深基坑监测方案详述2012 05

1、深基坑监测详述深基坑监测详述 2012全国基桩无损检测培训班 1 前言前言 ?基坑工程事故屡见不鲜, 不仅给工程建设带来了巨大的损失, 甚至还 会波及邻近建筑及地下市政设施的安全。 ?为此, 在理论分析指导下有计划地进行现场工程监测十分必要。 深基坑工程 ? 高层建筑城市地下轨道交通日益增多 ? 规模和基础开挖深度不断加大 ?地质条件 ?荷载条件 ?材料性质 ?施工条件 ?外界其他因素 很难单纯从理论上预测工程中可能出现的问题 2 基坑监测的目的基坑监测的目的 （1）为施工开展提供及时的反馈信息。 （2）为基坑周围环境进行及时、有效的保护提供依据。 （3）将监测结果用于反馈优化设计，为改进设计

2、提供依据。 （4）通过对监测数据与理论值的比较、分析，可以检验设计 理论的正确性。 （5）在施工全过程中，通过监测，将结构变形严格控制在标 准限值内，保证既有建筑物和构筑物的安全。 （6）积累量测数据，为今后类似工程设计与施工提供工程参 考数据。 （7）在本项目中，建筑物、构筑物监测主要是为了保证能及 时反映其变形情况，以便对工程施工中出现问题能及时采 取措施及处理办法。 3 监测主要技术依据监测主要技术依据 1建筑基坑工程监测技术规范 中华人民共和国国家标准 GB50497-2009 2建筑变形测量规程 中华人民共和国行业标准 JGJ8-2007 3建筑地基基础设计规范 中华人民共和国国家标

3、准 GB50007-2002 4工程测量规范 中华人民共和国国家标准 GB50026-2007 5建筑基坑支护技术规程 中华人民共和国行业标准 JGJ120-99 3.1 监测精度指标监测精度指标 监测项目、测点布置和监测精度表 监测项目 位置或监测对 象 测点布置 仪 器 监测最 小精度 1 支护结构桩 （墙）顶 水平位移 支护结桩（墙） 顶 边长大于30m的按间距30m布点（按四舍五入原则 计），小于30m的，按1点布置。 经纬仪 1mm 2 支护结构变形 支护结构内 边长大于30m的按间距30m布点（按四舍五入原则 计），小于30m的，按1点布置。同一孔测点 间距0.5m. 测斜管、测斜

4、仪 1mm 3 支撑轴力 钢管支撑：端 部；钢筋 砼支撑： 中部 车站基坑每层5根。通道、风道、出入口、施工竖 井、区间风井、盾构井每层支撑道数超过5根 的按2根计，5根以下，按1根计。 钢管支撑：轴力 计； 钢筋砼支撑：应 变计 1/100 (Fs) 4 锚杆拉力 锚杆位置或锚 头 不少于锚杆总数的5%,且不少于5根 钢筋计、压力传 感器 1/100 (Fs) 5 支撑立柱沉降 监测 支撑立柱顶上 立柱总数超过25根的按20%计；总数大于10根，小 于25根的，按5根计，小于10根的，按1根计。 水准仪 0.5mm 6 沉降、倾斜、 裂缝 需保护建（构） 筑物 每个建（构）筑物不少于3个测点

5、 经纬仪、水准仪 1mm 7 土体侧向变形 靠近支护结构 的周边土 体 24孔，同一孔测点间距0.5m 测斜管、测斜仪 1.0mm 8 地下水位 基坑周边 间距2025m 水位管、水位仪 1.0mm 3.2 监测频率及周期监测频率及周期 ?监测频率取决于变形大小、变形速度 和进行变形监测的目的。除系统观测外， 在特殊情况下，应进行应急监测。 ?周期分为施工前期，施工期和稳定期 三个阶段。 ? 施工前期指观测对象相邻的车站或区间的土建施工尚 未开始之时，此时需观测二次，取平均值作为初始数据。 若初始观测时间距工点正式开工时间较久时，应在正式开 工前3天内重新测量初始值。 ? 稳定期指观测对象相邻

6、的站点区间的土建施工完成以 后，再继续跟踪观测，观测频率以一月或半年一次，直至 完全稳定为止。 4 监测实施方法 4.1 水平位移监测 4.1.1 水平监测点的布设 工作基点及基点的布设 在基坑周边稳定的区域内布设若干组基点（每组3个），基点布设在基坑 周边稳定区域内，同时在基坑周边较稳定的区域内布设若干个工作基 点，工作基点墩布置在基坑的冠梁上。 ? 工作基点墩的布置： ? 在相应冠梁处钻孔，孔深50mm ? 在孔内埋设25钢筋，并浇筑混凝土观测墩，墩 尺寸：长宽高=2502501200mm ? 墩顶部埋设强制对中螺栓和仪器整平钢板，螺栓 尺寸暂定为10mm，并刻十字丝，在墩的中间增加 加强

