综述在深基坑中基坑监测技术的应用
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【摘要】：本文根据作者多年的工作经验重点论述基坑监测工作的重要性，及深基坑监测技术的主要手段和内容分析，最后做了4点总结。
中图分类号： TV551.4 文献标识码： A 文章编号：
随着我国社会的快速发展，城市建设步伐的不断加快，地价也逐渐变得昂贵，建筑物的平均高度和基坑的深度大大提高，基坑的安全性也提高到了更重要的地位。因此，基坑监测技术才得到了大规模使用，特别是现在我国正在逐渐推广城市地下建筑的大范围施工，例如城市地铁、地下商场、地下管道的施工等等，这些工程无不广泛应用着基坑监测技术，正是以这项技术提供必要依据，后续施工才能够得以顺利展开。
1深基坑监测工作的重要性
基坑监测是指在基坑施工开挖前至施工到±0.0米，对基坑支护结构以及周边的环境实施的安全检查和监测工作。由于地质条件、材料性质、荷载条件、施工条件等复杂因素的影响，很难单纯从理论上预测施工中围护结构与相邻环境的变形规律及受力范围，因此必须在施工之前必须做好系统、精确的监测工作；基坑开挖和支护结构施工期间进行现场变形监测，以保证工程的顺利进行。基坑监测的目的是监控基坑开挖及施工过程中基坑支护结构变形、地下水位升降等情况，提供及时准确的监测数据，为施工合理规划提出可靠的供参考的意见。
首先，依靠现场监测提供动态信息来对施工项目做出反馈性指导，并且通过所得到的监测数据实时反映基坑的施工强度，为合理安排施工成本提供可靠依据。其次，通过深基坑的监测系统，可以确切掌握施工的地下环境，以帮助施工人员了解施工过程中的地下土层、地下管线、地下设施、地面建筑等所受的影响及其程度。最后，通过必要的深基坑监测技术，可以及时发现可能产生危险的施工内容，并为及时采取应急措施做好准备工作。
2 深基坑监测技术的主要手段和内容
2.1 深基坑监测技术的主要手段
深基坑监测技术的具体实施主要依靠各种专业设备来进行，监测设备必须满足观测精度和量程要求，具有良好的稳定性和可靠性。这项工作可以采用：拓普康MS05型全站仪（水平位移监测）、电子水准仪（竖向位移监测）、滑动型测斜仪（支护结构及土体深层水平位移）、SJ-92型钢尺水位计（水位监测）、VW-1型振弦读数仪（支撑轴力监测）等多种监测仪器和监测技术，通过专业监测软件将监测数据迅速提取、统计、分析，可以充分发挥现代化监测手段的优势作用。
2.2 深基坑监测技术的主要内容
2.2.1 水平位移监测
通过视准线法、小角度法、投点法等方法可以对特定方向上的水平位移进行测定；通过前方交会法、自由设站法、极坐标法等方法可以对任意方向的监测点的水平位移进行测定；当基准点距离基坑较远时，可以采用GPS 测量法或三角、三边、边角测量与基准线相结合的综合测量方法。水平位移监测基准点应埋设在基坑开挖深度3 倍范围以外且不受施工影响的稳定性较强的区域，也可以利用已有的比较稳定的控制点进行监测，避免将基准点埋设在低洼积水、湿陷、冻胀、胀缩等地域的影响范围之内。为了提高监测精度，应当适当增加测回数。在测角操作时仪器要减少对中照准误差和调焦误差的影响，气泡要严格居中，并选择在良好的观测条件下进行。
2.2.2 竖向位移监测
竖向位移监测可以采用几何水准或液体静力水准等方法。对于坑底回弹区域宜采用设置回弹监测标，同时利用几何水准并配合传递高程的辅助设备进行监测。用于传递高程的金属杆或钢尺等工具应该进行温度、尺长和拉力等项修正。在进行竖向位移监测过程中，应该特别注意测量精度，以确保监测结果的真实性和可靠性。
2.2.3 深层水平位移监测
用于围护的墙体或者基坑周围土体的深层水平位移的监测工作应该采取在墙体或土体中预埋测斜管的方式，来监测各深度处的水平位移情况。通过这一方法可以快速监测出深层水平位移的情况，从而为深层施工提供具体的土体情况。在进行土体预埋测斜管时，应该对其预埋位置进行慎重选择，避免将测斜管预埋在有较大影响力和干扰源附近，以免影响监测结果。
2.2.4 倾斜监测
倾斜监测是为了测定建筑物顶部相对于底部的水平位移与高差，通过分别记录和计算监测对象的倾斜程度、方向和速率，根据不同的现场观测条件和要求，来评价建筑物倾斜水平。方法主要有投点法、水平角法、前方交会法、正垂线法、差异沉降法等等。在进行倾斜程度监测时，要严格根据各种方法的使用要求进行相关操作，特别注意对被监测对象倾斜程度的把握，由于倾斜监测对于建筑具有较大影响，所以这一监测工作应该严格按照要求执行。
