上海市基坑監(jiān)測(cè)培訓(xùn)講義共分為7講內(nèi)容，逐步深入講述基坑監(jiān)測(cè)的相關(guān)知識(shí)。
第一講 概述
隨著我國(guó)城市建設(shè)高峰的到來，地下空間的開發(fā)力度越來越大，地下室由一層發(fā)展到多層，相應(yīng)的基坑開挖深度也從地表以下5～6m發(fā)展到12～13m，個(gè)別甚至達(dá)到30m。建筑、地鐵、合流污水、過江隧道、交通樞紐、地下變電站等建設(shè)工程中的基坑工程占了相當(dāng)?shù)谋壤Ｉ虾５貐^(qū)建筑物地下室基坑開挖深度已超過25m，地鐵車站基坑開挖深度一般在十幾米至二十米左右，深的工作井達(dá)到30m，頂管工程的工作井開挖深度達(dá)到27m，地下變電站開挖深度達(dá)34m。近幾年，深基坑工程在總體數(shù)量、開挖深度、平面尺寸以及使用領(lǐng)域等方面都得到高速的發(fā)展。
一、基坑監(jiān)測(cè)的重要性和目的
在深基坑開挖的施工過程中，基坑內(nèi)外的土體將由原來的靜止土壓力狀態(tài)向被動(dòng)和主動(dòng)土壓力狀態(tài)轉(zhuǎn)變，應(yīng)力狀態(tài)的改變引起圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受荷載并導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)和土體的變形，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力(圍護(hù)樁和墻的內(nèi)力、支撐軸力或土錨拉力等)和變形(深基坑坑內(nèi)土體的隆起、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及其周圍土體的沉降和側(cè)向位移等)中的任一量值超過容許的范圍，將造成基坑的失穩(wěn)破壞或?qū)χ車h(huán)境造成不利影響，深基坑開挖工程往往在建筑密集的市中心，施工場(chǎng)地四周有建筑物和地下管線，基坑開挖所引起的土體變形將在一定程度上改變這些建筑物和地下管線的正常狀態(tài)，當(dāng)土體變形過大時(shí)，會(huì)造成鄰近結(jié)構(gòu)和設(shè)施的失效或破壞。同時(shí)，基坑相鄰的建筑物又相當(dāng)于較重的集中荷載，基坑周圍的管線常引起地表淺層水的滲漏，這些因素又是導(dǎo)致土體變形加劇的原因。基坑工程設(shè)置于力學(xué)性質(zhì)相當(dāng)復(fù)雜的地層中，在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和變形預(yù)估時(shí)，一方面，基坑圍護(hù)體系所承受的土壓力等荷載存在著較大的不確定性；另一方面，對(duì)地層和圍護(hù)結(jié)構(gòu)一般都作了較多的簡(jiǎn)化和假定，與工程實(shí)際有一定的差異；加之，基坑開挖與圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工過程中，存在著時(shí)間和空間上的延遲過程，以及降雨、地面堆載和挖機(jī)撞擊等偶然因素的作用，使得現(xiàn)階段在基坑工程設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算以及結(jié)構(gòu)和土體變形的預(yù)估與工程實(shí)際情況有較大的差異，并在相當(dāng)程度上仍依靠經(jīng)驗(yàn)。因此，在深基坑施工過程中，只有對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、基坑周圍的土體和相鄰的構(gòu)筑物進(jìn)行全面、系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，才能對(duì)基坑工程的安全性和對(duì)周圍環(huán)境的影響程度有全面的了解，以確保工程的順利進(jìn)行，在出現(xiàn)異常情況時(shí)及時(shí)反饋，并采取必要的工程應(yīng)急措施，甚至調(diào)整施工工藝或修改設(shè)計(jì)參數(shù)。
