摘要：建筑基坑測(cè)量是保證施工安全進(jìn)行不可缺少的環(huán)節(jié)，本文闡述了監(jiān)測(cè)的內(nèi)容和方法，還有變形監(jiān)測(cè)的周期和報(bào)警值，同時(shí)還對(duì)數(shù)據(jù)處理作了初步的論述，介紹了幾種數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)方法。
關(guān)鍵詞：基坑監(jiān)測(cè)；水平位移；沉降觀測(cè)；監(jiān)測(cè)報(bào)告
1.概述
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，城市中的高層結(jié)構(gòu)工程越來(lái)越多，這些工程建筑是城市的一道景觀。建筑工程在使用的過(guò)程中，基礎(chǔ)和地基所承受的荷載越來(lái)越重，周邊建筑物及基坑施工安全也顯得越來(lái)越重要，地基和基礎(chǔ)的變形也不可避免，常見(jiàn)的變形包括傾斜、裂縫和沉降。如果這些變形超過(guò)一定的限度，就會(huì)影響到它的使用功能，嚴(yán)重時(shí)會(huì)危及建筑物的安全，造成重大人身財(cái)產(chǎn)安全的損失。因此在建筑物施工和管理階段，都要對(duì)其進(jìn)行變形觀測(cè)，通過(guò)觀測(cè)獲得的數(shù)據(jù)，進(jìn)行變形分析。如果發(fā)現(xiàn)異常變形，應(yīng)及時(shí)采取有效措施，把危險(xiǎn)降到最低。
不同的工程、不同的地質(zhì)情況以及不同的基礎(chǔ)形式，所采用的維護(hù)措施是不同的。在基坑開(kāi)挖的過(guò)程中，應(yīng)及時(shí)掌握基坑的位移變形情況，對(duì)可能出現(xiàn)的工程隱患應(yīng)及時(shí)匯報(bào)并采取相應(yīng)的措施，避免發(fā)生重大安全事故，減少事故帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。因此，對(duì)地基和基礎(chǔ)進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)是非常有必要的，它是保證基礎(chǔ)安全施工必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。
2.監(jiān)測(cè)內(nèi)容和方法
對(duì)于變形監(jiān)測(cè)，首先要看建筑物所在區(qū)域地下水位深淺以及相鄰建筑物的遠(yuǎn)近，來(lái)決定是否需要進(jìn)行地下水位和相鄰建筑物變形的監(jiān)測(cè)。建筑物變形監(jiān)測(cè)主要有，建筑物的地基基礎(chǔ)沉降觀測(cè)、建筑物基礎(chǔ)和本身的傾斜觀測(cè)與建筑物的裂縫觀測(cè)，還有坑底土體隆起基坑周?chē)馏w水平位移。對(duì)建筑物進(jìn)行觀測(cè)之前，首先要埋設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在基坑或者高層建筑物頂面布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，采用f20球形頂端的鋼質(zhì)標(biāo)志，上面刻有十字細(xì)槽。
�。ㄒ唬┙ㄖ锏幕A(chǔ)沉降是變形監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容，既要有每日的日沉降量，又要有沉降速率和沉降變化曲線。水準(zhǔn)點(diǎn)的選擇應(yīng)該距離建筑物不小于基坑深度的2倍。同時(shí)周?chē)�要不受其他施工和人為的破壞，保證其穩(wěn)定不變形。沉降觀測(cè)點(diǎn)一般設(shè)在房屋的四周，必要時(shí)還要在房子的關(guān)鍵點(diǎn)部位布設(shè)。在建筑物的轉(zhuǎn)角和裂縫兩側(cè)必須布置觀測(cè)點(diǎn)。沉降觀測(cè)常采用的是水準(zhǔn)觀測(cè)，一般精密水準(zhǔn)儀讀數(shù)到0.1mm，毫米級(jí)是準(zhǔn)確的，0.1mm是估讀的。監(jiān)測(cè)過(guò)程中必須在相同的環(huán)境條件下，有相同的觀測(cè)人員，按照相同的觀測(cè)方法，采用相同的觀測(cè)儀器，對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行不間斷的觀測(cè)，采集數(shù)據(jù)。