2.2.5裂缝监测
裂缝监测的主要内容包括裂缝数量、位置、走向、长度、宽度、深度，及可能发生的变化情况，对于一些处在主要施工位置和重要施工位置的裂缝应该进行全面监测，具体的监测行为根据施工的具体情况而定。裂缝监测根据不同的数据要求可以采用不同的测定方法。对于裂缝宽度的监测，可采用在裂缝两侧贴石膏饼、划平行线等方式，使用千分尺或游标卡尺等直接量测的方法；裂缝深度的监测，对于深度较小的，宜采用凿出法和单面接触超声波法，较深的裂缝宜采用超声波法监测。
2.2.6土压力监测
土压力监测工作需要采用土压力计，可以采用埋入式或接触式两种形式。采用埋入式应该符合相关的监测要求：受力面与所需监测的压力方向应该保持垂直并紧贴被检测对象；埋设过程中应该增加土压力膜保护措施；做好完整的埋设记录。此外，进行土压力监测之后，要对土压力计进行妥善保管，仔细查看有无损坏，及时发现问题，以备下次监测过程中能够顺利进行工作。
2.2.7 孔隙水压力监测
孔隙水压力的监测需通过埋设钢弦式、应变式等孔隙水压力计，采用频率计或应变计测量。孔隙水压力计应该保证量程在被测压力范围内，精度不宜低于0.5%F·S，分辨率不宜低于 0.2%F·S。2.2.8 地下水位监测地下水位监测宜采用水位计进行测量。精密度不宜低于 10mm。根据不同的监测目的，把水位监测孔位设置在具有代表性的位置，能全面反映监测项目工程环境的地下水位分布。要每隔一段时间检查水位孔的工作可靠性，并注意对不同渗透性土层的适用性。
2.2.8 支撑轴力监测
采用钢筋混凝土材料制成的基坑支护结构，其内力和轴力通常是通过测定构件受力钢筋的应力，然后根据钢筋与混凝同工作、变形协调条件反算得到。钢筋应力一般通过在构件受力钢筋上串联钢筋应力传感器予以测定。通过VW-1型振弦式钢筋应力传感器测量每个钢筋计的导线，得到钢筋计的频率值。
当钢筋计受轴向力时，引起弹性钢弦的张力变化，改变了钢弦的振动频率，通过频率仪测得钢弦的频率变化，即可测出钢筋所受作用力大小。公式如下：；，-支撑梁截面面积，-纵向主筋的截面面积，-钢筋的弹性模量，-钢筋的截面面积，-混凝土的弹性模量，-频率模数，、-常数。并规定本次应力监测值与上次同点号的应力监测值之差为本次变化量，与同点号初始应力之差为累计变化量。
3 结论
3.1 由于基坑监测工作是一项需要多方协调的安全工程，需要预先制定一份详细、系统的监测方案，明确监测目的、监测项目、测点布置、监测方法、监测频率、监测报警值和监测结果提交等内容。这一方案的制定必须建立在对施工地点环境、周边环境以及主体建筑物地下结构有详尽掌握的基础之上，同时还要做好充分的协商、沟通工作，以获得相关单位的大力支持。在具体的实施过程中，监测方案可以进行必要的调整和修改，以适应施工要求。
3.2 基坑监测是具有实时性特点，监测结果是实时变化的，因此基坑施工中监测除了要按照预定的频率进行外，当监测对象受到外界条件影响变化大的关键时期，要提高监测的频率。基坑监测的实时性要求对应的监测方法和设备具有实时采集数据和适应各种天气环境全天候工作的能力。
3.3 基坑监测是一种对监测结果进行累计比较的检测方法，对监测仪器设备的要求是在校准有效期内、满足观测精度和量程、良好的稳定性和可靠性。并且要求在同一个监测项目要使用相同的观测路线和方法，使用同一监测仪器设备。为了避免人为的因素，还要配备固定的观测人员。
3.4 基坑监测的最终目的是为了确保基坑的施工安全，由于建筑成本等原因，各个地区存在个别建设单位和施工单位对基坑监测工作的忽视，因此提高相关各方对基坑监测的重视是首要的任务。在监测过程中观测人员要及时发现和预报险情，并保持与施工方信息沟通渠道畅通，为施工方及时采取安全补救措施提供了及时、充分、有效的监测数据，从而消除基坑安全隐患，确保施工安全。
参考文献
[1]《建筑地基基础设计规范》GB 5007-2002；中华人民共和国国家标准
[2]《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009；中华人民共和国国家标准
作者简介：尤晓华(1982.8 - )，男，汉族，中级工程师，江苏盐城人，研究方向为城市测绘。盐城市勘察测绘院）