摘要：深基坑的护壁，不仅要求保证基坑内正常作业安全，而且要防止基坑及坑外土体移动，保证基坑附近建筑物、道路、管线的正常运行。高层建筑的数量越来越多，设计有二层、三层、甚至多层地下室的建设项目非常多见，深基坑工程已成为建设工程中数量较多、投资较大、施工难度与风险较高的部分工程，为了掌握基坑稳定性情况，基坑监测也是相当重要的。通过各地工程实践，在基坑支护测量监测理论与技术上都有了进一步的发展，取得了可喜的成缔。本文结合实践，针对这些问题展开探讨。
关键词：深基坑 工程测量 监测
当前，基坑支护设计尚无成熟的方法用以计算基坑周围的土体变形，施工中通过准确及时的监测，可以指导基坑开挖和支护，有利于及时采取应急措施，避免或减轻破坏性的后果。
一、深基坑施工监测的特点
1、时效性
普通工程测量一般没有明显的时间效应。基坑监测通常是配合降水和开挖过程，有鲜明的时间性。测量结果是动态变化的，一天以前（甚至几小时以前）的测量结果都会失去直接的意义，因此深基坑施工中监测需随时进行，通常是1次/d，在测量对象变化快的关键时期，可能每天需进行数次。
基坑监测的时效性要求对应的方法和设备具有采集数据快、全天候工作的能力，甚至适应夜晚或大雾天气等严酷的环境条件。
2、高精度
普通工程测量中误差限值通常在数毫米，例如60m以下建筑物在测站上测定的高差中误差限值为2.5mm，而正常情况下基坑施工中的环境变形速率可能在0.1mm/d以下，要测到这样的变形精度，普通测量方法和仪器部不能胜任，因此基坑施工中的测量通常采用一些特殊的高精度仪器。
3、等精度
基坑施工中的监测通常只要求测得相对变化值，而不要求测量绝对值。例如，普通测量要求将建筑物在地面定位，这是一个绝对量坐标及高程的测量，而在基坑边壁变形测量中，只要求测定边壁相对于原来基准位置的位移即可，而边壁原来的位置（坐标及高程）可能完全不需要知道。
由于这个鲜明的特点，使得深基坑施工监测有其自身规律。例如，普通水准测量要求前后视距相等，以清除地球曲率、大气折光、水准仪视准轴与水准管轴不平行等项误差，但在基坑监测中，受环境条件的限制，前后视距可能根本无法相等。这样的测量结果在普通测量中是不允许的，而在基坑监测中，只要每次测量位置保持一致，即使前后视距相差悬殊，结果仍然是完全可用的。
二、基坑测量中的仪器
适应基坑监测的上述内容和特点，具体测量中采用了很多新型的测量仪器，介绍磁性深层沉降仪和测斜仪等设备。这些新的设备及其技术特点是传统的工程测量不能涵盖的。
1、深层沉降仪
深层沉降仪是用来精确测量基坑范围内不同深度处各土层在施工过程中沉降或隆起数据的仪器。它由对磁性材料敏感的探头和带刻度标尺的导线组成。当探头遇到预埋在预定深度钻孔中的磁性材料圆环时，沉降仪上的蜂鸣器就会发出叫声。此时测量导线上标尺在孔口的刻度以及孔口的标高，即可获得磁性环所在位置的标高。通过对不同时期测量结果的对比与分析，可以确定各土层的沉降（或隆起）结果。
2、测斜仪
测斜仪是一种可以精确地测量沿铅垂方向土层或围护结构内部水平位移的工程测量仪器，可以用来测量单向位移，也可以测量双向位移，再由两个方向的位移求出其矢量和，得到位移的最大值和方向。本文介绍加拿大RockTest公司产RT-20MU型测斜仪，其仪器标称精度为±6mm/25m，探头精度为±0.1mm/0.5m。
