深基坑监测方法探讨

分类：建筑工程论文发表 时间：2012-05-07 11:36 关注：(1)

　　
　　摘要：目前城市地下岩土工程愈来愈多，监测方法也较多，如何选择监测方法成为从事监测的测量同志必须考虑的问题。根据具体情况，从实际出发，采取有效的监测方法，确保能够准确预警。那就是可行的方法。监测作为基础，分析是手段，最终目的是预警。今后的工作会遇到更多更复杂的基坑工程，进行基坑监测方法探讨总结十分必要。针对所做的基坑项目：汇金广场；东方巴黎；崇安寺一期改造三个基坑监测项目进行监测总结，认为通过全站仪和高精密水准仪进行水平位移和垂直变形观测，能够获得有效基坑变化信息，通过工程类比法和警戒界线法，进行综合分析，在工程灾害前采取防范措施，避免事故的发生。
　　关健词：预警；监测；基坑；方法
　　引言
　　由于岩土工程自身的工程特性，它所具有的工程地质环境和施工运行的荷载和其它条件十分复杂，安全评判和预报需要考虑的因素多，技术难度较大，目前还缺少较为普遍通用的评判预报方法，一般需要结合本工程的具体情况，针对岩土介质的种类（散体、块体或完整性岩体等），岩土工程类别（地下工程、边坡、建筑物基础、大坝坝基等），以及监测时段（施工期或运行期）合理选择相应的安全预测预报方法。另外，由于岩土工程的复杂性，单一安全预报方法往往满足不了工程要求，需要采用多种不同方法，进行综合分析评判。既要综合分析各种监测仪器和不同部位的监测数据，也要重视地质调查、人工巡视以及设计施工等多方面的信息，还要了解岩土介质自身、附属的加固设施（如衬砌、锚杆、锚索等）以及邻近工程建筑物的各反应，以提高安全预测预报工作的准确性和可靠度。综合各种安全预报方法，要根据单位所拥有设备仪器和具体情况选择有效的监测方法。
　　1.目前基坑监测方法
　　1.1目前基坑监测预警方法可归纳为理论计算法、实测数据分析法和实体模型试验。理论计算法包括经验公式法、数值计算法和随机介质法。实测数据分析法包括统计分析法、时序分析法、神经网络法、灰色模型法等。
　　1.2岩土工程安全监测预警包括对工程安全稳定状态的评判和对危险状态的预报工作，目前采用的方法大致可分为：
　　⑴工程地质因素的定性分析方法；
　　⑵自动报警法；
　　⑶各类警戒界限法；
　　⑷数学物理模型分析方法；
　　1.3自动报警法主要是采用地震波和声发射仪器报警方法，目前基本上处于研究阶段；警戒界限法和数学物理模型法是安全监测和监测资料整理分析的自然延伸，工程地质因素的定性分析方法主要用到设计、施工和地质等方面知识和现场巡视资料，是对仪器监测资料的重要补充，应该作为安全监测预报工作的一个重要方面。
　　1.4工程因素分析法：地质因素分析是通过勘测、巡视观察和简易测绘手段了解与岩土工程的安全稳定有关的、经常出现的、起控制作用的岩土介质特性、地质构造、水的作用和岩体应力4个主要因素，及其分类标准，进行综合分析，确定岩体的稳定性，进行安全预报。这种分析方法是比较客观的符合实际的。且具有快速及时的特点。应用这种方法进行安全预报，工作人员的经验预报准确度上将起重要作用。
　　2预报方法在工程中应用
　　基坑监测是岩土工程安全的重要保证条件之一，也是岩土工程设计、施工、运行的重要组成部分，并且又是具有自己独立系统的“监测工程”。在施工、运行过程中，监测岩土工程的实际状态及其稳定性，将为保证工程安全提供科学依据，监测信息可提供比较正确的预警，有效防止基坑工程灾害。本文以四个实际监测工程为例，简述如下：
