第八章 基坑工程变形监测

第八章基坑工程变形监测朱宝训测量与国土信息系主要内容第一部分：概述第二部分：监测内容和方法第三部分：监测方案设计第四部分：监测结果处理第五部分：工程实例第三节监测方案设计一、监测方案的内容

a.工程概况(主体结构、围护结构、地质条件)b.监测目的

c.监测内容的确定

d.监测方法(元件埋设、监测仪器、测试频率)e.施测部位和测点布置的确定

f.监测周期、预警值及报警制度等实施计划的制定

g.监测成果提交(当日报表、监测总结报告)二.监测内容和方法的确定序号监测项目围护结构施工基坑开挖水泥土围护墙板式支护体系放坡开挖1围护墙(边坡)顶水平位移必监必监必监2围护墙(边坡)顶沉降必监必监必监3立柱沉降必监4围护墙侧向位移可选必监5土体深层侧向位移可选可选可选6支撑或锚杆轴力必监7基坑内外地下水位必监必监必监8孔隙水压力可选可选可选9围护墙体土压力可选10坑底隆起(回弹)可选11裂缝监测邻近建筑物可选可选必监12邻近地面可选可选可选可选13邻近建筑物沉降必监必监必监必监14邻近地下管线水平、竖向位移必监必监必监必监上海市基坑工程监测规程基坑工程等级划分及变形监控允许值三、施测位置与测点布置原则

1.桩墙顶水平位移和沉降桩墙顶水平位移和垂直沉降是基坑工程中最直接、最重要的监测内容。测点一般布置在将围护桩墙连接起来的混凝土圈梁上，水泥搅拌桩、土钉墙、放坡开挖时的上部压顶上。采用铆钉枪打入铝钉，或钻孔埋设膨胀螺丝，也有涂红漆等作为标记的。测点的间距一般取为8-15m，亦可根据现场通视条件、地面堆载等具体情况随机布置。有水平支撑时，测点应布置在两根支撑的中间部位。

立柱沉降测点应直接布置在立柱桩上方的支撑面。

2．桩墙深层侧向位移桩墙深层侧向位移监测，亦称桩墙测斜。通常在基坑每边上布设1个测点，一般应布设在围护结构每边的跨中处。对于较短的边线也可不布设，而对于较大的边线可增至2～3个。原则上，在长边上应每隔30～40m布设1个测斜孔。监测深度一般取与围护桩墙深度一致，并延伸至地表，在深度方向的测点间距为0.5～1.0m。

3.结构内力（略）

对于设置内支撑的基坑工程，一般可选择典型支撑进行轴力变化监测，以便掌握支撑系统的受力状况。

测点的布置主要由平面、立面和断面三方面因素所决定：

平面指设置于同一标高内量测杆件的选择原则上应参照设计方案中支撑内力计算结果，选择轴力最大的杆件监测。

立面指基坑竖直方向不同标高处支撑监测的选择，应对各道支撑都进行监测。

断面应布设在支撑的跨中部位，对监测轴力的重要支撑，宜同时监测其两端和中部的沉降和位移。

采用土层锚杆的围护体系，每道土层锚杆中都必须选择两根以上受力具有代表性的锚杆进行监测。4.土体分层沉降和水土压力点

a.土体分层沉降应紧邻围护桩墙布设；

b.竖向位置主要布设在最大弯矩和反弯点的位置；水土压力最大位置；结构变截面或配筋率改变的位置；结构内支撑或拉锚所在的位置；

c.土体分层沉降还应在各土层的分界面布设测点；

d.孔隙水压力一般布设在土层中部。

5．土体回弹测点布设

1）在基坑中央和距坑底边缘1/4坑底宽度处及特征变形点必须设置，方形、圆形基坑可按单向对称布点，矩形基坑可按纵横向布点，复合矩形基坑可多向布点，地质情况复杂时应适当增加点数；

2）基坑外的观测点，应在所选坑内方向线上的一定距离（基坑深度的1.5～2.0倍）布设；

3）当所选点遇到地下管线或其他建筑物时，可将观测点移到与之对应方向线的空位上；

4）在基坑外相对稳定或不受施工影响的地点，选设工作水准点，以及为寻找标志用的定位点。(6)坑外地下水位监测井的布设布设在止水帷幕外，井深在常年水位以下4～5m即可。(7)环境监测环境监测应包含基坑开挖3倍深度以内的范围，建筑物以沉降监测为主，测点应布设在墙角、柱身、门边等外形凸出部位。总之，在测点布设时应尽量将桩墙挠曲、支撑轴力和围护结构内力、土体分层沉降和水土压力等测点布置在相近的范围内，形成若干系统监测断面，以便监测结果相互对照，相互检验。四.监测期限和频率(1)基坑开挖前埋设监测点并读取初值。(2)围护结构水平位移和沉降、深层侧向位移监测贯穿基坑开挖到主体结构施工到±0.00的全过程。监测频率为：

