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城市复杂环境下的基坑监测技术研究

发表时间：2020/11/2 来源：《基层建设》2020年第21期作者：余志奇

[导读] 摘要：本文基于城市复杂环境下，结合某高层住宅建筑项目，对工程施工过程中的基坑监测技术进行了全面的分析。

        武汉市政工程设计研究院有限责任公司湖北省 430000
        摘要：本文基于城市复杂环境下，结合某高层住宅建筑项目，对工程施工过程中的基坑监测技术进行了全面的分析。深基坑施工作为土木工程中复杂的技术之一，具有较强的综合性、地域性和风险性，近年来发生深基坑施工事故的现象也屡见不鲜，因此在这样的背景下深入分析基坑监测技术具有重要的现实意义。
        关键词：城市复杂环境；深基坑施工；基坑监测技术
        0 引言
        随着城市经济快速发展，且随着城市人口的增加，高层建筑成为了城市建设中具有代表性的标志之一。而在高层建筑工程施工中，深基坑施工是重要的基础工程，其施工质量直接影响着高层建筑质量。但由于深基坑施工技术是集多个学科为一体的系统工程，具有较强的综合性，同时还需要较强的地域性和风险性，尤其是在城市人口较密集的区域，风险性更大。因此，为了确保深基坑工程施工的安全，避免出现坍塌等事故，加强基坑的监测工作尤其重要且必要。
        1 工程概况
        某高层住宅建筑项目由4座塔楼和商业裙楼组成，最高建筑高度是328m，设有三层地下室。基坑总面积为4万㎡，基坑开挖的深度是18.2-21.2米。基坑周边的环境较复杂。由于该工程基坑第三道支撑梁处的土质为砂性粉土，土层深度是-9.5m-13.5m，内含微承压水，是基坑渗漏高发区。为进一步保障基坑施工环境的安全，在基坑施工现场中有必要采取科学合理的检测手段进行监测，并不断提升工程施工的监测质量，从而为基坑施工安全提供有利的保障。
        2 建立基坑工程施工监测系统
        2.1 监测原则
        基于复杂城市环境下，在基坑工程施工过程中难免会出现设计值与实际值有一定差别的现象，甚至有时候这个差异非常大，且会随着周边的环境复杂程度的变化而变化。所以在工程设计过程中，如果仅仅是依靠预估分析的方式，难以全面准确地反映出基坑工程实际施工的情况，还需要在施工过程中通过现场监测，并保证监测手段的科学性和合理性，从而保障基坑工程施工的安全性。考虑到深基坑开挖本身就是一项复杂的工程，加之在复杂环境的影响下，很大程度上会增加基坑监测工作的难度和复杂性，而基坑监测效果主要取决于监测方法的选择和监测点的布置。综合这些情况，在建立基坑工程施工监测系统时，应遵循这几个方面的原则：①多层次进行监测，即在实际基坑监测中要全方位进行考虑，从多个单面对深基坑施工技术内容进行统筹规划及合理部署；②监测可靠性原则，即严格按照深基坑审计标准，及时发现偏差问题并及时处理；③关键区重点监测原则，即结合工程实际施工情况，重点加强容易出现质量及安全隐患部位的监测；④方便实用原则，即保证监测方法及技术的可操性，以及监测点的准确性；⑤经济合理原则，在质量管理的基础上，采用合适的监测设备，并不断完善监测系统，确保应用的监测系统能够满足深基坑工程不同施工条件和施工特点，提升工程监测效果，从而实现工程效益最大化目标。
        2.2 明确监测项目
        在深基坑工程施工中，通常在现场监测中，主要分为两个部分，一部分是基坑围护结构，也是此次工程中重点需要监测的对象；另一部分基坑工程施工时的环境监测。其中，围护结构是深基坑工程施工中重要的支护措施，能够保证基坑内部的强度，目前主要有地下连续墙、预应力锚杆、护壁桩等支护手段，在实际监测中要重点加强围护结构的监测。结合此次工程项目的特点，在深基坑工程施工监测中，应将监测项目细分成重点结构部位的监测，主要包括围护结构变形监测和基坑周边沉降位移监测。