7、钢筋，每个墩都加工一个钢盖板，不使用点时 将盖板扣上，以保护测点不受破坏。 ? 具体尺寸根据仪器基座丝口尺寸决定。基点墩的 具体尺寸见基点观测墩标志图。 观测墩顶部示意图 预制棱镜接头示意图 监测点布设 ? 根据设计和甲方确定的支护结构墙顶水平位移点的位置和数量，在基 坑支护结构的冠梁顶上布设观测点 ? 观测点也采用埋设观测墩的形式 ?在基坑边的支护桩冠顶梁上钻孔，孔深100mm ?在孔内埋设25钢筋，并浇筑混凝土观测墩，墩尺寸：长宽高 =150150300mm ?墩顶部埋设强制对中螺栓和棱镜整平钢板，螺栓尺寸暂定为10mm ?具体尺寸见测点观测墩标志图。 ?根据现场的实际情况，将监测点改为预

8、制的棱镜接头，在基坑的冠梁制作过程 中进行预埋，以保证其与冠梁的连接稳定性。 监测的布点要求 ?首先布设工作基点墩 ?在建立好工作基点墩后，将仪器架设在工作基点墩上 ?沿基坑边布设观测点墩，观测点位置必须选择在通视处，要避开基坑 边的安全栏杆 ?一般情况下，离基坑300mm比较合适，既可避开安全栏杆，又不会 影响施工，也便于保护 4.1.2水平位移监测方法水平位移监测方法 主要用于对工作基点的稳定性检查 主要用于对各变形监测点的监测 ? 外业采用laica TCR1201+（标称精度1,1mm+1.5ppm）监测 ? 对监测原始数据进行数据改正、平差计算、生成监测报表和变形过程线图、变形 速率

9、 ? 监测报表、变形过程线图、监测报告通过电子报表发布 ?极坐标法 ?小角度法 ?前方交会法 ?后方交会法 ?导线测量法 极坐标法 A C B A、B已知点，C、C 点为待求坐标点 S C S ?/180tan 01 ? ? ? ? ? BA BA BA XX YY ? BABC ? BCBC SXX?cos? ? BCBC SYY?sin? DbamS? 2 2 测定待求点 C坐标时，先计算已知点 A、B的方位角 测定角度和边长BC，根据公式计算 BC方位角： 计算C点坐标 精度分析 在采用观测墩时，其误差来源包含测角误差，测距误差。 取视距长度100m，角度二测回，用 TCR1201全站仪

10、观测（ 1，1+1.5ppm ） 两次观测同一点水平位移变化量中误差： 点/ 0.9mm 测角中误差： S m m ? ? ? 角=1/2062651001000=0.48mm 测距中误差： 1000100105 . 11 6 ? ? = 点位中误差：点 =（角2 ）1/2 1.25mm 在变形监测中，对于基坑的位移关心的是垂直于基坑方向的变化量，基坑监测 水平位移坐标系选择时，一般选择基坑长边为x轴，垂直基坑长边为y轴，即矩形基 坑变化量关心的仅是y方向或是x方向的变化量，根据公式 由以上公式可知，两次观测基坑某方向水平位移观测变化量的中误差为 0.65mm。 小角度法 ?小角度法主要用于基

11、坑水平位移变形点的观测。 ?是利用全站仪或经纬仪（J1型）精确测出基准线与置镜点到观测点视 线之间的微小角度，并按下式计算偏离值： P P P SL? ? ? P AB S A、B已知观测墩，P、P1 点为待求坐标点 P1 ?测小角度法，其前提是观测中基准点采用强制对中设备，即必须建立观测墩， 另一方面，小角度法的测距是能够精确测定，且相对于测角而言容易得多，计 算偏离值精度时可以忽略测距引起的误差。在基坑监测中，沿基坑方向的变化 量很小，即S可以认为基本不变。 ?精度分析 ?偏移量中误差： PL S m m P P ? ? ? PL S m m p P ? ? ? ? ? ? 2 如基坑两观

