6g坊Sichuan Building Materials 第47卷第1期2021年1月
Vol.47,No.l
January,2021
乔开放
（健研检测集团有限公司，福建厦门361000）
摘要：岩土工程施工期间的干扰因素较多，应得到施工监测技术的支持，以便及时掌握现场施工情况。此外，配套完善的自动化测量设备也至关重要，在其支持下使监测工作顺利落实到位。文章以深基坑岩土工程为立足点，提出相适应的检测技术以及可行的设备，以期给同行提供参考。 关键词：岩土工程；监测技术；自动化测量；设备选型
中图分类号:TU753文献标志码:B
文章编号:1672-4011（2021）01-0060-03
DOI：10.3969/j.issn.1672-4011.2021.01.029
0前言
深基坑施工常伴有诸多安全隐患，做好监测工作是推动工程顺利开展的关键。对此，应根据岩土深基坑工程特点选择相应的监测技术和自动化监测设备，从各项细节切入，全面掌握施工情况，以所得结果为依据采取有效的控制措施。
X深基坑岩土工程施工监测的主要特点
首先，监测技术具有明显的时效性，应根据施工需求及时组织监测工作，且伴随施工作业的持续推进，对应的监测结果也将变化，若难以及时取得监测信息将导致信息滞后的局面，难以给施工作业提供可靠的依据，提高决策失误的发生概率，随之引发安全事故。其次，检测技术应具有较高的精度，保证每项监测结果都能有效反映实际情况，此时应从两个方面切入，一是通过合适的监测技术降低误差，二是配套高精度的监测设备，在硬件方面提供保障。
2监测技术在深基坑中的应用优势
深基坑施工的复杂度较高，为给施工作业创造良好的条件，必须加强对基坑的检查，掌握其在安全性、质量等方面的具体表现，而此项工作指的正是基坑监测⑴。既有的理论和经验虽然具有指导意义，
但各深基坑工程都有其独特之处，若照搬照抄老一套的模式会出现适用性不足的问题。所得监测结果易偏离实际情况。在较复杂的工程项目中，需要以现场实际情况为立足点，合理选择监测技术及相应的设备，从而推动监测工作顺利开展。对此，需明确深基坑的建设要求，以此为导向编制科学的施工方案；实际施工中加强现场监测，及时掌握现场情况，尽可能降低对施工作业造成的不良影响；充分发挥现场检测手段的作用，创建高效的危险警报系统，经过分析后对现场危险等级作出评估，再采取相适应的保护措施，最大限度减少安全隐患⑵O
3岩土工程深基坑主要监测内容与设备
1）土体水平位移的监测。以支护或围护结构的特点为收稿日期：2020-08-13
作者简介：乔开放（1987—），男，福建厦门人，本科，工程师，主要从事岩土工程桩基、锚杆及基坑监测工作。依据，充分考虑质量、安全等层面的各项指标，在施工中做好对各项指标的监测工作。工程经验表明，基于支护或围护结构展开土体位移设计方案的编制工作时极容易遇到各式各样的问题，其直接表现则是监测结果的可靠性不足，所得监测结果无法准确反映现场情况。此类问题的出现主要与设计思路不合理有关，设计者的设计思路依然被禁锢在传统体系中，例如部分施工企业为节省成本而精简监测流程。鉴于此问题，在土体位移监测方案的编制过程中，需要从支护结构的实际情况
出发，编制科学的方案，依据规范将各项监测工作落实到位⑶。
2）水平位移和垂直沉降监测。此方面的监测工作主要围绕支护结构顶部展开，所得结果可有效反映基坑的实际施工情况。经过水平位移和垂直沉降两方面的监测，可掌握支护结构顶部实际情况与设计要求的差异，明确其在各阶段的具体表现，在此基础上编制变化曲线图，给深基坑稳定性分析提供依据。
3.2基坑支护结构体系应力监测
1）内力监测。此项监测工作的覆盖对象包含支护结构和支撑结构两部分，以便掌握构件受力钢筋的应力情况，评价支护结构体系的内部受力特点。
2）土压力监测。以土压力计为主要装置，将其埋设在围护结构的迎土面，利用该装置展开监测工作。混凝土浇筑期间易出现土压力计被材料包裹的情况，导致装置难以正常使用。对此，需在围护结构的外面钻孔，再于该处设置土压力计。
3）孔隙水压力的监测。通过科学的手段掌握孔隙的水压力情况，所得结果可有效反映深基坑支护结构的实际状况，分析压力在各阶段的实际表现，做出是否会发生沉降的判断，同时也可实现对不良地质的控制，从源头上减小不良因素的影响，以免因地表隆起而发生结构变形等问题。
