淺析基坑監(jiān)測(cè)
2015-03-27
引言
近20年來(lái)，我國(guó)各大中城市大型建筑和橋梁的建設(shè)如雨后春筍，伴隨著這些工程的實(shí)施，基坑工程的設(shè)計(jì)施工技術(shù)也取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。由于地下土體性質(zhì)、荷載條件、施工環(huán)境的復(fù)雜性，對(duì)在施工過程中引發(fā)的土體性狀、環(huán)境、鄰近建筑物、地下設(shè)施變化的監(jiān)測(cè)已成了工程建設(shè)必不可少的重要環(huán)節(jié)。對(duì)于復(fù)雜的大中型工程或環(huán)境要求嚴(yán)格的項(xiàng)目，往往很難從以往的經(jīng)驗(yàn)中得到借鑒，也難以從理論上找到定量分析、預(yù)測(cè)的方法，這就必定要依賴于施工過程中的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。
1、基坑監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)
1．1高精度
普通工程測(cè)量中誤差限值通常在數(shù)毫米，例如60m以下建筑物在測(cè)站上測(cè)定的高差中誤差限值為2．5mm，而正常情況下基坑施工中的環(huán)境變形速率可能在0．1mm／d以下，要測(cè)到這樣的變形精度，普通測(cè)量方法和儀器部不能勝任，因此基坑施工中的測(cè)量通常采用一些特殊的高精度儀器。
1．2時(shí)效性
普通工程測(cè)量一般沒有明顯的時(shí)間效應(yīng)?；颖O(jiān)測(cè)通常是配合降水和開挖過程，有鮮明的時(shí)間性。測(cè)量結(jié)果是動(dòng)態(tài)變化的，1d以前(甚至幾小時(shí)以前)的測(cè)量結(jié)果都會(huì)失去直接的意義，因此深基坑施工中監(jiān)測(cè)需隨時(shí)進(jìn)行，通常是1次／d，在測(cè)量對(duì)象變化快的關(guān)鍵時(shí)期，可能每天需進(jìn)行數(shù)次。基坑監(jiān)測(cè)的時(shí)效性要求對(duì)應(yīng)的方法和設(shè)備具有采集數(shù)據(jù)快、全天候工作的能力，甚至適應(yīng)夜晚或大霧天氣等嚴(yán)酷的環(huán)境條件。
1．3等精度
基坑施工中的監(jiān)測(cè)通常只要求測(cè)得相對(duì)變化值，而不要求測(cè)量絕對(duì)值。例如，普通測(cè)量要求將建筑物在地面定位，這是一個(gè)絕對(duì)量坐標(biāo)及高程的測(cè)量，而在基坑邊壁變形測(cè)量中，只要求測(cè)定邊壁相對(duì)于原來(lái)基準(zhǔn)位置的位移即可，而邊壁原來(lái)的位置(坐標(biāo)及高程)可能完全不需要知道。由于這個(gè)鮮明的特點(diǎn)，使得深基坑施工監(jiān)測(cè)有其自身規(guī)律。例如，普通水準(zhǔn)測(cè)量要求前后視距相等，以清除地球曲率、大氣折光、水準(zhǔn)儀視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸不平行等項(xiàng)誤差，但在基坑監(jiān)測(cè)中，受環(huán)境條件的限制，前后視距可能根本無(wú)法相等。這樣的測(cè)量結(jié)果在普通測(cè)量中是不允許的，而在基坑監(jiān)測(cè)中，只要每次測(cè)量位置保持一致，即使前后視距相差懸殊，結(jié)果仍然是完全可用的。因此，基坑監(jiān)測(cè)要求盡可能做到等精度。使用相同的儀器，在相同的位置上，由同一觀測(cè)者按同一方案施測(cè)。
2基坑監(jiān)測(cè)的內(nèi)容
基坑工程施工，必須要有一定的圍護(hù)結(jié)構(gòu)用以擋土、擋水。圍護(hù)設(shè)施必須安全有效。淺基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)以前常用的是鋼板樁或混凝土板樁：深基坑則大多采用現(xiàn)場(chǎng)澆灌的地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)或排樁式灌注樁結(jié)構(gòu)，并配以混凝土攪拌樁或樹根樁止水。開挖時(shí)，坑內(nèi)必須抽去地下水，7―15m深的基坑，中間必須配二到三道水平支撐，水平支撐采用鋼管式結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)必須安全可靠，并能確保施工環(huán)境穩(wěn)定。從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)講，好的圍護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)把安全指標(biāo)取在臨界點(diǎn)附近，再靠現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)提供的動(dòng)態(tài)信息反饋來(lái)調(diào)整施工方案。基坑監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容如下：
