文 献 综 述

一、深基坑安全监测的目的和内容

随着我国城市化的发展，一定程度上促进了建筑行业的发展。城市建设”重地上、轻地下”，地面地下基础设施建设不同步。现我国切实转变观念，统筹规划建设，地下设施建设和发展迎来”春天”，大量地下工程如雨后春笋般涌现，深基坑工程不断增加，基坑施工的开挖深度越来越深，从最初的5～7m发展到目前最深已达20m多。而在深基坑工程施工过程中基坑监测是重要内容，在建筑行业的发展中就应重视深基坑支护监测技术，根据其自身特点在建筑施工过程中严格把关，对其进行优化，不断提高深基坑支护施工的质量^[1]。

基坑监测主要包括：支护结构、相关自然环境、施工工况、地下水状况、基坑底部及周围土体、周围建（构）筑物、周围地下管线及地下设施、周围重要的道路、其他应监测的对象^[2]。基坑监测的重要目的有两个：（1）提供监测数据，为设计提供验证，并动态指导设计。（2）基坑监控施工，为施工过程提供预警^[3]。深基坑开挖有两个应予关注的问题，第一是基坑支护结构的稳定与安全；第二是对基坑周围环境的影响，如建筑物和地下管线沉降、位移等。在建筑基坑施工中，由于场地地质和水文条件、荷载条件、结构的材料性质、施工条件及基坑周边环境等各种因素的影响，设计预测和预估只能大致描述正常基坑工程施工条件下，基坑支护结构自身变形规律和受力情况以及对相邻环境的影响程度。唯有通过在基坑工程施工全过程，进行严密的、与各施工工况相一致的基坑监测，才能获得基坑支护结构、周围环境变形等相关数据，以正确地指导基坑工程施工的各个环节；对可能发生影响基坑和周围环境安全的不利因素，针对性地采取相应的措施；保证基坑工程的顺利进行。深基坑支护不仅要求确保边坡的稳定，而且要满足变形控制要求，保证基坑内正常作业安全，而且要防止基坑及基坑外部土体移动，保证基坑附近建筑物、道路、管线的正常运行。基坑开挖后，支护结构和基坑外面的土体都会发生位移和变形，因此会引起周围建筑物和地下管线的位移和变形，特别是支护结构止水帷幕没有做好，造成坑外水土流失，对周围建筑物和地下管线的影响会更大，所以须对基坑周围的建筑物和地下管线进行监测，掌握其位移和变形情况，发现问题可及时采取措施，待恢复正常后，方可继续施工。对于复杂的大中型工程或环境要求严格的项目，往往难从以往的经验中得到借鉴，也难以从理论上找到定量分析、预测的方法，这就必定要依赖于施工过程中的现场监测。首先，通过对实时监测数据的分析，判断基坑的安全状态，发现可能出现的事故先兆，防止破坏性事故的发生，及时采取相应的工程措施，做到施工可预控性和防患于未然。第二，及时掌握基坑开挖、降水及施工过程中支护结构的实际状态(位移、倾斜变化值和变化速率等）及周边环境（建筑物、地下管道、道路）的变化情况，为基坑施工和周边环境的安全与稳定提供监控数据。并且将现场测量结果及时反馈，做到信息 化施工，使施工过程安全、经济、快捷。第三，为设计单位提供基坑现场实测结果，通过与理论计算值对比，用反分析法来修正设计参数，使之更准确地反映实际施工状态，从而不断地修改和完善原有的设计方案，以指导下阶段的施工，确保施工的安全顺利进行，同时也能为其它工程的设计施工提供参考^[4]。在基坑工程的技术发展过程中，监测工作及其监测成果起到了十分重要的作用。

二、深基坑工程以及深基坑监测的发展

基坑工程是一个古老而又具有时代特点的岩土工程课题，最早的放坡开挖及简易木桩围护可追溯到远古时代。我国的深基坑工程研究是20世纪80年代末开始逐渐涉及深入的，经过近30年的发展，基坑工程监测技术得到了很大的进步和发展。一是监测方法及仪器本身的进步，二是监测内容的不断扩大与完善。随着经济的高速发展及城市化进程的加快，城市空间利用逐渐趋向三维空间的开挖，高层建筑、地下轨道交通及设施的建设使得基坑工程施工及设计的难度不断增大，且由此引出了诸多关于基坑工程的研究课题，也相应地为施工及科研人员提供了更丰富的研究背景。近几年来，国内工程界对于基坑监测的技术和方法做了大量的研究和尝试，有关基坑安全监测的文章也呈现增多的趋势^[5]。

