监测技术在深基坑施工中的应用

摘 要: 结合具体工程实例，论述了如何利用深基坑监测技术及时反映基坑变形情况，研判基坑及周边设施的状态，并根据监测数据，进一步指导施工，以采取有效措施确保基坑及其周边设施的安全。

关键词: 深基坑，监测方法，围护结构

 

      天津地铁2 号线靖江路站位于天津市河东区，车站为地下2 层结构，标准段基坑开挖深度 16． 6 m ～ 17． 4 m，东端头井基坑深度19． 1 m，西端头井基坑深度 18． 1 m。换乘段主体地下 3 层，开挖深度 25． 7 m。钢筋混凝土地下连续墙围护结构，采用明挖及顺作法施工。

      本场地地下水类型为孔隙潜水，赋存于第四系黏性土、粉土及砂土中。地下水埋深 1． 3 m ～1． 5 m( 高程 0． 68 m ～ 0． 85 m) ，水位变幅 1． 0 m ～2． 0 m，地下水主要补给来源为大气降水及地表河水。第Ⅱ，Ⅲ陆相层局部相对隔水层之间粉土、粉砂层中的地下水具有微承压性。车站基坑支护安全等级为一级。控制周边地表沉降不大于 0． 1% H，地连墙最大水平位移不大于 0． 14% H( H 为基坑开挖深度) 。沿车站南侧有上水、污水、雨水、电力等管线; 在车站北侧有多栋建筑，基坑最近距离只有 9 m。

 

      根据设计及专家论证，确定对以下项目进行监测:

      1) 地表沉降监测: 布设 142 个监测点，采用高精度自动安平水准，配合整分划铟钢标尺进行测量，采用不等距几何水准观测方法。2) 水位观测井: 基坑外观测井 29 口，基坑内承压水观测井6 口。采用钢尺水位仪( 仪器精度 ± 1 mm) 观测地下水位的变化。3) 围护结构变形监测: 预埋测斜孔 32 孔。本项监测是深入到围护体( 连续墙或围护桩) 内部，用测斜仪自下而上测量预先埋设在围护体内的测斜管的变形情况，得出自下而上整体测量深度各不同部位的水平位移量。4) 支撑轴力监测: 安装轴力计 38 个点。用振弦式频率计，当轴力计受到轴向力时，引起弹性钢弦的张力变化，通过换算即可得出轴力计受力的大小，即是支撑杆的受力。5) 围护结构钢筋内力监测: 预埋钢筋应力计 16 组。监测方法采用测频仪量测围护结构内部钢筋计的频率变化，通过换算即可得出围护结构受力的大小和方向。6) 基坑外侧土压力监测: 距基坑连续墙外侧 2 m，埋设土压力 25 组。本工程通过钻孔，采用在土体内埋设土压力计的方法，意图想监测土体内的压力变化。用频率仪测得频率值，通过换算即可得出压力值。7) 围护结构墙顶定向位移监测: 布设 82 个点。在基坑周围自设好平面控制网，采用极坐标法每次测出各监测点的坐标，仪器自动记录传输，每个测点与虚拟基点构成基线，基线垂直于基坑围护墙，每次监测通过计算基线长与上次基线长比较，得出垂直于基坑方向的位移变化量。8) 围护结构墙顶沉降监测: 布设 82 个点。沉降监测是获取点位的竖向变化。使用精密水准仪测量，采用不等距几何水准观测方法。

 

      天津地铁 2 号线明挖区间段监测时间: 2007 年 6 月 5 日 ～2009 年 11 月 9 日主体结构施工结束。在此期间严格按照监测方案要求进行监测，及时向有关单位上报监测成果，并在监测报告中针对施工中存在的问题，以监测数据为依据进行分析，及时提醒施工中存在的问题，以保证施工的顺利进行，为信息化施工积累经验。

      通过对天津地铁 2 号线靖江路站明挖区间段地表沉降，墙顶沉降，墙顶水平位移，围护结构变形，坑外水位、钢筋内力、支撑轴力等各监测项进行了监测。从不同施工段的不同阶段对土方施工区域内各监测项进行分析，及时掌握基坑信息状态变化，为保证基坑安全，科学决策提供第一手参考数据。下面举例对各项监测成果进行分析。

      1) 基坑周边地表沉降监测。

      图 1 为某断面开挖开始至开挖完成以及后续主体结构施工期间的监测数据。通过主体结构施工阶段的监测，受基坑施工和周边施工机械动载的影响，各断面地表沉降监测点变化与施工各阶段情况相符合。地表沉降变化较大的是: 基坑右侧 10 ～11 断面间地表沉降最大总变化量 D10-1( －67． 45 mm) ，原因是: 6 月 1 日6 点基坑围护结构墙体透水的影响。及 时 的进行 了 注 浆 封 堵，6 月 2 日基本控制了透水现象，透水得到 控 制 后，10 ～ 11 断 面 间地表沉降变化逐渐趋于稳定。