上海相繼頒布實(shí)施的上海工程建設(shè)規(guī)范《基坑工程設(shè)計(jì)規(guī)程》DGJ08-61-1997、《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》DGJ08 11-1999、《基坑工程施工監(jiān)測(cè)規(guī)程》DG／TJ08-2001-2006都對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)作了具體規(guī)定，將其作為基坑工程施工中必不可少的組成部分。而在地鐵、隧道和合流污水工程等大型構(gòu)筑物安全保護(hù)區(qū)內(nèi)的基坑，相關(guān)部門都頒布了有關(guān)文件確定其環(huán)境保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)和要求。基坑工程監(jiān)測(cè)已成為建設(shè)管理部門強(qiáng)制性指令措施，受到業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、施工和相關(guān)管線單位高度重視。
基坑監(jiān)測(cè)應(yīng)達(dá)到的目的：
1、對(duì)基坑圍護(hù)體系及周邊環(huán)境安全進(jìn)行有效監(jiān)護(hù)
在深基坑開挖與支護(hù)施筑過程中，必須在滿足支護(hù)結(jié)構(gòu)及被支護(hù)土體的穩(wěn)定性，避免破壞和極限狀態(tài)發(fā)生的同時(shí)，不產(chǎn)生由于支護(hù)結(jié)構(gòu)及被支護(hù)土體的過大變形而引起鄰近建筑物的傾斜或開裂，鄰近管線的滲漏等。從理論上說，如果基坑圍護(hù)工程的設(shè)計(jì)是合理可靠的，那么表征土體和支護(hù)系統(tǒng)力學(xué)形態(tài)的一切物理量都隨時(shí)間而漸趨穩(wěn)定，反之，如果測(cè)得表征土體和支護(hù)系統(tǒng)力學(xué)形態(tài)特點(diǎn)的某幾種或某種物理量，其變化隨時(shí)間而不是漸趨穩(wěn)定，則可以斷言土體和支護(hù)系統(tǒng)不穩(wěn)定，支護(hù)必須加強(qiáng)或修改設(shè)計(jì)參數(shù)。在工程實(shí)際中，基坑在破壞前，往往會(huì)在基坑側(cè)向的不同部位上出現(xiàn)較大的變形，或變形速率明顯增大。在20世紀(jì)90年代初期，基坑失穩(wěn)引起的工程事故比較常見，隨著工程經(jīng)驗(yàn)的積累，這種事故越來越少。但由于支護(hù)結(jié)構(gòu)及被支護(hù)土體的過大變形而引起鄰近建筑物和管線破壞則仍然時(shí)有發(fā)生，而事實(shí)上大部分基坑圍護(hù)的目的也就是出于保護(hù)鄰近建筑物和管線。因此，基坑開挖過程中進(jìn)行周密的監(jiān)測(cè)，可以保證在建筑物和管線變形處在正常范圍內(nèi)時(shí)基坑的順利施工，在建筑物和管線的變形接近警戒值時(shí)，有利于采取對(duì)建筑物和管線本體進(jìn)行保護(hù)的技術(shù)應(yīng)急措施，在很大程度上避免或減輕破壞的后果。
2、為信息化施工提供參數(shù)
基坑施工總是從點(diǎn)到面，從上到下分工況局部實(shí)施。基坑工程監(jiān)測(cè)不僅即時(shí)反映出開挖產(chǎn)生的應(yīng)力和變形狀況，還可以根據(jù)由局部和前一工況的開挖產(chǎn)生的應(yīng)力和變形實(shí)測(cè)值與預(yù)估值的分析，驗(yàn)證原設(shè)計(jì)和施工方案正確性，同時(shí)可對(duì)基坑開挖到下一個(gè)施工工況時(shí)的受力和變形的數(shù)值和趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并根據(jù)受力和變形實(shí)測(cè)和預(yù)測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì)時(shí)采用的值進(jìn)行比較，必要時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)方案和施工工藝進(jìn)行修正。
3、驗(yàn)證有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)
因基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尚處于半理論半經(jīng)驗(yàn)的狀態(tài)，土壓力計(jì)算大多采用經(jīng)典的側(cè)向土壓力公式，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值相比較有一定的差異，基坑周圍土體的變形也還沒有成熟的計(jì)算方法。因此，在施工過程中需要知道現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的受力和變形情況。