12、测墩长度为500m，观测墩P离A点距离为50m,测角中误差取1（用 J1型仪器观测二测回），则 ? 变形监测两期观测变化量中误差： mp=（Lp2 Lp）1/2 Lp 取本项目中观测墩P离A点距离的最大值300m,测角中误差取1（用J1型仪器观测 二测回），则 采用小角度法观测时，一定要尽量将观测墩位置埋设在两端基点的连线上，使观测 角度微小，以减小正弦函数泰勒级数展开的舍入误差。 前方交会法 ?尽量选择较远的稳固目标作为定向点 ?测站点与定向点之间的距离要求一般不小于交会边的长度。 ?观测点应埋设在适于不同方向观测的位置。 ?交会角度一般满足30150，在基坑观测点的观测中不是很适 用 ?如

13、对工作基点墩C进行稳定性检查时，可以在基坑外100150m埋设 23个基点，用前方交会法检定C的稳定性。 其计算公式为： BA C A、B已知点，C 点为待求坐标点 ? ? ? ? sin sinsin AB C S X ? ? ? ? sin cossin AB C S Y 后方交会法后方交会法 ?后方交会法也用于工作基点墩的稳定性检查，利用周边稳定的基点做 观测目标。 导线测量法 ?导线测量法主要用于基坑周边建筑物特别密集，对工作基点墩稳定性 检查用前方交会法和后方交会法都难以实现的情况，此时在基坑外面 布设导线，通过导线测定工作基点的稳定性。 4.2 沉降监测 4.2.1 沉降监测点的布

14、设 （1） 工作基点埋设 ?必须成组埋设，至少埋设6个基点，利用这6个基点相互检核其稳定性 ?水准基点设在离开基坑100m以外 ?根据建筑基坑工程监测技术规范-GB50497-2009）6.2.2要求，离基坑边 3倍基坑深度以上 ?有条件的地方基点可采用深埋，也可选用桩基础的建筑物上埋设基点 （2） 监测点的埋设 支撑立柱沉降监测点：在支撑立柱的上部布设加工件，该加工件如下： 单位(mm) 周边建筑(构)物沉降监测点：在建筑物的拐角处，离地面 10-20cm，且避开雨水管、窗台线、电器开关等有碍设标 与观测的障碍物，并应视立尺需要离开墙（柱）面一定距 离,其实地效果如上图。根据相关规范和设计图

15、纸，并结 合现场实际建筑物，对位于基坑周边24倍基坑深度距离 范围内的建筑物进行监测布点 道路及地表沉降监测点：在设计文件指定的位置，采用地 面钻孔埋设定制钢筋，并用水泥砂浆固定 管线位移监测点：对于铸铁管、钢管等材质、埋深较浅的 管道,可采用直接法布点,首先开挖至管道深度,将钢筋焊接 于管线的顶部并引至地表,周围用砖砌筑成窨井。对于埋 深较浅的煤气管道,则考虑采用抱箍法,即根据管道的外径, 特制2 个对开的箍,环抱管道,用钢筋引出地面。对于埋深 较大的管道,可采用间接法,即钻孔至管道顶部或底部,孔中 放入保护管,管中放入钢筋,钢筋底部须适当扩大,以测量管 道顶部或底部的土体位移 4.2.2

16、沉降监测的方法沉降监测的方法 （1）布设水准控制路线 （2） 水准控制点观测 （3）建筑（构）物各沉降点观测 （4）使用仪器 （5） 数据记录及处理 （6） 倾斜监测 利用沉降观测点和沉降观 测数据进行建筑物倾斜计 算。计算方法为： （7）由于本基坑施工进度不 一，在进行沉降监测时， 以施工区域为原则，先对 距离施工区域二倍基坑深 度范围内的建构筑物进行 监测，当监测区域内建构 筑物变形明显时，应加大 监测范围直至无明显变形 区域为止。 4.3 围护结构墙体变形和土体侧向变形监测 4.3.1 测斜管的埋设 （1）钻孔埋设 （2）绑扎埋设 （3）测斜管埋设时注意的问题 测斜管的上下管间应对接良好

17、，无缝隙，接头处牢固固定、密封。 测斜管安放就位后，调正方向，使管内的一对测斜槽垂直于测量面。 调正后盖上顶盖，保持测斜管内干净，通畅、平直，管顶高出冠梁约 10-50cm。如后期施工需要可加长。 进行钻孔和测斜管之间的回填，宜选用 中粗砂缓慢进行，注意采取措施避免塞孔 使填料无法下降形成空洞，回填过程中通 常灌水，间隔一段时间后检查，发现会填 料有下沉时，继续回填。 为确保测斜管与墙体、土体同步变形。 埋设时间应在基坑开挖之前。做好清晰的 标示和可能的保护措施，保护措施一般是 用砖砌一个保护墩。 4.3.2 测斜方法测斜方法 使用仪器： DKCK-UXX测斜仪（精度：0.1mm/0.5m）

