廖洪波
杭州市勘测设计研究院有限公司 浙江省杭州市 310000
摘要：超大深基坑相比其他基坑更容易出现安全事故，为此必须采取相应措施保证基坑施工的安全性。本文就讨论如何进行超大深基坑的监测工作，讨论超大深基坑的风险，分析如何利用监测技术保证深基坑安全。
关键词：超大深基坑；监测；控制
引言：城市中的高层建筑施工经常会挖掘超大深基坑，由于其受到不同自然因素的影响，会影响基坑的安全性，容易引发事故。为此，必须针对工程建设需求，加强对超大深基坑形变的监测，根据监测结果及时采取控制措施，保证基坑的安全。
1 超大深基坑监测目的
1.1 发现施工风险
超大基坑的土体受到复杂的自然因素影响，土体的稳定性相对较低，工程中的支护结构可能会由于土体的受力情况随施工变化失去作用，容易引发基坑坍塌等事故。利用监测技术，能确定并分析土体的情况，并预测超大深基坑可能存在的安全风险，帮助施工单位加固支护结构和调整施工工艺，降低事故的发生概率，减少事故所导致的伤亡和损失。
1.2 监测数据指导施工
工程施工的过程中有很多不确定因素会影响工程的建设，因此在使用标准施工方法的同时，也要在施工中结合实际情况调整，减少突发情况的发生概率，为工程施工的顺利进行创造条件。监测数据可以让技术人员及时了解基坑受力变形的情况，方便施工人员调整施工方式；设计单位也可以根据监测数据研究基坑的受力和变形情况，对基坑进行优化。
1.3 降低工程施工成本
利用监测数据可以减少工程施工风险，避免因为事故损失，变相减少了工程的施工支出；监测数据的分析结果可以作为优化施工、设计的指导材料，可以避免资源浪费，直接降低工程的施工成本。同时，目前城市的工程建设中必须避免 施工对周围地下管网的影响，利用监测数据安排施工工艺，指导现场车辆进出，能减少对地下管网的影响，确保城市基础设施的正常运营。
2 深基坑监测技术
2.1主要监测项目内容
2.1.1 水准基点
水准基点设置在基坑影响范围外，在基坑挖掘和工程建设中，水准基点应保持稳定性。所以水准基点一般设置在基岩位置，或者设置在稳定的建筑上。为确保精度，设置水准基点时应该考虑基坑周边土体的破裂角度，根据基坑深度设置，并保证基准点的数量在三个以上。基坑的水平检测基准点是埋设必须符合国家的测量规范，和其他监测点通视。为控制对中误差，可以设置强制对中的观测墩，并定期维护。
2.1.2 平面控制点
平面控制点也应选择在不易变形的位置，并设置三个以上。为保证对基坑监测的精度，应通过调整控制点保证观测点的基线和基坑平行提升对基坑的监测精度。工程施工中，应定期对平面控制点展开联测工作。
2.1.3 变形监测点
变形监测点的应能反映基坑的变形特征，或设置于监测断面保证监测精度。水平位移监测点一般使用球形顶端钢质钉，用冲击钻在支护结构上成孔，将钢质钉放入孔中然后用水泥砂浆固定，钢质钉有十字形细槽，监测时瞄准细槽开展监测工作，可以有效控制监测误差。
2.2 水平位移监测
水平位移监测会对基坑周边观测点和垂直于基坑边界平面相对基坑内侧移动的距离，通过水平位移监测可以确定基坑结构内力的变化情况，判断基坑支护结构的工作状况是否正常。传统的水平位移监测工作会使用测量机器人和若干反射棱镜，比如使用小角度法，可以获得亚毫米级别的精度，测量工作中需要保证监测现场没有明显障碍物，保证基准点和测量区域有一定距离，以置站点和置镜点的连接线作为基准线，根据水平角和观测距离监测水平位移情况。还可以使用GPS技术直接进行水平位移观测工作，能够利用GPS系统提供的位置信息分析基坑的变形情况，使用该方法的精度较高，对变形的测量速度也比较快，可以自动完成监测工作，但是成本相对比较高。
2.3 竖向位移监测
竖向位移监测可以反映基坑的下沉或上移情况，监测结果通过基坑边界监测点的垂直位移获得，对竖向位移的监测会使用全站仪和水准仪。全站仪一般在施工现场环境不适合常规监测手段时使用，比如由于支护结构的原因导致难以进行立柱或者构柱沉降情况的测量，就会使用全站仪代替水准仪进行三角高程测量工作，一般使用中间设站的方式保证测量精度。使用水准仪进行测量时，会测量相邻两个监测点的高度差，然后再根据已知点高程计算待测点高程。