�。ǘ� ）建筑物的傾斜觀測(cè)也是變形監(jiān)測(cè)的重要組成部分，其中包括基礎(chǔ)和建筑本身的傾斜觀測(cè)。對(duì)于建筑物本身的傾斜觀測(cè)，一般在建筑物上設(shè)置兩個(gè)觀測(cè)標(biāo)志，而且要測(cè)出兩點(diǎn)的高差h。盡量保證兩點(diǎn)連線與地面垂直。在觀測(cè)當(dāng)中，測(cè)出標(biāo)志中心位置的水平距離D，則傾斜率為i=D/h。傾斜觀測(cè)最常采用的方法包括前方交會(huì)法、小角法、傾斜儀法、基礎(chǔ)差異沉降推算法和經(jīng)緯儀投點(diǎn)法。
�。ㄈ┙ㄖ锪芽p觀測(cè)包括裂縫的大小、位置、傾斜方向、深度及是否具有繼續(xù)擴(kuò)大的趨勢(shì)等。裂縫觀測(cè)可以用智能裂縫寬度觀測(cè)儀。需要觀測(cè)的裂縫應(yīng)該統(tǒng)一編號(hào)，防止混淆，每條裂縫應(yīng)該至少布置兩組觀測(cè)標(biāo)志，一組在裂縫末端，令一組在裂縫最寬的部位，而每組觀測(cè)標(biāo)志應(yīng)該設(shè)在裂縫的兩側(cè)。對(duì)于裂縫少、量測(cè)方便的建筑物，可以采用比例尺、小鋼尺或者游標(biāo)卡尺等工具定期量測(cè)標(biāo)志的距離，進(jìn)而求得裂縫變化值。
�。ㄋ模┑叵滤槐O(jiān)測(cè)也必不可少。對(duì)水位的測(cè)量可以采用水位測(cè)量?jī)x。地下水位變化也會(huì)影響到基坑的沉降和變形，同時(shí)也會(huì)影響施工進(jìn)度。水位的上升，水壓強(qiáng)勢(shì)必增大，基坑附近土的不穩(wěn)定性也會(huì)增加。
3.監(jiān)測(cè)頻率和報(bào)警值
在基坑開(kāi)挖期間，正常監(jiān)測(cè)頻率為1次/天。如果遇到變形突然增大，大于變形報(bào)警值的1/2且持續(xù)發(fā)生變形時(shí)，應(yīng)加大監(jiān)測(cè)頻率，增加到2次/天。當(dāng)遇到連續(xù)降雨，基坑被長(zhǎng)時(shí)間浸泡，也需要加密觀測(cè)次數(shù)，具體情況按照當(dāng)時(shí)降雨量和地下水位而定。當(dāng)基礎(chǔ)底板施工完畢后，可以適當(dāng)減少觀測(cè)頻率，一般1次/3天。等基坑土回填后，可停止對(duì)基坑的監(jiān)測(cè)。首先要確定基坑的安全等級(jí)，然后才能確定基坑變形報(bào)警值。當(dāng)水平位移量大于3mm/d，并且有擴(kuò)大趨勢(shì)時(shí)，應(yīng)及時(shí)報(bào)警。當(dāng)基坑沉降接近5mm/d，應(yīng)引起重視。如果發(fā)現(xiàn)有繼續(xù)擴(kuò)大的趨勢(shì)應(yīng)報(bào)告給相關(guān)部門(mén)，進(jìn)而采取應(yīng)急措施，排除安全隱患，保證施工順利進(jìn)行。
4.數(shù)據(jù)的整理與分析
在變形觀測(cè)中，用搜集到的數(shù)據(jù)來(lái)研究建筑地基和基坑的變形規(guī)律和特征是變形觀測(cè)的另一主要內(nèi)容，它是整個(gè)監(jiān)測(cè)工作不可缺少的部分。在基坑監(jiān)測(cè)過(guò)程中，應(yīng)該根據(jù)施工進(jìn)度情況提交階段性的監(jiān)測(cè)報(bào)告。當(dāng)工程結(jié)束時(shí)，提交完整的監(jiān)測(cè)報(bào)告。監(jiān)測(cè)報(bào)告一般包括該項(xiàng)目的工程概況、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、各測(cè)點(diǎn)的布置位置圖和編號(hào)、采用何種儀器進(jìn)行觀測(cè)、觀測(cè)原理和方法、數(shù)據(jù)的處理方法和變形曲線等。在每次觀測(cè)結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)檢查記錄的準(zhǔn)確性，如精度是否合格，數(shù)據(jù)是否齊全等。通過(guò)監(jiān)測(cè)所得到的數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行及時(shí)處理，畫(huà)出“填土高度―沉降圖”和基坑的“水平位移―深度圖”。通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變形分析，指導(dǎo)建筑施工。數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)是為以后建筑施工積累經(jīng)驗(yàn)。預(yù)測(cè)方法有很多種，其中沉降數(shù)據(jù)有曲線擬合、皮爾預(yù)估模型、GM(1,1)預(yù)估模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、遺傳算法。采用科學(xué)的預(yù)測(cè)方法處理實(shí)測(cè)資料，有助于準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)沉降，從而使后期施工組織安排達(dá)到最優(yōu)化，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。各種預(yù)測(cè)方法如下：