18、量测方法 ?测斜观测分正测和反测，先正测再反测，一般是每0.5m，读数一次 ?测斜探头放入测斜管底应等候5分钟，以便探头适应管内水温 ?观测时应注意仪器探头和电缆线的密封性，以防探头数据传输部分进水。 ?测斜观测时每0.5m标记一定要卡在相同位置，每次读数一定要等候电 压值稳定才能读数，确保读数准确性。 计算公式 ? ? ? j i xi j i xij fLXLXX 11 00 sin? ? ? ? j i yi j i yij fLYLYY 11 00 sin? 式中 测点序号，=1，2，; 测斜仪标距或测点间距（m）； 测斜仪率定常数； X方向第段正、反测应变读数差之半； Y方向第段正、

19、反测应变读数差之半； i i L f xi ? yi ? L L L L L xi 测斜观测分析计算图 ?为消除量测装置零漂移引起的误差，每一测段两个方向的倾角都应进 行正、反两次量测，即 ? ? ? ? 2 _ i x i x xi ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 _ i y i y yi ? ? ? ? ? 4.4 支撑轴力监测 4.4.1 混凝土支撑轴力监测 图3钢筋计布置断面图 钢弦式钢筋应力传感器（简称钢弦式钢筋计）的原理和安装钢弦式钢筋应力传感器（简称钢弦式钢筋计）的原理和安装 工作原理：当钢筋计受轴向力引起弹性钢弦的张力变化，改变 了钢弦的振动频率，通过频率仪测的钢弦的频

20、率变化，即可测 出钢筋所受作用力大小，计算公式： 钢筋计与钢筋的连接 ? 焊接法 ? 螺纹连接 4.4.2 钢支撑轴力监测钢支撑轴力监测 计安装示意图 现场轴力计安装示意图 4.5 围护结构内力监测围护结构内力监测 22 1 () i s k ff S ? ? ? )。 4.6 围护结构侧土压力围护结构侧土压力 使用频率读书仪读取土压力与空隙水压力的频率。通过计 算公式分别求得土压力和空隙水压力值。计算公式如下： 222 1 () i pkff? i f 1 f 4.7 地下水位观测地下水位观测 ? 地下水位观测主要是了解在大面积基坑开挖过程中地下 水位的升降情况以及基坑开挖对周围土体扰动范围

21、和影响 程度。 ? 在基坑外侧15米设水位观测孔， 以地质钻钻孔，用巾 100mm的PVC水位观测管，孔深应比地下最低水位深5米 以上。水位观测孔管口标高应高出地面，且有醒目标志。 ? 用水位计测试观测孔内的水位，并作以记录。降水开始前， 所有观测孔应统一时间联测静水位，作为初始值。日常每 次观测应在同一时间。降水初期，即地下水疏干阶段，应 根据水位下降速率，适当增加观测次数水位稳定之后，应 按监测方案的设计频率进行观测。 4.8 锚杆（索）拉力锚杆（索）拉力 ? 锚杆（索）拉力： 根据设计计算书确定，警戒值取0.8倍 计算值。其中锚杆拉力设计允许最大值在确定了第三方监 测单位后由业主提供；

22、? 采用锚索(杆)测力计进行测试，在锚杆进行张拉前埋设； ? 锚索(杆)测力计与墙体受力面间必须保证有足够的刚度， 使锚索(杆)受力后受力面位置不致变形下陷，影响测试结 果。一般可采取在测力计和墙体受力面间增设钢板的措施； ? 安装过程应随时进行测力计监测，观测是否有异常情况出 现，如有应采取措施理。锚索安装时必须从中间开始向周 围锚索逐步对称加载，以免锚索计测力计偏心受力； ? 进行张拉、锁定过程的应力对比测试。 5 监测工作实施流程监测工作实施流程 一般认为： ? 建筑在砂类土层上的建筑物，其沉陷在施工期间已经大部 分完成 ? 建筑在粘土类土层上的基础，其沉陷在施工期间只完成一 部分 ? 监测对象主要是基坑、周边建筑物、构筑物 施工准备阶段 连续墙开挖阶段监测 土体开挖阶段 结构施工阶段 基坑完成后阶段 6. 监测预警与措施 6.1 各监测项基准控制值的确定 根据设计文件的要求，并结合建筑基坑工程监测技术规范 （GB50497-2009），确定各监测项的基准控制值和预警值。 监测项目