基坑工程施工监测技术T总结52

第10章基坑工程施工监测主要内容概述监测内容及方法监测技术设计监测数据整理与分析基坑监测实例10.1概述

基坑在开挖过程中，开挖区的自然状态发生了变化，基坑内外的土体也由原来静止的土压力状态向被动和主动的土压力状态转变，应力状态的改变首先引起基坑支护结构承受荷载而内力发生改变，其次引起坑内土体隆起、基坑支护结构及其周围土体的侧向位移和沉降，如果内力和变形的量值超过允许的范围，将导致基坑的失稳甚至破坏。目前的基坑工程主要集中在城市，基坑周围有较多的地上和地下建构筑物，地上的建构筑物相当于庞大的集中荷载，加剧基坑内外土体的变形，土体的过大变形又促使地上和地下建构筑物产生较大的变形甚至破坏，如地上建构筑物的倾斜、裂缝和地下管线的破裂等。监测目的（1）保证基坑支护结构和邻近建筑物的安全；（2）验证设计所采取的各种假设和参数，并进行及时的修正和完善；（3）不断积累工程经验，提高基坑工程设计和施工的水平。

10.2监测内容及方法

监测内容基坑工程施工监测的对象主要为围护结构和周围环境两大部分；围护结构包括围护桩墙、水平支撑、围檩和圈梁、立柱、坑底土层和坑内地下水等；周围环境包括周围土层、地下管线、周围建筑和坑外地下水等；各个监测对象包含不同的监测内容，需要使用相应的监测仪器和仪表。表10.1基坑工程施工监测的内容序号监测对象监测内容监测仪器和仪表（一）围护结构1围护桩墙桩墙顶水平位移与沉降全站仪、水准仪等桩墙深层位移测斜仪等桩墙内力钢筋应力传感器、频率仪等桩墙水土压力压力盒、孔隙水压力探头、频率仪等2水平支撑轴力钢筋应力传感器、位移计、频率仪等3围檩、圈梁内力钢筋应力传感器、频率仪等水平位移全站仪等4立柱沉降水准仪等5坑底土层隆起水准仪等6坑内地下水水位监测井、孔隙水压力探头、频率仪等（二）周围环境7周围土层分层沉降分层沉降仪、频率仪等水平位移全站仪等8地下管线沉降水准仪等水平位移全站仪等9周围建筑沉降水准仪等倾斜全站仪等裂缝裂缝监测仪等10坑外地下水水位监测井、孔隙水压力探头、频率仪等分层水压孔隙水压力探头、频率仪等表10.1基坑工程施工监测的内容围护桩墙顶水平位移监测水平位移监测方法有极坐标法、前方交会法、视准线法等多种，由于全站仪的普及及应用，目前也可以采用全站仪坐标测量功能直接测定测点的坐标，并通过测点的坐标计算相邻周期的位移量和累积位移量。基坑开挖前，测点坐标应至少连续观测2次，取无明显差异结果的平均值作为坐标初始值。为了充分描述基坑的变形情况，便于施工监理和施工单位的理解和把握，位移的方向一般确定为基坑的纵横轴线方向。基坑坑沉沉降降监监测测的的目目的的首首先先是是为为了了保保证证基基坑坑的的施施工工安安全全，，因因此此必必须须具具有有较较高高的的监监测测精精度度。。目前前，，精精密密水水准准测测量量方方法法广广泛泛应应用用于于基基坑坑的的沉沉降降监监测测。。测量量时时，，一一般般自自工工作作基基点点经经过过各各个个监监测测点点形形成成一一条条或或多多条条闭闭合合路路线线，，如如果果特特殊殊点点位位只只能能采采用用支支水水准准路路线线进进行行监监测测，，应应进进行行往往返返测测量量，，往往返返高高差差之之差差也也应应满满足足精精密密水水准准测测量量相相应应的的观观测测要要求求。。围护护桩桩墙墙顶顶沉沉降降监监测测深层层水水平平位位移移监监测测深层层水水平平位位移移指指基基坑坑围围护护桩桩墙墙和和土土体体在在不不同同深深度度上上的的水水平平位位移移，，通通常常采采用用测测斜斜仪仪测测量量。。