(1)地下管線、地下設(shè)施、地面道路和建筑物的沉降、位移。
(2)圍護(hù)樁地下樁體的側(cè)向位移(樁體測(cè)斜)、圍護(hù)樁頂?shù)某两岛退轿灰啤?br />
(3)圍護(hù)樁、水平支撐的應(yīng)力變化。
(4)基坑外側(cè)的土體側(cè)向位移(土體測(cè)斜)。
(5)坑外地下土層的分層沉降。
(6)基坑內(nèi)、外的地下水位監(jiān)測(cè)。
(7)地下土體中的土壓力和孔隙水壓力。
(8)基坑內(nèi)坑底回彈監(jiān)測(cè)。
3監(jiān)測(cè)方法
3.1常用儀器
常采用水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、測(cè)斜儀、分層沉降儀、土壓力盒、孔隙水壓力儀、水位觀測(cè)儀、鋼筋應(yīng)力計(jì)等。目前在實(shí)際工作中，以水準(zhǔn)儀量測(cè)墻項(xiàng)和地面位移以及以測(cè)斜儀量測(cè)墻體和土體深層位移較為可靠而且特別重要。其他監(jiān)測(cè)手段常被用來(lái)進(jìn)行綜合分析。用鋼筋應(yīng)力計(jì)測(cè)支撐軸力時(shí)，尚應(yīng)配以溫度計(jì)埋設(shè)在支撐中，以便計(jì)算溫度變化引起的應(yīng)力。實(shí)測(cè)表明，由于溫度變化，支撐往往產(chǎn)生較大的附加軸力，對(duì)鋼筋混凝土支撐，可達(dá)15～20％。這說明設(shè)計(jì)時(shí)不能忽視。鋼支撐的溫度變化應(yīng)力更大。但目前基坑工程的綜合監(jiān)測(cè)水平尚不夠理想。盡管有了計(jì)算機(jī)和遙控等先進(jìn)設(shè)備，而測(cè)試元件的質(zhì)量及其標(biāo)定、埋設(shè)、保護(hù)和施工配合等方面存在不少問題，有待改進(jìn)。監(jiān)測(cè)報(bào)警是一個(gè)極其嚴(yán)肅的問題。做好了，可化險(xiǎn)為夷，避免損失；否則，留下隱患，釀成事故。有的工程雖作了報(bào)警，而有關(guān)當(dāng)事人并不警覺，結(jié)果釀成“大禍”，實(shí)踐中不乏經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。
3．2數(shù)據(jù)觀測(cè)
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)知道，基坑施工對(duì)環(huán)境的影響范圍為坑深的3～4倍，因此，沉降觀測(cè)所選的后視點(diǎn)應(yīng)選在施工的影響范圍之外：后視點(diǎn)不應(yīng)少于二點(diǎn)。沉降觀測(cè)的儀器應(yīng)選用精密水準(zhǔn)儀，按二等精密水準(zhǔn)觀測(cè)方法測(cè)二測(cè)回，測(cè)回校差應(yīng)小于士1mm。地下管線、地下設(shè)施、地面建筑都應(yīng)在基坑開工前測(cè)取初始值。在開工期問，應(yīng)根據(jù)需要不斷測(cè)取數(shù)據(jù)，從幾天觀測(cè)一次到一天觀測(cè)幾次都可以；每次的觀測(cè)值與初始值比較可得累計(jì)量，與前次的觀測(cè)數(shù)據(jù)相比較可得日變量。根據(jù)公認(rèn)的數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)，一般日變量大干3mm，累計(jì)變量大于10mm即應(yīng)向有關(guān)方面報(bào)警。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)必須填寫在為該項(xiàng)目專門設(shè)計(jì)的表格上。所有監(jiān)測(cè)的內(nèi)容都須寫明：初始值、本次變化量、累計(jì)變化量。工程結(jié)束后，應(yīng)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，尤其是對(duì)報(bào)警值的出現(xiàn)，進(jìn)行分析，繪制曲線圖，并編寫工作報(bào)告。因此，記錄好工程施工中的重大事件是監(jiān)測(cè)人員必不可少的工作。
4監(jiān)測(cè)當(dāng)中常遇問題
4．1邊坡修理達(dá)不到設(shè)計(jì)、規(guī)范要求
常在超挖和欠挖現(xiàn)象。一般基礎(chǔ)在開挖時(shí)均使用機(jī)械開挖、人工簡(jiǎn)單修坡后即開始擋土支護(hù)的混凝土初噴工序。而在實(shí)際開挖時(shí)，由于施工管理人員不到位，技術(shù)交底不充分，分層分段開挖高度不一，挖機(jī)械操作手的操作水平等因素的影響，使機(jī)械開挖后的邊坡表面平整度，順直度極不規(guī)則，而人工修理時(shí)不可能深度挖掘，只能就機(jī)挖表面作平整度修整，在沒有嚴(yán)格檢查驗(yàn)收就開始初噴，故出現(xiàn)擋土支付后出現(xiàn)超挖和欠挖現(xiàn)象。
4．2成孔注漿不到位