4）坑内土层的监测。伴随施工作业的持续推进，期间产生的扰动性影响逐步加剧，易对基坑底部的土层结构造成影响，因此需要做好对坑内土层的监测工作，具体包含坑底和内部监测两方面。经过监测后分析基坑底部土层的实际状况，如是否发生隆起等。
3.3测斜仪的应用
测斜仪器的各组件应按照图纸配置到位，使探头与测读设备稳定连接，从而形成可靠的数据采集与传输渠道。两类装置在连接时应使用原装的扳手辅助，保证螺丝和螺母处于拧紧的状态，以免发生松脱现象。测斜仪应具有良好的密封性，同时检查内部电源运行情况，保证外部因素不会对测斜仪各装置的正常使用造成影响。需强调的是，若测斜设备因电压异常下降而难以正常使用，此时应暂停监测作业，检查具体问题并采取处理措施，无误后再使电源恢复充电状态。若测斜仪器异常而依然投入使用，极容易对内部零部件造成损伤，后续监测工作的效果将大打折扣，难以保证监测结果的准确性，因此，必须及时发现问题并快速处理。
探头装置应稳定放置在套管内，滚轮需要与导槽有效接触，根据实际情况缓慢调试，不可出现急于求成的情况，否则易降低测量结果的精度。探头装置应缓慢下放并触及套管底部，若速度过快会损伤探头装置。测量读数时采取自上而下的顺序，每0.5m便组织一次读数，确保精测结果的精确性。结束测量作业后将探头旋转180。，再将探头装置置入导槽内，按照上述所提方法有序测量，期间应保证测
点的固定性，不可随意改变测点的位置。相同测点获得两份数据，要求所形成的绝对值之差控制在10%以内，否则不满足要求，需再次组织测量工作。
通过相同的流程测量垂直方向的导槽，掌握其水平位移的具体数据，以此为依据作出判断。对于侧向位移，采取初始数据的时间应在基坑降水之前，持续3d测量，具体可根据实际情况适当调整，以保证所得结果不存在大范围的误差。若侧向位移的绝对值偏大或水平位移速率异常加快，此时需要增加观测次数，以便更准确地掌握实际情况。
3.4自动化监测设备与布设
自动化监测的目的是代替传统的人工监测，全天候自动监测基坑支护与建筑物基础情况。提高数据可靠度并且及时提供监测报告，以满足高效施工的要求。实时监测、实时对比安全数据，监测指标不达标时能在第一时间发出警报指引管理人员采取相应措施处理问题。
3.4.1围护桩顶沉降监测
由于基坑开挖期间要进行大量土方卸载，造成坑内外水土压力平衡体系被打破，围护桩将在水土压力作用下产生位移，所以桩顶位移监测是必不可少的监测内容。
1）监测设备。晶硅式静力水准仪是一种差压式的传感器，利用各个监测点之间的压力值的变化计算
出沉降量，传感器精度高、体积小、量程大，在其量程之内，静力水准仪可以随地面走势安装而不需要调平，全密封结构可以埋设于地下。该系统主要由储液罐、基点、测点、采集设备组成，静力水准仪包括主体容器、连通管、传感器等部件。静力水准仪是利用连通液的原理进行沉降观测，多支通用连通管连接在一起的储液面总是在同一水平面上，通过测量不同储液罐的液面高度，经过计算可以得出各个静力水准仪的相对差异沉降。
2）技术指标。量程：0.2~2500mm；传感器精度：0.2 mm；分辨率：0.001mm；系统误差：±0.3mm；最大间距：500 m；供电方式：9~12V；无故障时间：>50000h；WDT看门狗设计，系统稳定；保护：内置15KVESD保护；环境温度范围：-30壬~+80弋；存储容量：4MByts；防护等级:IP68；通信输出类型:RS485/CAN O
易趴网3.4.2水平位移监测
1）监测设备——无线智能倾角仪。普通的水平传感器只有在水平安装时才能进行同行测量双轴，但垂直安装则无法正常测量。双轴倾角传感器（垂直安装）可用于有双轴垂直测量需求的环境，方便用户安装使用。输出接口RS485/ RS232RS422/TTL可选。由于内置了ADI公司的高精度数字传感器，可根据内置温度传感器的变化修正传感器温度漂移，保证产品在低温与高温环境下的高重复性。输出响应频率标准可达18Hz，如需更高的响应频率可根据用户定制。产品属于真正工业级产品，性能可靠稳定、扩展性好、多种输出可供选择。适合应用于各种恶劣工业控制环境。