20世纪70年代，国内只在少数大工程项目中有开挖深度达10m以上的基坑工程，80年代以来，我国首先在北京、上海、广州、深圳等大型城市大量兴建高层建筑，90年代以后，深基坑开挖课题提出了新的内容，那就是提高深基坑开挖的环境效应问题，从而进一步促进了深基坑开挖技术的研究与发展。但由于基坑工程的复杂性以及设计、施工的不当，工程事故的概率仍然很高^[6]。高层及超高层建筑的兴起，地下室常设计为三到四层，使得基坑开挖深度显著增大，达到15米甚至更大。此时的基坑支护设计除了重视地质条件勘察外，施工技术水平也有了较大的提高，并逐渐意识到施工工序对基坑变形的影响，逐渐形成了较为合理的基坑开挖步骤。在基坑支护设计中，由于尚未有实用的基坑开挖分析软件，工程界一般采用结构力学中连续墙的分析理论对围护结构进行设计，并为了保证基坑的安全施工及周边环境安全，加强了施工的安全监测，且通过实时的监测，预估下一步施工可能引发的基坑变形，形成了较为丰富的基坑开挖经验及监测成果，为之后类似工程的设计及施工提供极富价值的参考^[5]。随着基坑工程经验的增加，学术界基于先前的工程经验及监测成果，开始尝试采用有限元分析方法对以往的工程案例进行分析，并逐渐研发了一些分析软件，为有效预测基坑工程的变形奠定一定的基础。但由于设计分析经验不足，且相应的参数选用取值并不明确，分析的精度仍有待于进一步提高。直至对土体采用了较为符合实际的弹塑性本构理论进行分析时，方取得较为合理的分析结果伴随着计算机技术的发展，各种数值分析软件也得到了广泛的发展和应用，同时土体的真实应力应变关系在软件中也得到了更为合理的模拟，从而使数值分析手段能更为广泛为工程界所接受，对预测基坑的变形及保护周边环境有了长足的进步^[6]。

21世纪之后，由于科技的大力发展，人们生活水平的提高，环境保护要求提高，对基坑开挖又有了新的要求。为了更好地保护基坑周边环境，基坑的时空效应理念在工程界有了更为广泛的认识，无论在设计环节还是施工环节，都逐渐地强化基坑时空效应的理念，这对于更有效地保护基坑周边环境有着重要的意义，具体主要表现为：根据基坑的形状，依据对称、平衡的原则进行分层分块开挖，合理安排开挖部位的先后顺序，并详细确定每部开挖的尺寸、开挖时间、支撑时限及预应力大小，尽量降低由于土体卸载导致的应力不平衡，并减小坑底无支撑的暴露时间，充分利用基坑变形的时空效应进行作业。同时，在数值分析过程中，结构关系的选取合理性、模型计算参数选取的准确性、围护结构及支撑系统简化模拟的合理性、施工工序模拟同实际工程的一致性、地下水渗流及固结模拟的必要性、空间效应考虑的必要性等因素的合理考量，对基坑设计及施工有了更好指导作用^[7]。

随着社会的发展，测绘专业的研究人员在信息化施工和基坑的时空效应研究规律方面取得了高水平的研究成果，侯学渊和刘建航参考新奥法隧道施工面时空效应理论和上海大量软土基坑卖跌而提出的时室敦应法，在工程实践中取得了显著的技术经济效果。王正晓，刘保信结合具体工程对某基坑支护工程及周围建筑监测的技术方法产生变形及突变原因作了深入的分析，从而说明在大型建筑施工过程中变形监测的意义。胡友健，李梅应用深基坑工程监测数据处理与预测报警系统对深基坑的监测数据实施数据库管理，采用灰色系统理论建立变形预测模型，采用若干定性和定量指标进行深基坑工程极限状态的分析判别与险情预报。杨卫东结合工程实例，介绍了动态变形监测的方法，并对重要建筑设施实施了安全监测^[13]。宁志新，何鹏介绍了安全监测系统中利用传感、测量、监测的各种自动化仪器及其优缺点、国内外应用现状．总结了近年来的先进技术、设备及安全监测曲动化系统的发展方向。袁勇军，李新卿尝试应用测地型GPS对基坑基点进行监测，证明使用该方法不仅避开了常规方法对工地条件的限制，还可提高工作效率和工作精度，保证工程质量。黄秋林，邱冬炜对深基坑工程变形监测的主要内容和实施方法进行了介绍，探讨了对监测数据进行及时计算分析和信息反馈的方法，并提出了应用稳健估计数据探测法对基坑变形监测数据进行抗粗差处理的方法。姚黔贵介绍了城市深基坑变形监测的意义、内容、监测点的布设、数据观测等，通过深基坑变形监测的实施，指出须依靠变形监测的动态信息反馈来保证深基坑施工安全和优化设计^[14]。李秋卿等探讨了应用地面激光三维扫描地表沉陷，并对其获取的数据精度进行了分析，就地表沉陷监测就其技术优势与存在闷题对几个相关向题进行了讨论。张维正明以实际深基坑支护及降水工程在密集建筑群中施工为例，介绍了支护工程的设计与施工，阐述了该工程变形监测方法并对其结果进行了分析，总结了在密集建筑群中进行基坑开挖的设计与施工经验。任丽芳等从基坑安全监测的角度对深基坑的监测项圈、监测方法和研究现状进行阐述，并在此基础上对深基坑监测今后的研究方向进行展望，指出信息化施工以及建立完善的险情预警系统的重要性。黄小明，黄清明等通过某基坑施工的监测实践，提出如何在密集的己有建筑中对深基坑开挖施工进行全过程监测，及时反馈监测信息，实行动态管理和信息化施工，以保证围护结构稳定及周边建筑物的安全等等^[15]。

为了在建筑基坑支护设计与施工中做到技术先进、经济合理、确保基坑边坡稳定、基坑周围建筑物、道路及地下设施安全，近年相继颁布实施几部有关基坑工程的技术规程。如《中华人民共和国国家标准#183;建筑地基基础设计规范GB（50007#8212;02）》，《人民共和国行业标准#183;建筑基坑支护技术规程（JGJ120#8212;99）》和《中华人民共和国行业标准#183;建筑基坑工程技术规范（YB9258#8212;97）》，同时各地也针对当地地质性质的具体情况发布了一些地方规程。