　　⑴汇金广场南侧，在02年5月30日傍晚17时作出预警。施工单位采取积极措施，该路段封闭，车辆、行人绕道而行，且关闭了主煤气管阀门，当夜23时中市桥巷出现路面坍塌，有2米深的大坑，避免一次工程灾害。
　　⑵东方巴黎南侧，在03年07月23日中午发出预警通知，施工单位和业主高度重视，将南侧食堂、宿舍的人和财产均撤出，次日凌晨出现坍塌，原食堂、宿舍均倾覆。但有成功预警，人员丝毫未伤，食堂的冰箱空调均已转移，财产也没受损失。
　　⑶崇安寺一期改造工程，在05年1月17日下午发出预警，差不多有48小时没明显变化，基坑围护的施工单位技术老总对我预警颇有微词，各方专家也来了不少，意见不一。当时我的压力何等大，基坑北侧同庚厅古建筑，且每天有许多早锻炼群众在基坑边活动。二天后渐渐出现明显裂纹，且以加速度发展，这时施工单位吓得赶紧加固施工。才扼制基坑围护安全。
　　⑷在崇安寺阿炳故居位移当天24小时内位移超过10mm,仍然作出不警报的实例。阿炳故居是省文物单位，且我对该建筑感情挺深，因为是我少年成长居住的地方。不作出预警那是因为我对工程类比法和警戒界线法认识上有较成熟理解。我认为是因为挖掘时没按设计要求分层挖掘，而是一次挖掘至底。在连续观测中，观测发现有迅速趋稳且有回移现象。
　　基坑监测工作总结，对我将来的更好进行监测工作会有较大的帮助，对同行也有参考意义。如何将监测信息预报更科学更合理，不光是测量精度要求提高，而且要充分对工程地质及周边环境和动态情况有所掌控。
　　3基坑监测方法实施小结
　　3.1工程类比法
　　3.1.1根据拟建和在建工程地质条件、岩体特性和动态观测资料，通过与具有类似条件的已建工程的综合分析和对比，判断工程区岩体或建筑物的稳定性，并取得相应的资料进行稳定计算，评估工程安全性和潜在不安全因素。
　　3.1.2因素类比法，即工程不稳定因素类比，根据已发生过的失稳事件、有失稳定可能处理后已经稳定的工程实例的各项条件和各种因素的对比，对工程的稳定性做出迅速的判断。工程类比法的优点是综合考虑各种影响工程稳定的因素，迅速地对工程稳定性及其发展趋势作出预测。缺点是经验性强，缺少定量界限，因地而异。
　　3.1.3资料收集；首先搜集拟比工程的地质资料、岩体结构类型、岩体结构类型、岩体应力状态、岩体力学参数、地下工程情况、工程尺寸及形状、使用年限、施工方法、各项测试参数、各种环境因素和各种潜在的不稳定因素。
　　3.1.4在大量调查研究的基础上，对已收集的资料分析研究之后，对工程因素进行分类。在考虑工程岩体结构、完整性、岩石强度、岩体应力、地下水等，将岩体分为若干类，如稳定性好、稳定性较好、中等稳定、稳定性差、稳定性很差等，根据影响工程安全的各种因素，将工程或工程部位分为稳定的，暂时稳定的、不稳定的、危险的等。或按照某种选定的分类法，详细分析，作出稳定性评价。对危险的或不稳定的工程或岩体的形式、因素按主次分析列出。说明作用程度和特征。对已发生的失稳工程，进行广泛调查研究，分析发生事件的因素和条件，并进行分类。
　　3.1.5根据稳定性分类，与本地区和国内外已建工程或已发生失稳和进行过安全预报的工程的主要因素和条件进行比较，全面分析其各种因素的相似性和潜在的危险性，并推测未来发展趋势。
　　3.1.6验算与预报；对拟比工程采用有关方法或用已建工程的计算方法进行验算校核。验算有局部和整体两种。局部验算是对已确定的危险岩、险段、或不稳定结构部位进行验算。整体验算是全断面或全工程验算。根据验算提出预报，同时提出加固措施，在建工程，要对其已选定的参数进行合理的调整。必要时，可通过室内和现场工作做进一步的认证和提供依据。