测斜斜仪仪由由测测斜斜管管、、测测斜斜探探头头、、连连接接电电缆缆和和测测读读仪仪组组成成。。测斜斜管管一一般般在在基基坑坑开开挖挖前前埋埋设设于于围围护护桩桩墙墙和和土土体体内内，，根根据据其其制制造造材材料料可可分分为为塑塑料料（（PVC）和和铝铝合合金金两两种种；；测斜斜探探头头是是倾倾角角传传感感元元件件，，其其外外观观为为细细长长金金属属鱼鱼雷雷状状，，上上、、下下两两端端配配有有两两对对滑滑轮轮。。连接接电电缆缆是是连连接接测测斜斜探探头头和和测测读读仪仪的的一一条条导导线线，，它它具具有有四四个个作作用用：：作作为为提提升升和和下下放放探探头头的的绳绳索索、、作作为为探探头头的的深深度度尺尺、、向向探探头头供供应应电电源源、、向向测测读读仪仪传传递递测测量量信信息息。。测读读仪仪是是测测斜斜仪仪探探头头的的二二次次仪仪表表，，以以倾倾斜斜角角或或其其正正弦弦值值显显示示探探头头的的测测量量信信息息。。图10-1测斜斜仪仪种种类类测斜斜管管埋埋设设测斜斜管管有有绑绑扎扎埋埋设设和和钻钻孔孔埋埋设设两两种种方方式式。。绑扎扎埋埋设设是是将将测测斜斜管管在在现现场场组组装装后后绑绑扎扎在在桩桩墙墙钢钢筋筋笼笼上上，，随随钢钢筋筋笼笼一一起起下下到到孔孔槽槽内内，，并并将将其其浇浇筑筑在在混混凝凝土土中中，，浇浇筑筑前前应应封封好好管管底底底底盖盖并并在在测测斜斜管管内内注注满满清清水水，，防防止止测测斜斜管管在在浇浇筑筑混混凝凝土土时时浮浮起起，，防防止止水水泥泥沙沙浆浆渗渗入入管管内内。。钻孔孔埋埋设设是是预预先先在在土土层层中中钻钻孔孔，，孔孔径径略略大大于于测测斜斜管管的的外外径径，，将将测测斜斜管管封封好好底底盖盖逐逐节节组组装装逐逐节节下下放放到到钻钻孔孔内内，，同同时时在在测测斜斜管管内内注注满满清清水水，，直直到到放放到到预预定定的的标标高高，，随随后后在在测测斜斜管管与与钻钻孔孔之之间间回回填填细细砂砂和和水水泥泥与与粘粘土土拌拌合合的的材材料料固固定定测测斜斜管管，，用用清清水水将将测测斜斜管管冲冲洗洗干干净净。。埋设时应避避免测斜管管的纵向旋旋转，管节节连接时应应将上、下下管节的滑滑槽严格对对准，测斜斜管的一对对凹槽与欲欲测量的位位移方向一一致，为确确认测斜管管的导槽是是否畅通，，可先用探探头模型放放入测斜管管滑行一次次。基坑回弹监监测基坑开挖后后，由于卸卸除地基土土自重，引引起基坑底底面及坑外外一定范围围内土体相相对于开挖挖前的回弹弹变形，称称基坑回弹弹。深大基坑土土体的回弹弹量对基坑坑本身和邻邻近建筑物物将产生一一定的影响响。基坑回弹可可采用回弹弹监测标和和深层沉降降标进行监监测，如果果进行分层层沉降监测测，当分层层沉降环埋埋设于基坑坑开挖面以以下时，监监测到的土土层隆起也也相当于基基坑回弹量量。图10-2回弹监测标标回弹监测标标埋设和观观测采用钻孔法法，钻杆外外径与标志志的直径相相适应。钻钻至基坑设设计标高以以下20cm时，将回弹弹监测标旋旋入钻杆下下端，沿钻钻孔缓慢放放到孔底，，并压入孔孔底土中40~50cm，此时回弹弹标尾部已已被压入土土中，旋开开钻杆使回回弹标脱离离钻杆，提提起钻杆。。放入辅助测测杆，用辅辅助测杆上上的测头进进行水准测测量，确定定回弹标顶顶面高程。。测完后，将将辅助测杆杆、保护管管（套管））提出地面面，用砂或或素土将钻钻孔回填，，为开挖后后方便地找找到回弹标标，可先用用白灰回填填5cm左右。回弹监测不不应少于三三次，具体体安排是：：第一次在在基坑开挖挖之前，第第二次在基基坑挖好之之后，第三三次在浇灌灌基础混凝凝土之前。。