2）技术指标。精度：0.001°；分辨率：0,0005°；防护等级:IP67；测量轴:X、Y轴；测量范围：±30°；供电电压：9〜35 V；输出方式:RS232、RS485、TTL可选；抗震性能:>2000g；工作温度：-40弋〜+85T；存储温度:-55T〜+100T；零点温度漂移（-40弋〜85弋）：土0.0007。/弋；灵敏度误差（25弋）：±0.01%。
3）监测方法。主要针对桩顶部水平位移以及建筑结构的水平位移监测仪器采用内置电池无线传输，安装采用M6螺丝固定安装，安装时连续测量三次数据以平均值作为初始角度。后期每次测出的角度和初始角度进行比较计算即可获得变形量。
3.4.3地下水位监测
基坑施工前有时需要人工降低地下水位，在天然水面和人工水面之间，排水会引起土体的孔隙水压力消散，有效应力增加，从而造成土体压缩及产生沉降。同时，人工水面以下，土层有效应力也会因水位变化而增加，引起土体沉降，这将引起周围一定范围内的地面下沉，甚至造成邻域内建筑物或构筑物的破坏。因此，地下水位变化是基坑施工过程中必须严密监测的关键性参数之一。
1）监测设备——数字传感器。量程：0〜60m；精度：0. 001m；分辨率：0.01mm；温度范围：-20P〜80弋；外观尺寸：42mm X220mm o
2）监测方法。地下水位监测采用埋设水位管后数字传感器自动化观测。在已埋设好的水位管中垂直放入传感器，直至传感器前端没入地下水面1.5m以下，自动记录读数后，读出初次读数，两读数自动相减即可获取地下水位相对于管口的深度。
3）测点埋设与布置。本次监测采用钻孔方式埋设水位管。钻孔完成后清除泥浆，将PVC水位管吊放入钻好的孔内（管顶应高出地面），在孔四周的空隙回填中砂，上部回填黏土并将管顶用盖子封好。水位管下部用滤网布包裹住，以利于水渗透。水位管管的埋置深度（管底标高）应在控制地下水位之下3〜5m。安装图见图1。
图1水位管安装示意图
4监测技术与应用效果
监测系统是利用传感器技术、信号传输技术以及网络技术和软件技术，从宏观、微观相结合的全方位角度，来监测影响基坑及围护安全的各种关键技术指标；记录历史、现有的数据，分析未来的走势，以便辅助业主单位及政府决策，提升基坑安全保障水平，有效防范和遏制重特大事故发生。系统依托智能的软件系统建立分析预警模型，实现与短消息平台结合，当发生异常时及时自动发布短消息给监测管理人员，以尽快启动相应的预案。
（下转第63页）
单点系泊系统
钢板桩在土壤里有可能影响到周围土层的受力结构，如果不事先进行研究，在拔出过程中，由于拔除顺序或拔出时间的不恰当，可能改变受力情况，从而对已经建设完成的建筑部件造成损害，或者导致周围土层不均匀沉降，形成对自然环境的破坏。根据的受力情况和施工要求设置好拔出顺序和拔出时间之后，就要开始具体的拔除工作。拔除方法是先拔桩机夹住钢板柱的顶部，缓慢摇动1〜2min，使得周围的土松动，然后缓慢向上拔出，如果拔出困难，可以先向下击再向上拔出。
4.4钢板桩监测
节能转轮除湿机对于钢板桩的监测贯穿了整个深基坑工程。在钢板桩打桩完成之后，记录好坐标位置，进行两次测量，确定位置无误并做好记录。在开挖过程中，不断监测坐标点的变化情况，一旦坐标点发生偏移，就加大监测力度，确保工程能够安全进行，以免因为支护结构不稳定而发生工程塌方，也可以及时保护施工人员的安全。
4.5钢板桩的加固补强措施
最后需要补充的就是对钢板桩的加固补强措施。在深基坑工程施工过程中难免会发生一些意外，从而导致钢板桩支护结构的不稳定，要对钢板桩进行加固补强，来确保施工和施工工人的安全。对钢板桩的加固补强一般可以分为三类:①增大嵌固刚度;②限制墙体位移;③进行补强。增大嵌固刚度是针对钢板桩的支护结构而言的，由于桥梁施工的环境相对比较复杂，泥砂的承载力又相对水流不断带来冲击，
所以要加大对支护结构的嵌固刚度。可以考虑使用十字交叉梁板的梁，增大板带，使之具有防水功能。对于限制墙体的位移，伴随受力情况的改变之故，结构所承载的外力可能会发生改变，在传统压力理论指导下设计的钢板桩支护系统可能会等产生一定的侧面位移的问题，很容易形成安全隐患，最终导致安全事故。限制墙体位移的办法有加设锚杆、加设支撑、加设拉杆，在本次工程施工中对支撑的设计层数相对较多，能够有效起到限制墙体位移的作用，同时考虑后期施工环境可能会产生的变化，在深基坑工程施工的后期加设锚杆。钢板桩墙不同于地下连续墙，不好进行逆作法施工。为了减小其柔性变形，在施工中多把钢板桩墙悬臂部分用混凝土浇灌起来，增大抗弯刚度，但钢板桩不易拔出重复