a.基坑开挖到浇筑完主体结构底板，每天监测1次；

b.浇筑完主体结构底板到主体结构施工到±0.00，每周监测2～3次；

c.各道支撑拆除后的3天到一周，每天监测1次。(3)周边环境的监测周期为围护结构施工到主体结构施工到±0.00，周围环境的沉降和水平位移需每天监测1次；建筑物倾斜和裂缝的监测频率为每周监测1～2次。(4)支撑轴力和锚杆拉力的监测周期从支撑和锚杆施工到全部支撑拆除实现换撑，每天监测1次。(5)地下水位的监测周期是整个降水期间，或从基坑开挖到浇筑完主体结构底板，每天监测1次。当围护结构出现渗漏水的现象时，需加强监测。(6)土体分层沉降、深层沉降表测回弹、水土压力、围护结构内力监测一般也贯穿基坑开挖到主体结构施工到±0.00的全过程，监测频率为：

a.基坑每开挖其深度的1/5～1/4，或在每道支撑(或锚杆)施工间隔的时间内测读2～3次，必要时可加密到每周监测1～2次；

b.基坑开挖设计深度到浇筑主体结构底板，每周监测3～4次；

c.浇筑完主体结构底板到全部支撑拆除实现换撑，每周监测1次。5.预警值和预警制度(1)预警值

a.支护桩：水平位移速度不超过2mm/d。

b.周围建筑物沉降速度不超过3mm/d.房屋差异沉降不超过1/1000,允许值为12mm，报警值为10mm，当监测值达到报警值立即停止开挖，及时采取补救措施。建筑物周边地面沉降量不允许超过30mm。

c.支护结构顶部水平位移总量应小于挖深的0.3％，报警值为挖深的0.22％。

d.另外，对于测斜光滑的变化曲线，若曲线上出线明显的折点变化，也要做报警处理。

位移是主要的预警值

经验类比值是根据大量工程实际经验积累而确定的预警值，如下一些经验预警值可以作为参考：

①基坑围护墙测斜：对于只存在基坑本身安全的测试，最大位移一般取80mm，每天发展不超过10mm。对于周围有需严格保护构筑物的基坑，应根据保护对象的需要来确定。例如上海市地铁一号线隧道，周围施工对其影响所造成的位移不得超过20mm。

1.煤气管道的沉降和水平位移：均不得超过l0mm，每天发展不得超过2mm；

2.自来水管道沉降和水平位移：均不得超过30mm，每天发展不得超过5mm；

3.基坑内降水或基坑开挖引起的基坑外水位下降不得超过1000mm，每天发展不得超过500mm；

4.基坑开挖中引起的立柱桩隆起或沉降不得超过l0mm，每天发展不得超过2mm；上海和深圳基坑工程等级划分及变形监控允许值重力式挡墙最大水平位移预估值墙的纵向长度≤30m30～50m>50m土层条件良好地基(0.005～0.01)H(0.010～0.015)H>0.015H一般地基(0.015～0.02)H(0.02～0.025)H>0.025H软弱地基(0.025～0.035)H(0.035～0.045)H>0.045H建筑物的基础倾斜允许值建筑物类别允许倾斜多层和高层建筑物H≤24m0.00424m<H≤60m0.00360m<H≤100m0.002H>100m0.0015高耸建筑物H≤20m0.00820m<H≤50m0.00650m<H≤100m0.005100m<H≤150m0.004150m<H≤200m0.003200m<H≤250m0.002注：1.H为建筑物地面以上高度；

2.倾斜是基础倾斜方向二端点的沉降差与其距离的比值。(2)预警制度预警制度宜分级进行，如深圳地区深基坑地下连续墙安全性判别给出了安全、注意、危险三种指标，达到这三类指时，应采取不同的措施，如：达到报警值的80％时，在监测日志上作上预警记号，口头报告管理人员；达到预警值的100％时，除在监测日报表上作报警记号外，写出书面报告和建议；达到预警值的120％时，除在监测日报表上作报警记号，写出书面报告和建议外，应通知主管工程师立即到现场调查，召开现场会议，研究应急措施。第四节监测报表与监测报告一、监测报表

监测报表一般形式有当日报表、周报表、阶段报表，其中当日报表最为重要。表应配备图形或曲线，如测点位置图或桩墙体深层水平位移曲线图等。测点编号初读数/mm本次读数/mm增量/mm速率/(mm/天)测点编号初读数/mm本次读数/mm增量/mm速率/(mm/天)

测点位置简图

备注

测试日期

报表编号

××工程基坑围护桩墙顶水平位移和沉降现场监测当日报表测试单位：

测试人员：

填表人员：

审核审定：

二、监测曲线

1.各监测项目时程曲线；

2.各监测项目的速率时程曲线；

3.各监测项目在各种不同工况和特殊日期变化发展的形象图（如围护墙顶、建筑物和管线的水平位移和沉降用平面图，深层侧向位移、深层沉降、围护墙内力、不同深度的孔隙水压力和土压力可用剖面图）。