支護(hù)結(jié)構(gòu)上所承受的土壓力及其分布，受地質(zhì)條件、支護(hù)方式、支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度、基坑平面幾何形狀、開挖深度、施工工藝等的影響，并直接與側(cè)向位移有關(guān)，而基坑的側(cè)向位移又與挖土的空間順序、施工進(jìn)度等時(shí)間和空間因素等有復(fù)雜的關(guān)系，現(xiàn)行設(shè)計(jì)分析理論尚未完全成熟。基坑圍護(hù)的設(shè)計(jì)和施工，應(yīng)該在充分借鑒現(xiàn)有成功經(jīng)驗(yàn)和吸取失敗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)自身的特點(diǎn)，力求在技術(shù)方案中有所創(chuàng)新、更趨完善。對(duì)于某一基坑工程，在方案設(shè)計(jì)階段需要參考同類工程的圖紙和監(jiān)測(cè)成果，在竣工完成后則為以后的基坑工程設(shè)計(jì)增添了一個(gè)工程實(shí)例。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)不僅確保了本基坑工程的安全，在某種意義上也是一次1：1的實(shí)體試驗(yàn)，所取得的數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)和土層在工程施工過程中真實(shí)反應(yīng)，是各種復(fù)雜因素影響和作用下基坑系統(tǒng)的綜合體現(xiàn)，因而也為基坑工程領(lǐng)域的科學(xué)和技術(shù)發(fā)展積累了第一手資料。
二、基坑監(jiān)測(cè)工作基本要求
1、基坑監(jiān)測(cè)應(yīng)由委托方委托具備相應(yīng)資質(zhì)的第三方承擔(dān)。
2、基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)單位及相關(guān)單位應(yīng)提出監(jiān)測(cè)技術(shù)要求。
3、監(jiān)測(cè)單位監(jiān)測(cè)前應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)踏勘和收集相關(guān)資料基礎(chǔ)上，依據(jù)委托方和相關(guān)單位提出的監(jiān)測(cè)要求和規(guī)范、規(guī)程規(guī)定編制詳細(xì)的基坑監(jiān)測(cè)方案，監(jiān)測(cè)方案須在本單位審批的基礎(chǔ)上報(bào)委托方及相關(guān)單位認(rèn)可后方可實(shí)施。
4、基坑工程在開挖和支撐施工過程中的力學(xué)效應(yīng)是從各個(gè)側(cè)面同時(shí)展現(xiàn)出來的，在諸如圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力、地層移動(dòng)和地表沉降等物理量之間存在著內(nèi)在的緊密聯(lián)系，因此監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮各項(xiàng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容間監(jiān)測(cè)結(jié)果的互相印證、互相檢驗(yàn)，從而對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果有全面正確的把握。
5、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)必須是可靠真實(shí)的，數(shù)據(jù)的可靠性由測(cè)試元件安裝或埋設(shè)的可靠性、監(jiān)測(cè)儀器的精度、可靠性以及監(jiān)測(cè)人員的素質(zhì)來保證。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)性要求所有數(shù)據(jù)必須以原始記錄為依據(jù)，原始記錄任何人不得更改、刪除。
6、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)必須是及時(shí)的，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)需在現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)計(jì)算處理，計(jì)算有問題可及時(shí)復(fù)測(cè)，盡量做到當(dāng)天報(bào)表當(dāng)天出。因?yàn)榛娱_挖是一個(gè)動(dòng)態(tài)的施工過程，只有保證及時(shí)監(jiān)測(cè)，才能有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，及時(shí)采取措施。
