探析深基坑开挖的安全监测

1、探析深基坑开挖的安全监测摘要：深基坑监测的目的是验证设计的科学性和合理性以及施工的 可行性和可靠性，以便设计部门与施工单位及时采取措施。在确保建筑物 安全的同时,观测成果还可以作为检验和评价建筑物稳定性的依据。本文 结合笔者多年的工作经验，并以某工程为例,对深基坑安全监测进行了论 述。关键词：深基坑 开挖 安全 监测中图分类号：tu714文献标识码：a正文：深基坑安全监测能较客观地反映深基坑深层土体及基坑开挖过程中 对相邻建筑物、道路、管网等设施当前所处的状态；较客观地反映监测对 象的稳定性；可以及时发现问题，预测险情，短时间采取措施，消除不稳 定因素；可以修正设计方案，通过最经济的手段最大限

2、度地发挥支护能力; 在基坑施工过程中对相关数据进行定量分析，通过监测数据与原设计预 计情况进行対比，判断现设计施工的合理性，必要时及早调整施工方案， 确保基坑施工安全。1深基坑工程安全监测方案1工程概况南京市某医院中心大楼建设工程是南京市重点建设工程2,该工程 地处南京市中心繁华地段,西边、北边为城市道路，有多种地下管线;东边、南边为已有建筑。基坑开挖深度为18m左右，面积约为4700m2,基坑性质属 于深基坑，等级为一级。该基坑施工场地小、基坑深、周边环境比较复杂, 施工难度大。基坑土质为淤泥质填土、素填土、粉质粘土、粉质粘土混粗 砂等，地质条件一般。在施工过程屮，采用了地下连续墙（人工挖土

3、桩等）作 为围护止水、挡土，而水平支撑对侧向压力起到至关重要的作用，布设3道 支撑梁。基坑为柱墩及钢筋混泥土整板基础，柱墩共56个，柱墩直径为 1. 5m4. 5m,柱墩深度3m6m不等，支护桩为6m干旋挖桩,直径为0. 8m> 0.9m. 1.0m干旋挖桩为高压旋喷桩，止水桩为双轴深搅桩。该深基坑工程 监测自2006年6月起，历时16个月。为了工程建设的顺利进行,采用常规测量的方法（沉降和水平位移）和 先进的测量手段，即埋设水位仪、测斜仪、振弦读数仪等监测元件,测量出 基坑微小的变化量，及时准确为该工程安全施工提供科学数据。该项目利 用的建筑沉降自动处理系统，是根据变形的机理和工程设计

4、理论，采用了 先进的变形预报模型，自动进行预报预警，及时掌握建筑物的稳泄性，为安 全运行诊断提供必耍的信息，以便及时发现问题并采取措施。2围护工程的设计特点围护工程的设计是以有关规范为准则，以岩土工程勘察报告为依据, 以建筑物设计要求为根本，还要考虑到经济、合理、高效和现有的施工条 件等因素。围护工程的设计特点是确定施工监测的基础。深基坑工程的理 论和技术还很不成熟，因为每个深基坑的条件不同。在复杂的地层中，基坑 围护体系所承受的土压力等荷载存在着较大的不确定性;对地层和围护结 构一般都作了较多的简化和假定，与工程实际有一定差异；基坑开挖与围 护机构施工过程中，存在着时间和空间上的延迟过程，以

5、及降雨、地面荷载 和挖机撞击等偶然因素的作用，使得在基坑工程设计时，对结构和土体变 形的预估与工程实际情况有较大的差异,并在相为程度上依靠经验。3监测工作的内容与要求基坑工程施工现场监测的内容分为三大部分，即围护机构和支撑体系 监测、周围地层监测和相邻环境监测。3. 1围护机构和支撑体系监测闱护机构和支撑体系监测包括的内容有：1韦i护桩桩顶圈梁水平位 移、沉降观测；围护体周围深层水平位移(测斜管)监测；栓支撑应力或轴力 量测；支护桩桩身侧向应力量测；支撑立柱桩的沉降、位移监测；水位测试 等。3.2周围地层和相邻环境监测周闱地层和相邻环境监测包括邻近道路沉降、位移观测、周i韦i重要地 下管线监测

6、、邻近房屋沉降监测等。基坑周围道路及其他设施上每隔15m 左右设置1个沉降、位移监测点，共计12个。地下管线监测在主要管线正 上方每隔15m布设1个监测点，共12个沉降观测点。基坑的东侧依次为砖 混结构房屋、銓结构房屋等，考虑到基坑开挖可能对它们产生一定的影响, 在以上房屋附近布设了 22个房屋沉降观测点。以上各监测点都按二级变 形测量的相关要求进行。各监测点点位分布详见图1。4监测手段及作业方法参照国家精密水准测量规范中关于国家二等水准测量的作业方法及 工程测量中关于城市沉降观测的各项限差进行作业，具体要求详见表1。所用测量仪器为n3,其编号为(466192),标尺为苏州产2m因瓦水准标 尺