当基坑挖挖完至基础础施工的间间隔时间太太长时，应应适当增加加监测次数数。土体分层沉沉降监测土体分层沉沉降是指地地表以下不不同深度土土层内点的的沉降或隆隆起，通常常用磁性分分层沉降仪仪测量。磁性分层沉沉降仪由对对磁性材料料敏感的探探头、埋设设于土层中中的分层沉沉降管和钢钢环、带刻刻度标尺的的导线以及及电感探测测装置组成成。分层沉降管管由波纹状状柔性塑料料管制成，，管外每隔隔一定的距距离安放一一个钢环，，土层分层层沉降时钢钢环也同步步沉降。磁性分层沉沉降仪测量量原理分层沉降管管和钢环的的埋设分层沉降管管和钢环应应采用钻孔孔法在基坑坑开挖前预预先埋设。。先在预定位位置钻孔，，取出的土土分层分别别堆放，当当孔底标高高略低于欲欲测量土层层的标高时时，提起套套管30~40cm，然后将引引导管逐节节连接并放放入到孔底底监测点位位置。引导管放好好后，用膨膨胀粘土球球填充引导导管与孔壁壁间的缝隙隙，并捣实实到最低的的沉降环位位置，再用用一只铅质质开口送筒筒装上沉降降环，套在在引导管上上并送至预预埋位置，，再用直径径5cm的硬质塑料料管把沉降降环推出并并压入土中中，弹开沉沉降钢环卡卡子，使沉沉降环的弹弹性卡子牢牢固地嵌入入土中，提提起套管至至待埋沉降降环位置以以上30~40cm，当钻孔内内回填该层层土球至要要埋的沉降降环标高处处，再用如如上步骤推推入上一个个标高的沉沉降环，直直至全部埋埋完。固定孔口，，做好孔口口的保护装装置。观测方法测量时，当当探头从引引导管缓慢慢下放到预预埋的沉降降环时，电电感探测装装置上的蜂蜂鸣器发出出叫声，此此时根据测测量导线上上的标尺在在孔口的刻刻度以及孔孔口的标高高，可计算算沉降环所所在位置的的标高，测测量精度可可达±1mm。沉降环埋好好后，就可可以测量孔孔口标高和和各个沉降降环的初始始标高，用用各个沉降降环的初始始标高减去去基坑开挖挖过程中测测得的标高高，获得各各土层在施施工过程中中的沉降或或隆起。支挡构件内内力监测采用钢筋混混凝土材料料制作的基基坑支挡构构件，其内内力或轴力力通常是在在钢筋混凝凝土中埋设设钢筋计，，通过测定定构件受力力钢筋的应应力或应变变，根据钢钢筋与混凝凝土的变形形协调原理理进行计算算。钢筋计主要要有钢弦式式和电阻应应变式两种种，二次仪仪表分别用用频率计和和电阻应变变仪。（a）钢筋应力力计布置（（b）钢筋应变变计布置图10-4钢筋计的布布置10.3监测技术设设计准备工作通过个人接接触和会议议等形式，，与建设单单位、设计计单位、施施工单位、、监理单位位进行沟通通和协调，，听取他们们对基坑监监测的意见见和要求，，争取他们们对基坑监监测工作的的支持。收集工程地地质勘察报报告、基坑坑支护结构构设计图、、工程主体体结构设计计图、施工工区地形图图或平面图图、综合管管线图、基基坑施工组组织设计等等，并组织织主要监测测人员进行行认真分析析和研究。。现场踏勘和和调查，掌掌握开挖区区周围地面面建构筑物物和地下管管线的状况况，根据监监测内容考考虑监测点点的布置和和确定监测测技术方法法等系列问问题。技术设计的的内容工程概况；；监测内容容的确定；；监测点位位的布设；；监测仪器器仪表的选选择和监测测方法、精精度的确定定；监测频频率和期限限的确定；；预警值和和报警制度度的制定等等。技术设计初初稿必要时时可征求有有关方的意意见并进行行修改，当当通过有关关各方认定定后，具体体实施中一一般不作大大的变动，，但可以根根据具体情情况作局部部调整。监测内容的的确定基坑施工监监测的内容容见表10.1。