为1000mm；通过监测数据的整理和分析，得出安全报警值，并可借助物理量的变化过程曲线，对深基坑工程做出准确的安全预警。
4 结束语
综上所述，基于深基坑工程存在的安全问题，譬如支护结构破坏、基坑塌方、基坑开裂等工程事故，深基坑工程需要展开科学的监测管理工作，需要在掌握施工现场安全事故发生薄弱点的基础上，采用分区施工的方式，与监测工作配合，将工程分为多个施工区，并汇总深基坑监测的内容，同时采用分区、分段和分层的方式开挖土方，根据开挖的深度，确定基坑边坡的稳定性，以及应用GPS-RTK，辅助深基坑施工监测工作的开展。
参考文献
[1]李勇，陈少伟.粉土地区复杂环境下深基坑施工监测的数据分析研究[J].价值工程，2013（22）：108-110.
[2]岳鹏威，夏晋华.深基坑桩锚支护施工监测分析[J].混凝土与水泥制品，2013（4）：68-70.
论文作者:梁可文
论文发表刊物:《防护工程》2017年第14期
论文发表时间:2017/11/2
标签：基坑论文; 工程论文; 位移论文; 测量论文; 深基坑论文; 基准论文; 每隔论文; 《防护工程》2017年第14期论文;