三、基坑工程的监测与控制
监测内容有:①灌注桩顶部冠梁水平位移;②灌注桩倾斜检测;③邻近建筑物和道路水平位移及沉降;④地下水位监测。
1、灌注桩顶部冠梁水平位移监测
在每段钻孔灌注桩顶部冠梁纵向每间隔5～8m布设一个监测点,即J1～J75共75个测点。测站点设在基坑开挖深度两倍距离以外的冠梁监测点延长线上,CZ1～CZ3共3个,测站点采用长1～1.5m的15mm钢筋打入地下,地面用混凝土防护。基坑开挖初期,每隔2～3d监测一次。随着开挖进程的增加可1d观测1次,当位移较大时,每天可观测1～2次。
2、灌注桩倾斜检测
根据灌注桩的受力特点及周围环境等因素,拟在A―A轴、E―E轴灌注桩的外侧布设测斜管,每个轴设3个测斜管,即CX1～CX6,共计6个。测斜管埋置深度一般为2倍基坑开挖深度。
用高精度测斜仪进行监测,并根据围护结构在各开挖施工阶段倾斜变化,推算出围护结构沿深度方向各测点水平位移随时间的变化曲线,正式测试前应对测斜孔进行连续观测,取其稳定值作为初读数。
3、邻近建筑物和道路水平位移、沉降的检测
外墙设A1～A5,计5个观测点,外墙设A6～A10,计5个观测点。在邻近道路上设F1～F24,共24个观测点。邻近建筑物和道路水平位移和沉降观测的控制点在基坑边2.5～3.0倍开挖距离以外,水平位移控制点后方向可更远一些,该工程设CZ4～CZ9共6个测站点。水平方向位移观测采用小角度法,沉降观测用精密水准仪测量。
4、地下水位监测
在四周的降水井的外侧布置水位观测井,SW1～SW11共设11个。观测井内设水位计,用以监测坑外地下水位的波动情况。在各类监测中设预警值,例如水平、垂直位移>5mmPd或累计值>80mm时须及时报警,以便快速处理。
四、建议及对策
1、坚持分层分段开挖与支护的原则
一般情况下，边坡破坏有一个从局部开始，逐渐扩大的过程．首先产生局部破坏的部位为突破点．当某部位土体应力达到或超过其强度时，突破点开始破坏，并引起周围土体力学性质的变化和临近部位应力的升值，使破坏面扩大。城市高层建筑的发展，使基坑深度日益增大，边坡也越来越陡立(一般在80～90°)。目前各种边坡稳定的理论计算模式都是在60°左右建立的，与陡立边坡的初始受力状态有较大差异。边坡开挖后，破坏了原自然土体的三向受力状态，在开挖面附近产生一个高能区。其中一部分能量传给周围土体，一部就成为使土体变形的动力．对近于直立的边坡，若一次开挖深度太大，积聚的能量就很大，有可能成为破坏的突破点而产生塌方．所以施工中必须控制开挖面的长度与深度，并进行快速支护，使支护尽早发挥效能，达到控制和消灭破坏突破点的目的．
2、支护结构的革新
(1)从结构受力改变结构形式。闭合拱圈挡土、连拱式基坑支护，都是将平面结构改变为空间支护结构，利用拱的作用，一方面减小土对桩的侧向压力，另一方面将结构受弯变为拱圈受压，充分发挥混凝土的受压特性，降低了工程费用。
(2)从施工方法上改变。桩墙合一地下室逆作法，是将基坑支护桩和地下室墙合在一起，将地下室的梁板作为支护，从地下室顶往下施工，地下室外墙也施工．它的优点是节约投资，在地下水丰富、不易降低水位地区，尚须作防水帷幕。