3 超大深基坑监测技术应用实例
3.1 工程概况
某工程挖掘深度18.9米的超大基坑，为加强对基坑变形情况控制，对桩顶、水平位移、锚杆等进行了多次监测，控制现场沉降变形问题。其中基坑开挖最深的位置是轨道交通部位，水平变形的预警值为23毫米，控制值为31毫米；竖向变形的预警值为23毫米，控制值为31毫米。如果发现监测的数据达到预警值，就需要提高监测工作的密度，观测基坑支护结构的周边是否存在土体位移突然增大或者基坑出现流砂等情况，并采取相应措施。
3.2 基坑监测技术应用方法
3.2.1 深层水平位移监测
土体深层水平位移监测需要在基坑开挖前一周将协管埋设在基坑外围土地中，使用XY100工程钻机Ф127钻具钻孔，成孔倾斜角度在1°以内，监测斜管根据设计要求进行埋设。在拼装时，需要控制导槽对齐，使用PVC胶和螺丝固定密封管底和接头，保证导槽和基坑边垂直，在倾斜管就为后使用中细砂回填封孔。
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图1 测斜分析计算图
根据桩体深层水平位移监测工作结果，桩体的变形发生在土方开挖浇筑完成期间和底板浇筑完成后，但是桩体的变形并没有超过报警值，所以施工中基坑始终处在安全状态。
3.2.2 竖向位移监测
本工程采用几何观测法进行竖向位移监测工作，通过测量不同时间内观测点和基准点的高程变化，通过计算分析顶部的位移情况，并分析结构顶部支护结构的变化趋势。竖向位移的基准点设置在不受基坑施工影响的位置，观测点在基坑维护的顶部设置。
设置监测点时，需要在施工范围影响区域之外进行设置，并且为了保证基准点的坚固性和稳定性，基准点设置在开挖深度2.5倍范围以外，使用深埋处理。基准点的位置必须具备良好的通视条件，方便后续观测工作。另一方面，设置基准点时也考虑了地质地形情况，避开地下管道和施工降水计划的影响。
通过进行长期观测工作，基坑边坡沉降的累计值为-11.2毫米，根据时间位移曲线分析，在基坑开挖的最初阶段，监测数据的波动比较大，但是随着施工到坑底以及进行基坑回填时，监测的变化数据开始平缓，复合现场工况。工程现场经过暴雨影响后，边坡的沉降较多，但是总体情况比较稳定，满足对现场安全控制的要求。
3.2.3 支撑轴力监测
完成钢筋绑扎之后和支模之前，将钢筋测力计焊接在钢筋上，用PVC保护管引出测力计。测力计安装在指定支撑监测斜面上，每组设置4个测力计，埋设在砼支撑的四个侧边。最后一次监测锚索内力雷击最大变化值为-21.01kN，监测结果表明，基坑支护土方开挖到回填工作中，锚索内应力变形并没有超过控制值，基坑能保持稳定的状态。
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图2 钢筋计安装方法示意图
3.2.4 地下水位监测
地下水位的观测孔应该在基坑施工之前埋设，根据地下水位的变化情况，使用钻孔机钻孔到基坑底部3-5米的位置，之后使用裹有滤网的水位管从管底接到地面。对水位管外的孔隙，使用粗砂或者细石回填到和地表相距0.5米的位置，然后用粘性土回填到地面，防止有地表水进入。工程施工周后每天对地下水位检测一次，确定地下水位变化始终符合工程安全要求。
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图3 水位观测示意
结束语：为保证对基坑施工过程中形变的精确观测，需要做好监测点的设置，并做好对监测方法的选择，有效了解现场的变化情况。结合工程实例，基坑的形变一般在开挖到施工到基底的阶段变化幅度较大，进入基坑回填阶段后，基坑的监测数据逐渐平缓。施工人员应注意分析时间和形变之间的关系，并根据预警值采取相应控制措施。
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