天津滨海地区深基坑监测技术研究

天津城市建设发展迅速，深基坑工程日益增多。地处软土地区的天津滨海新区基坑设计正沿着面积大、深度大、难度大的方向发展。基坑施工中，安全事故时有发生，基坑监测工作为基坑施工提供可靠的数据依据，是保障基坑安全的重要前提。

1 管线位移监测

有些单位对管线监测重视程度不够，而监测人员对管线监测无从下手，往往将监测点位直接布设在路面上，用路面位移来代替管线位移，这种方法是不合理的，测得数据误差很大。根据工作经验和数据分析，监测人员首先要对基坑周围管线进行普查，然后进行布点方案确定。布点方法可以采取以下2种形式：一是直接在地下管线上布点或在窨井、盖头、阀门上布点；二是采用模拟法布点，在管线正上方结构表面布设φ10 mm膨胀螺丝钉或管线上方开挖样洞，埋入测点标志，浇捣混凝土至地面。

2 围护桩地下桩体的侧向位移

滨海新区软土强度仅为市区的1/2左右，同样深度及支护形式的基坑，软土内支护桩深层位移要远大于正常地层，软土地区支护桩体测斜是保护支护桩不出现开裂的重要保证。桩体测斜的重点环节是测斜管的埋设。在软土地区对采用SMW工法、LXK工法和采用支护桩施工工艺的测斜管埋设问题进行试验研究。测斜管绑扎在支护桩钢筋笼内测、连续墙钢筋网片上或型钢内槽弯角处，这种绑扎方法比较经济可靠。外侧土体测斜需用钻机钻孔埋管，放入管子后再用黄砂填实孔壁，密封好管口。测斜管的埋设要注意十字槽须与基坑边垂直。测斜管埋设质量很重要，在下放灌混凝土导管和混凝土浇捣时，要有专业技术人员指导钻机人员施工。

3 围护桩顶的沉降和水平位移

桩顶沉降监测要采用高精度水准仪，可以选取独立高程系统，按照二等水准测量要求进行监测。基准点设置要远离基坑，至少布设3个点，组成互相检测的闭合环，首次观测要对基准点闭合环进行往返观测，保证基准数据的稳定可靠。每次测前应对仪器i角进行检测，i＜15〞。沉降观测固定测量人员，固定测量仪器和固定路线的要求进行，以保证观测精密。控制网及首次观测可采用单程双测站观测，其后可采用单程单测站观测，监测点必须构成闭合环。

每次监测时，首先要对3个起算基准点进行检测，基准点间高差应≯0.5mm。每次观测结束后，用微机程序按经典的严密方法进行平差计算，求出每个监测点的平差后高程和点位高程中误差。最后填制《沉降监测报表》。

水平位移监测采用2〞级精度全站仪，用视准线法施测。对基坑围护墙顶的某条边，在两端远处各设置一个稳定基点，用经纬仪设测站于某一点，后视另一点，两点之间形成一条基准线，观测时在每一个监测点设置带有刻度的占牌，正倒镜两侧回测得每一个监测点的位移值，测量误差≤±2mm。各监测点的初始值取3次观测值的平均值。

4 围护桩、水平支撑的轴力变化

通过轴力监测可及时了解围护桩受力及其变化情况，准确判断基坑围护体系稳定情况和安全性。布点方案要严格遵循监测规范规定。

在开挖前一天测试钢筋计的初始值。测试时用频率接收仪与钢筋计的电缆线接通，待频率稳定后，该频率值即为本次频率测试值。以此方法逐个观测钢筋计的频率，计算其支撑轴力、本次变化量、累计变化量。

5 坑外地下土层的分层沉降

软土地区分层沉降的关键部位是分层沉降管的埋设，需要钻孔下管，埋设时将磁力环按照设计位置固定在沉降管上，间距为1～2m处放置一个磁力环为宜。采用纸线绑扎磁力环比较好，纸线遇水自动软化断开。也可以倒放磁力环，当磁力环下放到预设位置后，向上拉，这样将磁力环的三只脚直接扎入土中，然后回填砂子密实。倒放磁力环方法采用起来比较简单方便，但要注意，可以下放时一定要定位准确。天津滨海地区钻孔容易产生缩径现象，下监测管要及时到位。等监测管埋设稳定后2 d左右，方可测量初始值。