(3)发展新的支护方法。近年来，喷锚网支护法、锚钉墙法在工程中得到应用，并显示了显著的经济效益．它不要一根桩、一块板、一根管、一根撑，完全抛弃了传统法及其被动支护概念，以尽可能保持、显著提高、最大限度地利用基坑边壁土体固有力学强度，变土体荷载为支护结构体系的一部分．它主动支护土体，并与土体共同工作，具有施工简便、快速、及时、机动、灵活、适用性强、随挖随支、挖完支完、安全经济等特点。
关键词：深基坑 工程测量 监测
当前，基坑支护设计尚无成熟的方法用以计算基坑周围的土体变形，施工中通过准确及时的监测，可以指导基坑开挖和支护，有利于及时采取应急措施，避免或减轻破坏性的后果。
一、深基坑施工监测的特点
1、时效性
普通工程测量一般没有明显的时间效应。基坑监测通常是配合降水和开挖过程，有鲜明的时间性。测量结果是动态变化的，一天以前（甚至几小时以前）的测量结果都会失去直接的意义，因此深基坑施工中监测需随时进行，通常是1次/d，在测量对象变化快的关键时期，可能每天需进行数次。
基坑监测的时效性要求对应的方法和设备具有采集数据快、全天候工作的能力，甚至适应夜晚或大雾天气等严酷的环境条件。
2、高精度
普通工程测量中误差限值通常在数毫米，例如60m以下建筑物在测站上测定的高差中误差限值为2.5mm，而正常情况下基坑施工中的环境变形速率可能在0.1mm/d以下，要测到这样的变形精度，普通测量方法和仪器部不能胜任，因此基坑施工中的测量通常采用一些特殊的高精度仪器。
3、等精度
基坑施工中的监测通常只要求测得相对变化值，而不要求测量绝对值。例如，普通测量要求将建筑物在地面定位，这是一个绝对量坐标及高程的测量，而在基坑边壁变形测量中，只要求测定边壁相对于原来基准位置的位移即可，而边壁原来的位置（坐标及高程）可能完全不需要知道。
由于这个鲜明的特点，使得深基坑施工监测有其自身规律。例如，普通水准测量要求前后视距相等，以清除地球曲率、大气折光、水准仪视准轴与水准管轴不平行等项误差，但在基坑监测中，受环境条件的限制，前后视距可能根本无法相等。这样的测量结果在普通测量中是不允许的，而在基坑监测中，只要每次测量位置保持一致，即使前后视距相差悬殊，结果仍然是完全可用的。
二、基坑测量中的仪器
适应基坑监测的上述内容和特点，具体测量中采用了很多新型的测量仪器，介绍磁性深层沉降仪和测斜仪等设备。这些新的设备及其技术特点是传统的工程测量不能涵盖的。
1、深层沉降仪
深层沉降仪是用来精确测量基坑范围内不同深度处各土层在施工过程中沉降或隆起数据的仪器。它由对磁性材料敏感的探头和带刻度标尺的导线组成。当探头遇到预埋在预定深度钻孔中的磁性材料圆环时，沉降仪上的蜂鸣器就会发出叫声。此时测量导线上标尺在孔口的刻度以及孔口的标高，即可获得磁性环所在位置的标高。通过对不同时期测量结果的对比与分析，可以确定各土层的沉降（或隆起）结果。
2、测斜仪
测斜仪是一种可以精确地测量沿铅垂方向土层或围护结构内部水平位移的工程测量仪器，可以用来测量单向位移，也可以测量双向位移，再由两个方向的位移求出其矢量和，得到位移的最大值和方向。本文介绍加拿大RockTest公司产RT-20MU型测斜仪，其仪器标称精度为±6mm/25m，探头精度为±0.1mm/0.5m。
三、基坑工程的监测与控制
监测内容有:①灌注桩顶部冠梁水平位移;②灌注桩倾斜检测;③邻近建筑物和道路水平位移及沉降;④地下水位监测。
1、灌注桩顶部冠梁水平位移监测
