深基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

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【摘要】隨著地鐵工程的大規(guī)模修建，深基坑基礎(chǔ)廣泛被應(yīng)用，深基坑開(kāi)挖與支護(hù)技術(shù)對(duì)整體工程安全性和穩(wěn)定性意義重大。論文論述深基坑概念，概括自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)，分析基準(zhǔn)點(diǎn)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置與儀器的布設(shè)，給相關(guān)人員提供參考。

【關(guān)鍵詞】深基坑；自動(dòng)監(jiān)測(cè)；基坑支護(hù)

1深基坑概述

基坑是指工程施工過(guò)程中，按照勘察設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诨A(chǔ)設(shè)計(jì)位置向下開(kāi)挖的地下空間，深基坑是指開(kāi)挖深度超過(guò)5m，地下室超過(guò)3層，或深度雖未超過(guò)5m，但基坑周邊地質(zhì)復(fù)雜的工程。深基坑工程包括土方挖運(yùn)、邊坡支護(hù)、基坑排水等，是一項(xiàng)專業(yè)領(lǐng)域覆蓋廣、危險(xiǎn)系數(shù)大、綜合性強(qiáng)的工程[1]。由于深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)都是臨時(shí)結(jié)構(gòu)，故危險(xiǎn)系數(shù)大，在設(shè)計(jì)施工方案時(shí)應(yīng)充分考慮在施工過(guò)程中支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的監(jiān)察問(wèn)題，更應(yīng)設(shè)計(jì)切實(shí)有效的應(yīng)急措施。基坑工程綜合性強(qiáng)，所需要的專業(yè)人才不僅懂得結(jié)構(gòu)力學(xué)、土力學(xué)、測(cè)量勘探，還需具備一定的計(jì)算機(jī)技術(shù)和施工技術(shù)知識(shí)。基坑工程具有環(huán)境效應(yīng)，在深基坑開(kāi)挖過(guò)程中必然對(duì)周圍建筑物、地下水位和土體產(chǎn)生影響，因此，在制定施工方案時(shí)應(yīng)充分考慮這一點(diǎn)。

2自動(dòng)化監(jiān)測(cè)概述

2.1自動(dòng)監(jiān)測(cè)原則。2.1.1及時(shí)反饋原則。對(duì)于基坑支護(hù)情況監(jiān)測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的任何問(wèn)題能夠準(zhǔn)確及時(shí)地向項(xiàng)目管理人員與施工員反饋，并根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)采取有效措施。2.1.2測(cè)點(diǎn)相關(guān)性原則。在進(jìn)行測(cè)點(diǎn)布置時(shí)，應(yīng)盡量將測(cè)點(diǎn)布置在同一斷面內(nèi)，如若遇到不能布置在同一斷面的情況，要盡量布置在相近斷面上，以便各測(cè)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)后的相關(guān)性分析結(jié)果更為準(zhǔn)確。2.1.3經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)性原則。在保證日常監(jiān)測(cè)工作正常進(jìn)行的情況下，盡量控制自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備的造價(jià)與維護(hù)投入，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選取不應(yīng)對(duì)周圍環(huán)境造成影響，且同時(shí)滿足施工和水文地質(zhì)要求。2.1.4自動(dòng)化原則。由于人工監(jiān)測(cè)基坑支護(hù)容易出現(xiàn)紕漏，且肉眼和一般儀器監(jiān)測(cè)不夠準(zhǔn)確，因此，需要一套完整且自動(dòng)化高速運(yùn)轉(zhuǎn)的監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)變形情況的監(jiān)測(cè)。2.2自動(dòng)監(jiān)測(cè)原理。2.2.1數(shù)據(jù)收集層級(jí)。在數(shù)據(jù)收集及處理的過(guò)程中建立層級(jí)，由數(shù)據(jù)采集傳感器將數(shù)據(jù)采集，并通過(guò)無(wú)線電信號(hào)傳至數(shù)據(jù)收集器中，再利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。2.2.2數(shù)據(jù)預(yù)處理與傳輸層級(jí)。數(shù)據(jù)的預(yù)處理時(shí)常是在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中進(jìn)行的，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將傳感器采集的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)處理中心進(jìn)行處理。2.2.3數(shù)據(jù)處理層級(jí)。龐大的數(shù)據(jù)處理工作是由數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)共同完成的，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過(guò)接收并分析由各級(jí)傳感器采集的數(shù)據(jù)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行控制，根據(jù)傳感器反映的數(shù)據(jù)，針對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新與管理。2.2.4結(jié)構(gòu)安全評(píng)定層次。整個(gè)結(jié)構(gòu)安全評(píng)定工作由安全評(píng)定系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的分析結(jié)果自動(dòng)生成，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，對(duì)比現(xiàn)收集數(shù)據(jù)及歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性進(jìn)行分析，生成符合實(shí)際情況的結(jié)構(gòu)安全報(bào)告。2.3自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的目的。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工監(jiān)測(cè)，全天候進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)基坑支護(hù)與建筑物基礎(chǔ)情況。提高數(shù)據(jù)可靠度，并且能夠及時(shí)提供監(jiān)測(cè)報(bào)告，滿足應(yīng)用計(jì)算技術(shù)的高效施工要求。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)對(duì)比安全數(shù)據(jù)，在監(jiān)測(cè)指標(biāo)不達(dá)標(biāo)時(shí)，能準(zhǔn)確地在第一時(shí)間發(fā)出警報(bào)，指引管理人員采取相應(yīng)措施處理問(wèn)題。