土釘或錨桿受力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求基坑所用土釘或錨桿鉆孔直般為100一150的鉆桿成孔，孔深少則5、6m，深則十幾米，甚至二十多米，鉆孔所穿過的土層質(zhì)量也各不相同，鉆孔如果不認(rèn)真研究土體情況，往往造成出渣不盡，殘?jiān)练e而影響注漿，有的甚至成孔困難、孔洞坍塌，無(wú)法插筋和注漿。再者注漿時(shí)配料隨意性大、注漿管不插到位、注漿壓力不夠等而造成注漿長(zhǎng)度不足、充盈度不夠，而使土釘或錨桿的抗拔力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，影響工程質(zhì)量，甚至要做再次處理。
4．3噴射混凝土厚度不夠、強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求
目前建筑工程深基坑支護(hù)噴射混凝土常用的是干拌法噴射混凝土設(shè)備，其主要特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、體積小，輸送距離長(zhǎng)，速凝劑可在進(jìn)入噴射機(jī)前加入，操作方便，可連續(xù)噴射施工。雖然干噴法設(shè)備操作簡(jiǎn)單方便，但由于操作手的水平不同，操作方法和檢查控制等手段不全，混凝土回彈嚴(yán)重，再加上原材料質(zhì)量控制不嚴(yán)、配料不準(zhǔn)、養(yǎng)護(hù)不到位等因素，往往造成噴后混凝土的厚度不夠、混凝土強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。
4．4施工過程與設(shè)計(jì)的差異太大
深層攪拌樁的水泥摻量常常不足，影響水泥土的支護(hù)強(qiáng)度。我們發(fā)現(xiàn)在同樣做法的支護(hù)，發(fā)生水泥土裂縫，有時(shí)不是在受力最大的地段，檢查下來(lái)，往往是強(qiáng)度不足，地面施工堆載在局部位置往往要大大高于設(shè)計(jì)允許荷載。施工質(zhì)量與偷工減料的現(xiàn)象也并不少見?；油谕潦侵ёo(hù)受力與變形顯著增加的過程，設(shè)計(jì)中常常對(duì)挖土程序有所要求來(lái)減少支護(hù)變形，并進(jìn)行圖紙交底，而實(shí)際施工中土方老板往往不管這些框框，搶進(jìn)度，圖局部效益。4．6設(shè)計(jì)與實(shí)際情況差異較大
深基坑支護(hù)由于其土壓力與傳統(tǒng)理論的擋土墻土壓力有所不同，在目前沒有完善的土壓力理論指導(dǎo)下，通常仍沿用傳統(tǒng)理論計(jì)算，因此有誤差是正常的，許多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了許多研究，在傳統(tǒng)理論土壓力計(jì)算的基礎(chǔ)上結(jié)合必要的經(jīng)驗(yàn)修正可以達(dá)到實(shí)用要求。問題是對(duì)這樣一個(gè)極為復(fù)雜的課題，脫離實(shí)際工程情況，往往會(huì)造成過量變形的后果。如某些設(shè)計(jì)、不考慮地質(zhì)條件、地面荷載的差異，照搬照套相同坑深的支護(hù)設(shè)計(jì)。必須根據(jù)實(shí)際地面可能發(fā)生的荷載，包括建筑堆載、載重汽車、臨時(shí)設(shè)施和附近住宅建筑等的影響，比較正確地估計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)上的側(cè)壓力。
4．5工程監(jiān)理不到位
按規(guī)定高層建筑、重大市政等的深基坑是必須實(shí)行工程監(jiān)理的，大多數(shù)事故工程都沒有按規(guī)定實(shí)施工程監(jiān)理，或者雖有監(jiān)理而工作不到位，只管場(chǎng)內(nèi)工程，不管場(chǎng)外影響，實(shí)行包括設(shè)計(jì)在內(nèi)的全過程監(jiān)理的就更少?？陀^地說深基坑工程監(jiān)理要求監(jiān)理人員具有較高業(yè)務(wù)水平，在我國(guó)現(xiàn)階段主要就只是監(jiān)控支護(hù)結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量、工期、進(jìn)度，而對(duì)于設(shè)計(jì)監(jiān)理與對(duì)住宅及周邊環(huán)境的監(jiān)控尚有一定差距，亟待完善與提高。
5、結(jié)束語(yǔ)
很多建設(shè)單位為省錢不要求施工監(jiān)測(cè)，或者雖設(shè)置一些測(cè)點(diǎn)，數(shù)據(jù)不足，忽視坑邊住宅的檢測(cè)，或者不重視監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，形同虛設(shè)。結(jié)果發(fā)生情況不能及時(shí)警報(bào)，事故發(fā)生后也不易分析原因，不利于事故的早期處理，省了小錢化大錢。為了減少工程事故，有待精心設(shè)計(jì)、精心施工、強(qiáng)化監(jiān)理，保護(hù)坑邊住宅與環(huán)境，提高基礎(chǔ)施工技術(shù)和管理水平。