(上接第61页)
首先，基坑土体和连续墙两部分结构的监测必须借助测斜管而实现，将其按照特定的间距标准设置在墙体内，从所得监测结果来看存在较明显的变形现象，其原因在于开挖深度未得到控制，实际深度明显大于设计值，导致结构更容易发生变形。通过该监测技术的应用，可准确掌握结构变形与开挖深度所具有的变化规律，从而采取针对性的处理措施，合理优化作业方案，提高其可行性。其次，在墙顶位移监测时需要部署合适数量的测点，具体以支护施工模式为主要依据，保证测点布设的合理性。梁体浇筑时可设置螺纹钢，利用该装置展开监测工作，各方向测量时其对应的方法具有差异性，需根据实际情况合理选择。确保测量结果的时效性，应及时组织测量作业，使测量结果准确反映出所在阶段
的实际情况，若缺乏及时测量措施，后续需再次组织测量。该监测技术的关键在于合理布设测量点，加强对测点埋设深度的控制，使其能够与连续墙的设计深度相同，以便取得具有精确性的测量结果。最后，应做好围护结构的内力监测工作，使用。所以在本次工程中，只在压力较大的位置采取了该措施。
5结语
钢板桩作为一种经济、安全的支护方法在实际工程当中已经进行了广泛的应用，但是针对深基坑使用的钢板桩依然较少，由于其稳定性、施工方法的不确定，导致安全系数较小，但是如果进行详细的计算以及制定符合地质的施工方法并加大观测力度，钢板桩还是可以应用到深基坑当中的。钢板桩支护的施工流程分为六步：放线、布置导向桩、修整作业场地、打桩围堰并封底开挖、完成地基或其他建筑结构的建设、回填后拔除钢板桩，在过程中根据情况进行钢板桩的加固补强等。由于其施工速度快、施工周期短，可以给企业带来一定经济效益，钢板桩的使用范围值得推广，在不远的将来，钢板桩的应用必然更加广泛，有助于提高我国的桥梁深基坑施工水平。
[ID：010720]
参考文献：
[1]陆泳•钢板桩支护在市政工程深基坑施工中的应用研究[J].
中国标准化,2019,62(4)：92-93.
主轴编码器[2]郭呈皓.钢板桩支护在软土地区深基坑工程中的应用[J]•建
筑工程技术与设计,2018,6(3)：217,
[3]胡春雷，周漩•拉森钢板桩防护在桥梁深基坑施工中的应用
[J].中华建设,2019,26(1)：46-47.
[4]魏源，李明哲，刘洪超•钢板桩支护在某高架特大桥基坑施工
pstang中的应用[J].兰州工业学院学报,2018,26(5):30-33.
[5]梁西平•钢板桩支护在桥梁深基坑施工中的实践[J]•民营科
技,2018,24(2):131.
[6]曹猛•深基坑钢板桩支护技术在施工中的应用[J]•佳木斯职
业学院学报,2019,36(4)：136-137.
[7]朱建•钢板桩在深基坑支护中的实践与探讨[J]•房地产导刊,
加雷沙星
2019,20(8)：85.
[8]张凡孟•钢板桩支护在市政工程深基坑施工中的应用[J]•住
宅与房地产,2019,25(6):199.
[9]葛鹏，谭燕.水下加撑钢板桩在止水围堰中的应用研究[J]•工
程技术研究,2019,42(9)：160-161.
按照特定的间隔依次布设测点，可将钢筋作为计量主体，通过对钢筋的分析可以进一步判断围护结构的内力情况。
5结束语
岩土深基坑工程的施工条件较为复杂，在多方面因素共同作用下易出现质量问题。对此，应从实际施工情况出发，选择相适应的监测技术和配套设备，有效开展深基坑的相关监测工作，以便掌握深基坑的实际情况，以此为依据合理调整施工方法，营造安全的施工环境，推动工程项目的发展。
[ID：010785]
参考文献：
[1]付平•深基坑监测技术在工程实施中的应用分析[J].居业,
2020,38(3):44-45.
[2]张琳敬.深基坑工程自动化监测关键技术探讨[J].科技经济
导刊,2020,28(7)：60.
[3]林恒雨.漳州某建筑工程深基坑监测技术分析[J].河南科技,
2019,35(35)：104-106.
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议