一、深基坑監(jiān)測的意義
隨著城市建設的發(fā)展,基坑施工的開挖深度越來越深,從最初的5~7m發(fā)展到目前最深已達20m多。由于地下土體性質、荷載條件、施工環(huán)境的復雜性,對在施工過程中引發(fā)的土體性狀、環(huán)境、鄰近建筑物、地下設施變化的監(jiān)測已成了工程建設必不可少的重要環(huán)節(jié)。
對于復雜的大中型工程或環(huán)境要求嚴格的項目,往往難從以往的經驗中得到借鑒,也難以從理論上找到定量分析、預測的方法,這就必定要依賴于施工過程中的現場監(jiān)測。首先,靠現場監(jiān)測據來了解基坑的設計強度,為今后降低工程成本指標提供設計依據。第二,可及時了解施工環(huán)境——地下土層、地下管線、地下設施、地面建筑在施工過程中所受的影響及影響程度。第三,可及時發(fā)現和預報險情的發(fā)生及險情的發(fā)展程度,為及時采取安全補救措施充當耳目。
二、深基坑監(jiān)測的內容及方法
深基坑施工,必須要有一定的圍護結構用以擋土、擋水。圍護設施必須安全有效。淺基坑的圍護結構以前常用的是鋼板樁或混凝土板樁;深基坑則大多采用現場澆灌的地下連續(xù)墻結構或排樁式灌注樁結構,并配以混凝土攪拌樁或樹根樁止水。開挖時,坑內必須抽去地下水,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構或鋼筋混凝土結構。圍護結構必須安全可靠,并能確保施工環(huán)境穩(wěn)定。從經濟角度來講,好的圍護設計應把安全指標取在臨界點附近,再靠現場監(jiān)測提供的動態(tài)信息反饋來調整施工方案。
1、以下內容是基坑監(jiān)測目前能夠做到的也是應該做到的項目:
?。?)地下管線、地下設施、地面道路和建筑物的沉降、位移。
?。?)圍護樁地下樁體的側向位移(樁體測斜)、圍護樁頂的沉降和水平位移。
?。?)圍護樁、水平支撐的應力變化。
?。?)基坑外側的土體側向位移(土體測斜)。
?。?)坑外地下土層的分層沉降。
?。?)基坑內、外的地下水位監(jiān)測。
?。?)地下土體中的土壓力和孔隙水壓力。
?。?)基坑內坑底回彈監(jiān)測。
2、觀測點的布設
測點布設合理方能經濟有效。監(jiān)測項目的選擇必須根據工程的需要和基地的實際情況而定。在確定測點的布設前,必須知道基地的地質情況和基坑的圍護設計方案,再根據以往的經驗和理論的預測來考慮測點的布設范圍和密度。
原則上,能埋的測點應在工程開工前埋設完成,并應保證有一定的穩(wěn)定期,在工程正式開工前,各項靜態(tài)初始值應測取完畢。沉降、位移的測點應直接安裝在被監(jiān)測的物體上,只有道路地下管線若無條件開挖樣洞設點,則可在人行道上埋設水泥樁作為模擬監(jiān)測點,此時的模擬樁的深度應稍大于管線深度,且地表應設井蓋保護,不止于影響行人安全;如果馬路上有管線設備(如管線井、閥門等)的話,則可在設備上直接設點觀測。
測斜管(測地下土體、圍護樁體的側向位移)的安裝:測斜管應根據地質情況,埋設在那些比較容易引起塌方的部位,一般按平行于基坑圍護結構以20~30m的間距布設;圍護樁體測斜管應在圍護樁體澆灌混凝土時放入;地下土體測斜管的埋設須用鉆機鉆孔,放入管子后再用黃砂填實孔壁,用混凝土封固地表管口,并在管口加帽或設井框保護。測斜管的埋設要注意十字槽須與基坑邊垂直。
基坑在開挖前必須要降低地下水位,但在降低地下水位后有可能引起坑外地下水位向坑內滲漏,地下水的流動是引起塌方的主要因素,所以地下水位的監(jiān)測是保證基坑安全的重要內容;水位監(jiān)測管的埋設應根據地下水文資料,在含水量大和滲水性強的地方,在緊靠基坑的外邊,以20~30m的間距平行于基坑邊埋設,埋設方法與地下土體測斜管的埋設相同。
分層沉降管的埋設也與測斜管的埋設方法相同。埋設時須注意波紋管外的銅環(huán)不要被破壞;一般情況下,銅環(huán)每1m放一個比較適宜?;觾纫部捎梅謱映两倒軄肀O(jiān)測基坑底部的回彈,當然基坑的回彈也可用精密水準測量法解決。
土壓力計和孔隙水壓力計,是監(jiān)測地下土體應力和水壓力變化的手段。對環(huán)境要求比較高的工程,都須安裝??紫端畨毫τ嫷陌惭b,也須用到鉆機鉆孔,在孔中可根據需要按不同深度放入多個壓力計,再用干燥粘土球填實,待粘土球吸足水后,便將鉆孔封堵好了。土壓力計要隨基坑圍護結構施工時一起安裝,注意它的壓力面須向外;并根據力學原理,壓力計應安裝在基坑的隱患處的圍護樁的側向受力點。這兩種壓力計的安裝,都須注意引出線的編號和保護。
應力計是用于監(jiān)測基坑圍護樁體和水平支撐受力變化的儀器。它的安裝也須在圍護結構施工時請施工單位配合安裝,一般選方便的部位,選幾個斷面,每個斷面裝二只壓力計,以取平均值;應力計必須用電纜線引出,并編好號。
3、數據觀測
根據經驗知道,基坑施工對環(huán)境的影響范圍為坑深的3~4倍,因此,沉降觀測所選的后視點應選在施工的影響范圍之外;后視點不應少于二點。沉降觀測的儀器應選用精密水準儀,按二等精密水準觀測方法測二測回,測回校差應小于±lmm.地下管線、地下設施、地面建筑都應在基坑開工前測取初始值。在開工期問,應根據需要不斷測取數據,從幾天觀測一次到一天觀測幾次都可以;每次的觀測值與初始值比較即為累計量,與前次的觀測數據相比較即為日變量。根據公認的數據,日變量大于3mm,累計變量大于10mm即應向有關方面報警。