　　3.2警戒界线法
　　岩土工程安全监测预报中的警戒界线法，（也称指标控制法）是目前应用比较普及的方法。这种方法是以地质因素分析法、工程类比法、岩体结构分析法为基础，利用原位监测和试验资料综合分析，确定一种或几种临界值作为安全警戒界线，进行施工期或运行期的安全监测预报。采用的测量方法：
　　3．2．1水平位移指标控制法；（用全站仪或经纬仪观测）
　　3．2．2垂直位移指标控制法；（用精密水准仪和铟钢尺观测）
　　3.3监测实施
　　工程类比和警戒界法要根据工程的具体条件和情况，按照有关规范要求综合利用，大量收集与本工程类似的已建工程的实测控制指标，通过类比选择，收集拟建工程已有岩土的单轴抗压强度，最大主应力，弹性模量，反推值，求得最大变量和变形速率，并按工程和其它已建类似工程的有限元计算，以及本工程的参照模型，进行分析选择，在拟建工程前期勘测试验中的实测值（岩土工程报告中的参数），通过回归计算变形终值。最后确立预警值。
　　东方巴黎、汇金广场、崇安寺一期改造工程监测中，应用了位移控制标准进行安全预报。其做法如下：
　　３．３．１位移观测要求
　　①先确定有关预测值和实测值的精度
　　②将实测值和根据其它方法获得的实测成果加以比较，检查其可靠性
　　③检查观测仪器是否正常工作
　　④检查实测值是否正确反映岩体变形性态。
　　３．３．２对实测数据进一步作如下分析
　　①比较各测点的预测值和实测值，当二者有差异时，分析其原因和差异程度。
　　②找出在无特殊原因的情况下，实测值随时间急剧变化的测点。
　　③找出应进行监视的危险观测断面或部位。
　　④分析是否在观测断面或观测点以外还有危险断面或部位。
　　⑤根据实测的位移值推算、预测最大位移值或最终位移值。
　　３．３．３确定位移控制标准
　　①对该处位移计算分析成果和其地点的计算分析成果与实测值比较，明确该处位移所对应的程度。
　　②在开始观测初期，了解该处的变形趋势。
　　③根据计算值推测的变形的最大值，在典型断面上的位移量为10~14毫米，位移速率为0.1~0.15毫米/天。
　　④位移主要由开挖引起，蠕变位移很小。
　　根据上述规定，给出位移控制标准和加固措施程序图，作为工程安全预报标准。
　　４结语
　　未来城市地下空间岩土工程监测的方向和发展，以下几点值得关注：
　　⑴基坑工程监测验体化要求的新技术、方法和仪器设备。基坑施工阶段的监测设计没有考虑运营阶段基坑工程安全监测的需要，后果是基坑施工阶段监测所使用的技术手段、仪器设备以简单易行、成本低廉为原则，限制了新技术、新方法、新仪器设备在基坑监测中的开发和应用。随着城市地下空间的利用，社会对公共安全的重视，基坑安全监测一体化是必然趋势。
　　⑵基坑监测预警要建立更科学理论体系，而不是靠某一个工程技术人员经验判断预警，要让刚从学校出来的新人依靠合理的预警理论也能充当基坑监测的现场负责。
　　⑶升华理论体系，达到完善且适用化。灰色理论、模糊理论、神经网络方法虽然在预警中应用有所探索，工程类比法和警戒界线法也广泛应用，这些理论必须要实用化。
　　参考文献:
　　[1]中国建筑科学研究院.JGJ120-99建筑基坑支护技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,1999.
　　[2]刘建航,侯学渊.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.
　　[3]李青岳、陈永奇工程测量学[M].北京:测绘出版社1980