3基準(zhǔn)點(diǎn)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)及設(shè)備布設(shè)

3.1基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)。在基坑周圍布設(shè)不少于2個(gè)全站儀后視基準(zhǔn)點(diǎn)，且布置在基坑邊坡變形影響范圍之外的區(qū)域，以免受到基坑支護(hù)位移和護(hù)坡變形的影響，且要求基準(zhǔn)點(diǎn)周圍視野開(kāi)闊，土層牢靠使基準(zhǔn)點(diǎn)不宜隨意移動(dòng)。基準(zhǔn)點(diǎn)每月應(yīng)定時(shí)測(cè)定1次位置與穩(wěn)定性，保證采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和分析結(jié)果的合理性。3.2監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)。3.2.1土體位移監(jiān)測(cè)。土體位移監(jiān)測(cè)是對(duì)基坑開(kāi)挖以及支護(hù)體系土體在縱向發(fā)生的位移量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并掌控土體與基坑變化方向的動(dòng)態(tài)信息。測(cè)斜孔是將高強(qiáng)度的PVC測(cè)斜管打入土體內(nèi)部，且保證測(cè)斜管長(zhǎng)大于測(cè)斜孔深度。測(cè)斜管內(nèi)使用便于測(cè)斜儀探頭滑輪順利下方的十字滑槽，必須與基坑的邊線垂直。測(cè)斜管上下端端口必須用專用的蓋子密封好，防止水和砂石進(jìn)入管內(nèi)，在整個(gè)測(cè)斜管打入完畢后，立即加入黃沙等材料，并夯實(shí)表面覆蓋土體，以確保監(jiān)測(cè)點(diǎn)的安全性與穩(wěn)定性。3.2.2應(yīng)力器的布設(shè)。圍護(hù)墻外側(cè)土層給予的縱向荷載是由基坑圍護(hù)墻及其支撐體系共同承受，當(dāng)實(shí)際支撐軸力與理論設(shè)計(jì)支護(hù)軸力不符時(shí)，極易造成整個(gè)基坑支護(hù)體系的失穩(wěn)，造成不可彌補(bǔ)的災(zāi)難。為了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)基坑支護(hù)的軸力是否達(dá)標(biāo)，需對(duì)支護(hù)體系設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行軸力監(jiān)測(cè)。將軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝在混凝土支撐構(gòu)件中時(shí)，利用應(yīng)力測(cè)試器進(jìn)行支護(hù)體系軸力的測(cè)定，將應(yīng)力器安裝在鋼管支撐上時(shí)，在鋼管外表面焊上應(yīng)變計(jì)，且與支撐方向平行，保證焊接平整、無(wú)孔洞和間隙。3.2.3地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)。在地面開(kāi)孔并打入直徑不小于22mm的螺紋鋼筋，為防止路面沉降帶給測(cè)點(diǎn)的影響，需將螺紋鋼筋打入混凝土地面下，在螺紋鋼筋周圍填入細(xì)砂土并夯實(shí)。在打入地面的螺紋鋼筋上安裝微型棱鏡，為便于全站儀觀測(cè)，棱鏡至少高于地面5mm，并正對(duì)監(jiān)測(cè)儀器，采取一定的保護(hù)措施，防止被破壞。布設(shè)周邊建筑物監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，要將監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置在角點(diǎn)、大轉(zhuǎn)角，新舊建筑物、高低建筑物等視野寬闊的地方，對(duì)于圓形、多邊形的建筑多沿縱橫軸線進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)的對(duì)稱布置[2]。3.3觀測(cè)儀器的布設(shè)。對(duì)于全站儀布置時(shí)應(yīng)有穩(wěn)定的基礎(chǔ)，澆筑全站儀基礎(chǔ)前應(yīng)先制作完畢帶螺桿的鋼筋籠，常使用長(zhǎng)度為1m的8根螺桿與鋼筋籠焊為一體，立桿底部與基礎(chǔ)剛接，穩(wěn)定相連，全站儀架在立桿頂部，在全站儀外建造保護(hù)箱以防止灰塵與水漬對(duì)全站儀的影響。

4結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，深基坑開(kāi)挖與支護(hù)技術(shù)也愈加成熟，各類技術(shù)難點(diǎn)都已得到基本解決，但這些問(wèn)題上依舊存在巨大的進(jìn)步空間。在深基坑開(kāi)挖支護(hù)施工中，運(yùn)用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)，全面控制基坑開(kāi)挖、支護(hù)的效率和安全性，對(duì)于深基坑邊坡開(kāi)挖支護(hù)技術(shù)的提升具有十分重要的意義，因此，需要相關(guān)技術(shù)部門重視自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究工作，施工企業(yè)也要不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)的技術(shù)理念，切實(shí)提高工程施工效率和質(zhì)量，提高工程的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

【1】李曉芳.深基坑支護(hù)施工技術(shù)的研究與應(yīng)用[D].天津:天津大學(xué),2015.

【2】王信陽(yáng).談深基坑支護(hù)工程的施工控制要點(diǎn)[J].河南建材,2016(1):50-60.

作者:蘇瑞明 單位:廣州市建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測(cè)中心