对一个具体体的基坑工工程，监测测内容应根根据具体情情况而定，，主要取决决于工程的的设计要求求、地质条条件、规模模大小、周周围环境以以及建设单单位的要求求等；表10.2是国家行业业标准《建筑基坑支支护技术规规程》JGJ120-99规定的基坑坑侧壁安全全等级，以以及据此等等级确定的的监测内容容。表10.2基坑工程安安全等级及及监测内容容监测内容安全等级一级二级三级支护结构水平位移●●●周围建筑物及地下管线变形●●○地下水位●●○桩墙内力●○锚杆拉力●○支撑轴力●○立柱变形●○土体分层沉降●○支护结构侧向压力注：1.一级、二级级、三级分分别表示破破坏后果很很严重、一一般、不严严重。2.●应测；○宜测；可测。监测点位的的布设（1）桩墙顶水水平位移和和沉降测量点分为为基准点、、工作基点点和监测点点。监测点一般般布设在围围护结构混混凝土圈梁梁上和水泥泥搅拌桩、、放坡开挖挖时的上部部压顶上，，要求既不不易被破坏坏，又能真真实反映基基坑的变形形，当基坑坑有支撑时时，监测点点一般布设设在两根支支撑的跨中中。监测点可采采用铆钉枪枪打入铝钉钉或钻孔埋埋设膨胀螺螺丝，测点点间距一般般取8~15m，可以等距距离布设，，也可以根根据场地堆堆载、通视视条件等具具体情况不不等距离布布设，对于于水平位移移变化剧烈烈的区域应应适当增加加点数。采用全站仪仪进行监测测时，监测测标志的直直径与仪器器基座底孔孔的直径接接近，方便便于强制安安装反射棱棱镜，提高高监测精度度。沉降监测点点标志可与与水平位移移监测点标标志分开布布置，也可可以共用。。立柱桩上上方一般要要布设监测测点，对多多根支撑交交汇的以及及用作施工工栈桥处的的立柱桩应应重点监测测。（2）深层水平平位移深层水平位位移监测点点的点位与与数量根据据设计和工工程需要确确定。一般来说说，基坑坑的短边边中间部部位应布布设一个个监测点点，长边边上应每每隔30m左右布设设一个监监测点。。监测深度度一般与与围护桩桩墙深度度一致，，深度方方向的测测点间距距一般取取0.5~1.0m。（3）基坑回回弹基坑回弹弹监测点点根据基基坑形状状及地质质条件布布设，以以最少的的点数测测出所需需各纵横横面回弹弹量为原原则，可可利用回回弹变形形的近似似对称特特性布点点。基坑中央央和距离离坑底边边缘约1/4坑底宽度度处应布布点，方方形、圆圆形基坑坑可按单单向对称称布点，，矩形基基坑可按按纵横向向对称布布点，复复合矩形形基坑可可多向布布点。对基坑外外的监测测点，应应在所选选坑内方方向线的的延长线线上布点点，离基基坑距离离约为1.5~2倍基坑深深度。（4）土体分分层沉降降分层沉降降监测点点点位根根据设计计和工程程需要确确定。一般布设设在围护护结构体体系中受受力有代代表性的的位置，，应紧邻邻围护桩桩墙埋设设。点的数量量与深度度根据分分层土的的分布情情况确定定，原则则上每一一土层设设一点，，最浅的的点低于于基础底底面至少少50cm，最深的的点应在在超过压压缩层理理论厚度度处。（5）结构内内力对于设置置内支撑撑的基坑坑工程，，可选择择部分典典型支撑撑进行轴轴力变化化监测。。支撑轴力力的测点点布设主主要由平平面、立立面和断断面三种种因素决决定。由于基坑坑开挖、、支撑设设置和拆拆除是一一个动态态过程，，在立面面方向不不同标高高处的各各道支撑撑都应监监测，各各道支撑撑的测点点应布设设在同一一平面轴轴力最大大的杆件件上。在缺乏计计算资料料的情况况下，通通常选择择平面净净跨较大大的支撑撑杆件进进行监测测，监测测断面布布设在支支撑的跨跨中位置置。