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        3 基坑工程监测的内容及要点
        3.1 基坑围护结构变形监测
        在深基坑工程施工中，对基坑围护结构变形监测是重要的监测内容之一。首先，在实际监测过程中，需要结合工程实际情况及基坑周边情况来布设监测系统，同时要保证监测系统的布设时施工工期不会对监测过程产生影响，还需要保证监测系统能够持续监测到工程完工，在这一期间既要保证监测数据的真实性和准确性，也要保证监测系统的稳定性，从而更好的面对复杂的施工情况。其次，在设置基坑支护结构的监测点时，应根据基坑支护结构形状、材料、设计思路、施工技术及工程地质情况来确定，如本次工程项目基坑第三道支撑梁处的土质为砂性粉土，土层深度是-9.5m-13.5m，内含微承压水，是基坑渗漏高发区，所以在设置监测点时应重点加强第三道支撑梁处的监测，从而充分发挥出监测点的作用，避免出现基坑渗漏的情况。最后，由于本工程基坑围护结构为地下连续墙，为了最直观、最准确地反映出基坑变形部位、变形量及发展趋势，采用测斜的方式能够快速预判基坑风险，准确把握地下连续墙墙顶和墙身的变形情况。
        3.2 基坑周边沉降位移监测
        在对基坑周边沉降位移监测时，严格按照基坑监测标准，对基坑周边3倍影响范围的建筑购物进行监测，同时在布设监测点时能够准确的反映出建筑物不均匀沉降的情况。对于主要影响区，在布设监测点时要沿外墙间距8-12m进行，或者每隔两根承重柱布设1个监测点。而对于次要影响区，在布设监测点时要沿外墙间距10-15m进行，或每隔三根承重柱布设1个监测点。另外，在布设监测点时，应按照预先设计的位置使用电钻在外墙上钻孔，将沉降钉打入其中，以此作为监测点，并确保与待测结构的牢固可靠，使用红色油漆重点标记。需要注意的是，在预埋监测点时，应避开在雨水管、电器开关等碍于观察障碍物。根据本工程基坑监测的要求，在对基坑周边沉降位移监测过程中，需要重点进行围护结构深层侧向变形和地下水位的监测。
        首先，随着基坑开挖深度的加深，会使得基坑周边土体发生不同程度的水平位移变化，此时需要对其进行监控。应预先在基坑周边就支护桩后的土体中预埋测斜的特别套管，然后通过测量这些特别套管的变形情况来获得基坑周边土体水平位移的情况。在测量中主要采用的是测斜仪进行测量，将其插入测斜管导槽内，缓慢直至管底，然后在恒温的条件下每隔0.5m读取一次数据，并记录读取的数据和测定深度。待完成测读后，旋转侧头180°插入同一对导槽内，操作方法与上述相同，并保证与第一次测点深度相同。应在基坑开挖前3-5天进行测量，重复3次，直到处于稳定状态后计算3次测量的平均，以此作为基坑围护结构深层侧向位移计算的基准值。
        其次，在地下水位监测中，由于地下水位对基坑围护结构的稳定性具有较大的影响，容易造成渗水或滑坡的危害，所以应在基坑施工过程中时刻进行地下水位的检测。可通过设置观测井的方式进行地下水位的监测，先使用钻机在设计的指定位置钻孔，然后在孔内埋入滤水塑料袋套管，并用干净的细砂将套管与管壁充分填实际，待填实后还要在孔上加盖，避免泥浆堵塞观测孔。
        最后，通过此次基坑监测技术的良好运用，依据监测数据对基坑工程施工方案进行适当的调整，对于基坑施工中容易出现的渗透问题也作了及时的处理，进一步保证了本工程的顺利开展。
        结语
        综上，基坑监测技术对加强工程建设及提升工程质量有着重要的意义，尤其是在复杂的城市环境下，其作用更加明显，当然在实际施工过程中会面临着许多不同的情况，还需要结合实际情况选择合适的监测手段，精准进行基坑施工的控制，全面地掌握基坑状况，从而为提升工程质量与安全创造有利条件。
        参考文献：
        [1]万敏.基坑监测项目及应用技术探讨[J].江西测绘，2019（03）：19-21.
        [2]赵睿.基坑监测技术在深基坑施工中的运用[J].门窗，2019（17）：70.
        [3]赵京燕.高层建筑深大基坑施工关键技术研究与实践[J].水利水电施工，2018（06）：101-106.