6 基坑内外的地下水位监测

水位监测是通过测量基坑内外地下水位在基坑降水和基坑开挖过程中的变化情况，了解基坑围护结构的止水效果，以及时发现和防止围护结构渗漏、基坑外水土向坑内流失，是判断基坑周边环境安全性的主要依据之一。

软土地区地下水连通性差，粉土层分布于巨厚淤泥质土层内，而且根据滨海新区地下水位常年监测资料显示，潮汐作用对地下水位具有很大影响。

水位监测点位采用钻机埋设水位管或者选取坑内外降水井作为监测点。在水位观测井顶部选用一点，作为观测井水位的基准点（与水准网点连测），在此基准点上，用厘米尺量测此点到井下液面的距离。采用水位计（仪器精度±1mm）观测地下水位的变化。

初始值的测定在开工前2～3 d，在晴天连续测试水位取其平均值为水位初始值；遇雨天，在雨天后1～2 d测定初始值，以减小外界因素的影响。

7 地下土体中的土压力和孔隙水压力

土压力测量包括静止土压力和被动土压力。围护结构侧向土压力的监测通常采用在桩墙迎土面埋设土压力传感器，土压力计要随基坑围护结构施工时一起安装，注意它的压力面须向外；根据力学原理，压力计应安装在基坑的隐患处的围护桩的侧向受力点。在天津软土地区，对环境要求高的工程上要埋设土压力计，但实测的结果不是很理想，主要是元件埋设技术难度大。实践经验总结，可以用φ10mm钢筋，焊接成一个梯子形状框架，将土压力盒按照埋设位置放置在梯子架上，然后用胶带绑扎好，将导线引导地表。孔隙水压力是测水的压力。

8 基坑内坑底回弹监测

基底回弹是测定基坑开挖后，随着基坑内土方的外运，基坑内土体对基底的压力逐渐减小（卸载），而坑外土压力增大，由于坑内外存在着土压力差，从而使基底出现回弹现象。软土基坑土体强度小、刚度小、易变形，基坑回弹量在相同深度的基坑要大于正常地层，因此采用磁性分层沉降仪进行回弹监测或者采用高精密水准测量。在基坑中央和距边缘约1/4坑底宽度处以及其他变形特征位置设置观测点。对方形圆形基坑，可按单向对称布点；矩形基坑，可按纵横向对称布点；复合矩形基坑可多向布点。测量精度±1mm。基底回弹工作实施比较困难，主要是在土方开挖时，挖掘机取土和运输车运土，经常破坏分层沉降管，使监测数据不连续。为此在土方开挖时，要制定严密的点位保护措施。

9 目测调查及裂缝观察

基坑开挖前做好周围构筑物外观及基础的调查，根据调查资料对构筑物进行评估。根据评估报告对测点布设进行调整，构筑物如有开裂之处要进行拍照。在基坑开挖过程中，密切观察建筑物、地面、支护结构等出现的裂缝；观察基坑渗、漏水状况、基坑周围地面超载状况，并对这些裂缝和异况定期进行量测和记录。基坑开挖后随时观察坑壁漏水，混凝土构件裂缝，基坑周围地面开裂、下沉等情况。

10 变形和误差理论分析

基坑监测工作，主要研究的是基坑的变形量和变形规律。基坑变形研究是基坑监测技术的核心内容，基坑变形系统是由三个元素构成的：变形来源、传播途径和保护对象。基坑开挖卸载引起围护结构向基坑内的变形，围护结构的变形引起其后面的土体位移以填充由于围护结构变形而出现的土体损失并逐渐向离基坑更远处的土体传递，在一定时间内传递到地面和建筑物处引起地面以及建筑物的沉降。而在剖析基坑变形规则同时，要加强监测过程中的误差控制，以提高监测技术水平。基坑监测工作要求精度高，监测误差主要来源于仪器误差，基准点、监测元件埋设或安装所造成的误差，测量方法产生的误差和计算方法的误差。根据误差分布规律，利用随机标量的统计规律可以减小误差。

11 结语

影响基坑支护体水平位移的主要因素是土方开挖；最大水平位移并非都出现在围护体顶部；软土地区基坑围护的实际变形量远远大于一般基坑报警值，应从实际位移速率的控制上，科学制定位移变化报警值。完善基坑支护监测技术，应用开挖过程测试数据的电子快速反馈处理技术，实现信息化施工，使监测工作做到安全性、技术性和经济性的统一。