7、埋設(shè)于結(jié)構(gòu)中的監(jiān)測(cè)元件應(yīng)盡量減少對(duì)結(jié)構(gòu)的正常受力的影響，埋設(shè)水土壓力監(jiān)測(cè)元件、測(cè)斜管和分層沉降管時(shí)的回填土應(yīng)注意與土介質(zhì)的匹配。
8、對(duì)重要的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，應(yīng)按照工程具體情況預(yù)先設(shè)定預(yù)警值和報(bào)警制度，預(yù)警值應(yīng)包括變形或內(nèi)力量值及其變化速率。但目前對(duì)警戒值的確定還缺乏統(tǒng)一的定量化指標(biāo)和判別準(zhǔn)則，這在一定程度上限制和削弱了報(bào)警的有效性。
9、基坑監(jiān)測(cè)應(yīng)整理完整的監(jiān)測(cè)記錄表、數(shù)據(jù)報(bào)表、形象的圖表和曲線，監(jiān)測(cè)結(jié)束后整理出監(jiān)測(cè)報(bào)告。
基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)是一門綜合性很強(qiáng)的技術(shù)，它以土力學(xué)、鋼筋混凝土力學(xué)及巖土工程設(shè)計(jì)理論和方法等學(xué)科為理論基礎(chǔ)，以儀器儀表、傳感器、計(jì)算機(jī)、測(cè)試技術(shù)等學(xué)科為技術(shù)支持，同時(shí)還融合了基坑工程施工工藝與工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
三、基坑工程監(jiān)測(cè)等級(jí)劃分
2006年頒布實(shí)施的上海工程建設(shè)規(guī)范《基坑工程施工監(jiān)測(cè)規(guī)程》DG／TJ08-2001-2006對(duì)基坑工程監(jiān)測(cè)進(jìn)行等級(jí)劃分。《基坑工程施工監(jiān)測(cè)規(guī)程》規(guī)定基坑工程監(jiān)測(cè)等級(jí)根據(jù)基坑工程安全等級(jí)、周邊環(huán)境等級(jí)和地基復(fù)雜程度劃分為四級(jí)。規(guī)程中表3.2.2 、表3.2.3、表3.2.4和表3.2.5分別列出了基坑工程安全等級(jí)、周邊環(huán)境等級(jí)、地基復(fù)雜程度和基坑工程監(jiān)測(cè)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)。需要注意的是：①、同一基坑各側(cè)壁的工程監(jiān)測(cè)等級(jí)可能不同。對(duì)基坑各側(cè)邊條件差異很大且復(fù)雜的基坑工程，在確定基坑工程監(jiān)測(cè)等級(jí)時(shí)，應(yīng)明確基坑各側(cè)壁工程監(jiān)測(cè)等級(jí)。②、地基復(fù)雜程度劃分表3.2.4和基坑工程監(jiān)測(cè)等級(jí)劃分表3.2.5中有二項(xiàng)（含二項(xiàng)）以上，最先符合該等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)者，即可定為該等級(jí)。③、基坑工程監(jiān)測(cè)等級(jí)劃分表3.2.5中當(dāng)出現(xiàn)符合兩個(gè)監(jiān)測(cè)等級(jí)時(shí)，宜按周邊環(huán)境高一等級(jí)考慮。例如：某基坑工程安全等級(jí)為二級(jí)、周邊環(huán)境等級(jí)為一級(jí)、地基復(fù)雜程度為中等，按表3.2.5基坑工程監(jiān)測(cè)等級(jí)可定為一級(jí)或二級(jí)，但按表3.2.5注2要求，基坑工程監(jiān)測(cè)等級(jí)宜定為一級(jí)。
四、基坑監(jiān)測(cè)參數(shù)
基坑監(jiān)測(cè)按監(jiān)測(cè)項(xiàng)目分類詳見《基坑工程施工監(jiān)測(cè)規(guī)程》表3.3.6。按監(jiān)測(cè)參數(shù)可分為：垂直位移、水平位移、傾斜、圍護(hù)體系內(nèi)力、深層側(cè)向位移（測(cè)斜）、裂縫、地下水位、孔隙水壓力、土壓力、土體分層垂直位移、坑底隆起（回彈）等。結(jié)合將來的機(jī)構(gòu)認(rèn)證，本次監(jiān)測(cè)技術(shù)培訓(xùn)內(nèi)容按監(jiān)測(cè)參數(shù)編排。
論壇鏈接下載：http://bbs.www.mocsil.com/read.php?tid=100