在每段钻孔灌注桩顶部冠梁纵向每间隔5～8m布设一个监测点,即J1～J75共75个测点。测站点设在基坑开挖深度两倍距离以外的冠梁监测点延长线上,CZ1～CZ3共3个,测站点采用长1～1.5m的15mm钢筋打入地下,地面用混凝土防护。基坑开挖初期,每隔2～3d监测一次。随着开挖进程的增加可1d观测1次,当位移较大时,每天可观测1～2次。
2、灌注桩倾斜检测
根据灌注桩的受力特点及周围环境等因素,拟在A―A轴、E―E轴灌注桩的外侧布设测斜管,每个轴设3个测斜管,即CX1～CX6,共计6个。测斜管埋置深度一般为2倍基坑开挖深度。
用高精度测斜仪进行监测,并根据围护结构在各开挖施工阶段倾斜变化,推算出围护结构沿深度方向各测点水平位移随时间的变化曲线,正式测试前应对测斜孔进行连续观测,取其稳定值作为初读数。
3、邻近建筑物和道路水平位移、沉降的检测
外墙设A1～A5,计5个观测点,外墙设A6～A10,计5个观测点。在邻近道路上设F1～F24,共24个观测点。邻近建筑物和道路水平位移和沉降观测的控制点在基坑边2.5～3.0倍开挖距离以外,水平位移控制点后方向可更远一些,该工程设CZ4～CZ9共6个测站点。水平方向位移观测采用小角度法,沉降观测用精密水准仪测量。
4、地下水位监测
在四周的降水井的外侧布置水位观测井,SW1～SW11共设11个。观测井内设水位计,用以监测坑外地下水位的波动情况。在各类监测中设预警值,例如水平、垂直位移>5mmPd或累计值>80mm时须及时报警,以便快速处理。
四、建议及对策
1、坚持分层分段开挖与支护的原则
一般情况下，边坡破坏有一个从局部开始，逐渐扩大的过程．首先产生局部破坏的部位为突破点．当某部位土体应力达到或超过其强度时，突破点开始破坏，并引起周围土体力学性质的变化和临近部位应力的升值，使破坏面扩大。城市高层建筑的发展，使基坑深度日益增大，边坡也越来越陡立(一般在80～90°)。目前各种边坡稳定的理论计算模式都是在60°左右建立的，与陡立边坡的初始受力状态有较大差异。边坡开挖后，破坏了原自然土体的三向受力状态，在开挖面附近产生一个高能区。其中一部分能量传给周围土体，一部就成为使土体变形的动力．对近于直立的边坡，若一次开挖深度太大，积聚的能量就很大，有可能成为破坏的突破点而产生塌方．所以施工中必须控制开挖面的长度与深度，并进行快速支护，使支护尽早发挥效能，达到控制和消灭破坏突破点的目的．
2、支护结构的革新
(1)从结构受力改变结构形式。闭合拱圈挡土、连拱式基坑支护，都是将平面结构改变为空间支护结构，利用拱的作用，一方面减小土对桩的侧向压力，另一方面将结构受弯变为拱圈受压，充分发挥混凝土的受压特性，降低了工程费用。
(2)从施工方法上改变。桩墙合一地下室逆作法，是将基坑支护桩和地下室墙合在一起，将地下室的梁板作为支护，从地下室顶往下施工，地下室外墙也施工．它的优点是节约投资，在地下水丰富、不易降低水位地区，尚须作防水帷幕。
(3)发展新的支护方法。近年来，喷锚网支护法、锚钉墙法在工程中得到应用，并显示了显著的经济效益．它不要一根桩、一块板、一根管、一根撑，完全抛弃了传统法及其被动支护概念，以尽可能保持、显著提高、最大限度地利用基坑边壁土体固有力学强度，变土体荷载为支护结构体系的一部分．它主动支护土体，并与土体共同工作，具有施工简便、快速、及时、机动、灵活、适用性强、随挖随支、挖完支完、安全经济等特点。