�。�1）曲線擬合法
該方法屬于經(jīng)驗(yàn)方法，即采用與沉降預(yù)測(cè)曲線相似的曲線進(jìn)行擬合，然后外延求出后期沉降量。常用的方法有：對(duì)數(shù)曲線法、雙曲線法等。
�。�2）灰色系統(tǒng)法
灰色系統(tǒng)法預(yù)測(cè)的基本思路是：把隨時(shí)間變化的一隨機(jī)正的數(shù)據(jù)列，通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞嚼奂�，使之變成非�?fù)遞增的數(shù)據(jù)列，用適當(dāng)?shù)姆绞奖平�，以此曲線作為預(yù)測(cè)模型，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)。
�。�3）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法
基坑沉降受多種因素的影響和制約，其變化的自然規(guī)律很難用一個(gè)顯式的數(shù)學(xué)公式予以表示。而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是這一領(lǐng)域的一個(gè)突破，該方法視傳統(tǒng)函數(shù)的自變量和因變量為輸入和輸出，將傳統(tǒng)的函數(shù)關(guān)系轉(zhuǎn)化為高維的非線性映射，而不是顯式的數(shù)學(xué)表達(dá)式。該方法在處理非線性問(wèn)題上，具有獨(dú)特的優(yōu)越性。
（4）遺傳算法
建筑基坑沉降非線性模型的參數(shù)識(shí)別實(shí)質(zhì)上是一個(gè)優(yōu)化問(wèn)題，而建立在種群遺傳和自然選擇的基礎(chǔ)上，模擬了自然界“物競(jìng)天擇，適者生存”的遺傳算法是處理復(fù)雜優(yōu)化問(wèn)題的理想方法。遺傳算法在整個(gè)操作過(guò)程中，同時(shí)控制著一個(gè)解群，而不是局限于一個(gè)點(diǎn)，這就大大提高了搜索效率，并避免陷入局部極值；求解時(shí)，不計(jì)算目標(biāo)函數(shù)的微分，故對(duì)目標(biāo)函數(shù)和約束條件沒(méi)有苛刻要求，這在處理高度非線性問(wèn)題方面與傳統(tǒng)方法比較，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
在數(shù)據(jù)處理時(shí)應(yīng)選擇有實(shí)際意義的數(shù)據(jù)，在實(shí)際的變形預(yù)測(cè)中，并不單純地依賴(lài)某一種方法，了解每一種計(jì)算方法的原理、優(yōu)缺點(diǎn)和計(jì)算結(jié)果的精度，在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中靈活地選擇。
5.總結(jié)
在建筑基坑施工過(guò)程中，運(yùn)用各種儀器觀測(cè)基坑的沉降、水平位移、裂縫等變形內(nèi)容，并采用曲線擬合、小波分析、灰色系統(tǒng)等預(yù)測(cè)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，指導(dǎo)施工，為以后施工和設(shè)計(jì)積累經(jīng)驗(yàn)。在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，需要各個(gè)部門(mén)高度重視和密切配合，積極認(rèn)真對(duì)待，才能保證施工順利進(jìn)行。
參考文獻(xiàn)：
[1]夏才初,潘國(guó)榮.土木工程監(jiān)測(cè)技術(shù)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2001.
[2]劉建航,侯學(xué)淵.基坑工程手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1997.
[3]GB 50007-2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].
[4]JGJ/T 8-97建筑變形測(cè)量規(guī)程[S].