7、一付，其编号为nq011、012,转点所用尺垫为5kg铸铁尺垫，该套设备经 检验后符合作业要求。外业观测记录由本公司编制的程序在广州市朗特数 码科技冇限公司开发研制的ht-2680a型机上进行，内业数据处理采用我公 司最新研制的建筑沉降信息处理系统进行处理，自动生成文件和图表，并 结合实际情况进行变形分析。在施工区附近选择安全稳定的地方埋设水准工作基点,距离约200m处, 按二等水准作业要求对水准工作基点与基准点进行联测。作业中每周进行 检测，以掌握工作基点的稳定性。对各沉降监测点进行测量时，级导线 点、水准工作基点和所有沉降监测点组成一个环形监测网，其环线闭合差 限差按二级水准测量要求，即环

8、形闭合差不大于规定限差为±1.0mm（n为 测站数）o水平位移测量采用小角法,仪器为tc1800全站仪（精度为1秒）o采用了先进的监测技术手段対基坑各项指标进行监测，水位仪、测斜 仪、振弦读数仪等专门监测仪器，定期进行检核。每监测项目两人一组（同 项目、同仪器、同人员），每组数据釆用仪器直接读数记录，避免人为因素 对读数的影响。在计算机上进行数据处理，口动生成文件和图表，并结合实 际情况进行变形分析。如有异常要进行第二次监测，保证数据真实、可靠。利用的测试系统和传感器对深基坑监测，具有高灵敏度、高准确度、 高稳足性。输出与输入之间成比例关系，直线性好，灵敏度高，抗干扰能量 强（即受被

9、测量之外的因素影响小），滞后、漂移误差小，不因其接入而使测 试对象受到影响。选择传感器时，注意固体介质（如岩体）与传感器的变形 特征要相似，保证介质与传感器相匹配，这样监测的数据呈直线性，降低了 匹配误差,确保数据准确可靠。5确定观测频率和变形量报警值5. 1确定观测频率在基坑开挖前可以埋设的各监测项目,必须在基坑开挖前埋设并读取 初始值，初始值是监测的基准，需复校无误后才能确定，通常连续三次测量 无明显差异时，取其中一次的测量值作为初始读数，否则应继续测读。测斜 管和水位孔在基坑开挖一周前埋设，使读数有足够的稳定过程。混泥土支 撑内的钢筋计等需随施工进度而埋设的元件，在埋设后读取初读数。围护

10、 墙顶水平位移和沉降、土体深层位移监测贯穿基坑开挖到主体结构施工到 ±0. 00标高的全过程。监测频率开始为23天一次，从基坑开始开挖到浇 筑完主体结构底板，每天监测一次。现场施工监测的频率因随监测项目的 性质、施工速度和基坑状况而变化，适时调整监测频率。测读的数据必须 在现场整理，对监测数据有疑虑可及时复测，当数据接近或达到报警值时 应尽快通知甲方，以便施工单位尽快采取应急措施。监测数据准确、及时 提供才能有效指导施工，确保基坑安全。5. 2确定变形量报警值对基坑工程监测预警值的设定需综合考虑基坑的规模、工程地质和水 文地质条件、周围环境的重要性程度以及基坑的施工方案等因素。根据不

11、 同项目进行设定，控制监测值的变化速率，水平位移速率。一级工程在 3mm/d之内控制;支护结构体系报警临界值，一级控制(0. l0.25)h%,h为 基坑的深度，单位为m；支撑轴力以设计轴力作为监控值，报警值为大于设 计值的80%,第一道支撑轴力设计值3068. 6kn,第二道支撑轴力设计值为 5770kn,东南角角撑轴力668& 9kn。钢材允许挠度取1/4001/500,混凝 土允许挠度取1/2501/300。例如：煤气管道的沉降和水平位 移均不得超过10mm;自来水管道的沉降和水平位移均不得超过30mm 等。6监测结果分析南京市某医院中心大楼深基坑安全监测于2006年6月进场，按

12、监测方 案埋设了周边各监测点，陆续按监测方案埋设了测斜管和其他各类监测点, 与基坑工程同步进行了各类监测工作，并将每次监测结果及时提交甲方、 监理方及施工方。由丁地质条件比较复杂，深层土体位移测量尤为重耍，因为深层土体 位移量能较直观反映深层土体位移变化情况。各量测段的水平位移应该 是各次测的水平偏差与测斜管的初始水平偏差之差，即：式屮5 on为从管口下数第n量测段处的水平偏差初始值；30i为从管口下数第n量测段处的倾角初始值；a0为实测的管口水平位移，当从管口起算时，管口没有水平偏差初始 值丄为为量测段的长度，取0. 5m整数（单位:mm） o利用测斜仪测双向位移，由两个方向的测量值求出其矢

13、量和，得位移 的最大值和方向。对数据进行处理，真实准确地反映出深层土体位移的变 化量。测试结果表明：基坑边最大沉降量5. 0mm（e4号点处）,基坑边最小沉降 量0. 5mm （d12号点处），平均沉降速率为0. 015mm/d;基坑丿制边建筑物最大沉降量13. 6mm（l8号点），最小沉降量0.2伽（5号点），平均沉降速率为 0. 016mm/d,深层土体位移最大位移点在基坑西侧为c9号孔,最大位移量为 24. 49mm（地面下9. 0m处），基坑周边水平位移最大位移量8. 5mm（d13号点 处）；支撑轴力最大受力为-2694rn（y5点），监测结果符合技术方案要求。7结语本次对南京市某医院中心大楼基坑的监测，从工程概况