围护桩墙墙的内力力监测点点布设在在围护结结构体系系中受力力有代表表性的钢钢筋混凝凝土支护护桩或地地下连续续墙的主主受力钢钢筋上。。（6）坑外地地下水在基坑降降水期间间，坑外外地下水水监测的的目的在在于检验验基坑止止水帷幕幕的效果果，必要要时采取取灌水补补给措施施，避免免基坑降降水对周周围环境境的影响响。坑外地下下水一般般通过监监测井监监测，井井内设置置带孔塑塑料管，，并用砂砂石充填填管壁外外侧。监测井布布设在止止水帷幕幕以外，，其位置置根据搅搅拌桩施施工搭接接、相邻邻房屋和和地下管管线的具具体情况况选择。。监测井不不必很深深，管底底标高一一般在常常年水位位以下4~5m。（7）周围环环境周围环境境主要指指基坑开开挖3倍深度范范围内的的建构筑筑物和管管线，主主要为沉沉降监测测。建构筑物测点点主要布设在在墙角、柱身身等特征部位位，能充分反反映建筑物各各部分的不均均匀沉降。管线上测点的的布设要考虑虑其重要性和和变形的敏感感性，如上水水管承接式接接头应按2~3节度布设1个监测点，有有弯头和丁字字形接头处应应布设监测点点。监测期限和频频率的确定基坑监测贯穿穿基坑开挖和和地下结构施施工的全过程程，即从基坑坑开挖第一批批土到地下结结构施工至±0.00标高，基坑越越大，施工时时间越长，监监测期限就越越长。监测频率可根根据实际情况况参照规范执执行。预警值和报警警制度的制定定预警值是一个个定量指标，，在其允许范范围内可认为为工程是安全全的，否则认认为工程处于于不稳定状态态，将对工程程自身及其周周围环境产生生有害影响。。确定预警值时时应注意下列列基本原则：：（1）满足现行相相关规范和规规程的要求；；（2）满足工程设设计的要求；；（3）考虑各主管管部门对所辖辖保护对象的的要求；（4）考虑工程质质量、施工进进度、技术措措施和经济等等因素。目前，预警值值的确定主要要参照现行规规范和规程的的规定值、设设计预估值和和经验类比值值。表10.3基坑工程等级级划分及变形形监控允许值值安全等级一级二级三级破坏程度很严重严重不严重工程复杂程度基坑深度（m）>149~14<9地下水埋深（m）<22~5>5软土层厚度（m）>52~5<2基坑与周围建筑边缘净距（m）<0.5h0.5~1.0h>1.0h监控内容监控值设计值监控值设计值墙顶位移（mm）30506080宜按二级标准控制，当环境条件许可时可适当放宽墙体最大位移（mm）608090120地面最大沉降（mm）305060100最大差异沉降（mm）6/100012/100010.4监测数据整理理与分析监测数据整理理基坑监测内容容较多，监测测前应设计各各种不同的外外业记录表格格；记录表格的设设计应以记录录和数据处理理的方便为原原则，在监测测中观测到的的或出现的异异常情况也应应在记录表格格中有所体现现；为表明原始成成果的真实性性，记录表格格中的原始数数据不得随意意更改，必须须更改时，应应加以说明。。外业观测完成成后，应及时时分类整理外外业记录表格格。监测成果是施施工安排和调调整的依据，，对外业监测测数据应尽快快进行计算处处理，向工程程建设、监理理等有关单位位提交日报表表或当期的监监测技术报告告。日报表中不但但要体现当期期的监测成果果，还要体现现当期与以往往相关成果的的关系，方便便其他单位或或人员更直观观地理解和把把握。表10.4工程基坑沉降监测报表表首期观测时间间：..上期观测时间间：..本期观测时间间：..点名高程（m）沉降量（mm）沉降速率（mm/d）累积沉降量（mm）备注首期上期本期注：1.沉降量=上期高程-本期高程；沉沉降速率=沉降量/间隔天数；累累积沉降量=首期高程-本期高程