三、监测报告

1.工程概况；

2.监测项目和各测点的平面和立面布置图；

3.所采用的仪器设备和监测方法；

4.监测数据处理方法和监测结果汇总表和有关汇总和分析曲线；

5.对监测结果的评价。

第五部分工程实例一、工程概况某小区II期工程，为一个四栋高层高级住宅小区，楼层高11＋1F～27＋1F不等，05～08栋之间均设有一层6级人防地下室，总建筑面积为14000，地下面积约为13488。本工程场地地面较为平坦，基坑周长约500m，基坑实际开挖深度为6.0～7.0m（电梯井最深部位开挖深度为10.6m），基坑开挖深度较大；基坑安全等级为“二级”。基坑支护结构采用复合土钉墙（局部为深搅桩重力式挡墙）支护结构型式；基坑北侧距离秦淮河支流不到10m，南侧和东侧为规划道路，附近为民房，西侧为红土桥路，距离较近。二、基坑监测内容1、圈梁水平位移观测采用拓普康GTS-332全站仪,测距离±(2mm+2ppm×D)m.s.e；测电子角度：2"按二等变形测量的技术要求施测，变形点的点位中误差为±0.30mm。沿基坑压顶梁顶面每隔15.0m设1个水平位移观测点，共布设36个水平位移观测点。观测支护结构体顶部水平位移的变化情况。预警值为50mm，3mm/d。2、深层水平位移量测（测斜）采用CX-03A型伺服加速度测斜仪施测。其性能指标见下表：布设了18根测斜管，各测斜孔深度支护桩底标高至少深2m，测斜孔深度为16m。在孔深范围内，每隔0.5m作为一测点。预警值为50mm，2mm/d。型号量程（θ）位移方向灵敏度(分辨力)精度温度(℃)CX-03A型0°~±53°水平方向±0.02mm/500mm±4mm/15m10~503、坑外地下水位观测由于该场地砂性土层较厚，地下水非常丰富，基坑降水影响较大，必须进行水位观测。观测井利用坑外降水井。基坑外侧共18个水位观测井。预警值为1000mm，500mm/d。4、基坑道路沉降观测道路沉降使用DSZ2（+FS1）型精密水准仪进行观测；按二等水准测量的技术要求施测；采用两次仪器高法进行观测，观测路线要求闭合；每隔15.0m设1个沉降观测点，共布置7个沉降观测点。预警值为25mm，2mm/d。

另在周围适宜处选埋3～4个测量基准点，作为垂直沉降和水平位移的基准参照点。三、工程监测进程

工程土方开挖始于2006年5月15日，从2006年5月27日进行监测，至基坑工程竣工之日止（2007年1月），共进行了78次监测，工作量统计见下表。监测项目圈梁水平位移深层水平位移道路沉降坑外水位次数规定完成18009003501000实际完成20509203701410监测内容工作量四、监测成果汇总分析

从圈梁水平位移速率汇总图中，可以看出在6月10日到6月15日之间，W17，W18，W19的位移速率变化特别大，最大值为17.85mm/d，13.67mm/d，6.26mm/d。分析是基坑东侧HJ段第四层土钉墙施工时，出现流砂和压顶梁位移，主要原因三、四层土钉墙面层强度不够，未起到作用。因此最后的累计位移均超过了预警值50mm，分别为93.46mm，88.04mm，69.97mm。在7月26日到8月2日之间，基坑西南面位移速率较大，最大值W29为3.84mm/d，W30为4.12mm/d，W31为5.36mm/d。分析是当时正值雨季，降水量较大，基坑开挖时间较早，基坑侧壁暴露时间太长，且第五层土钉墙还在施工中，因此有较大的变化。在8月15日到8月22日之间，基坑南面中部位移速率较大，最大值W25为3.98mm/d，W26为6.64mm/d。分析是四层土钉墙正在施工，基坑顶面堆放了大量的钢筋，使得其顶部荷载过大引起的。其余各处位移速率变化值均在预警值范围内。深层水平位移从测斜管CX1-CX18的深层水平位移汇总图中，可以看出各测斜管的累计位移变化情况。基坑北侧累计位移较小，由于采用了孔钻灌注桩的支护形式，且几乎没有堆载。基坑南侧的CX12，CX14，CX15累计位移已达到预警值，分析是由于基坑南侧为开挖期间的主要施工道路，其路面动载很大，此处的支护结构采用的是土钉墙，本身会有一定的位移，正常情况能够保证基坑侧壁稳定，但是基坑顶面经常堆放许多的建筑材料，且开挖时间较早，使得其顶面静载已接近临界值，因此，在8月1日之后位移变化最大每天有1cm多，在及时回填后，位移变化明显减小，变形得到有效的控制。其余各点变化均在预警值范围内。点号至上期累计沉降量(mm)上期高程m本期高程m本期沉降量mm本期沉降速率mm/d至本期累计沉降量(mm)备注D116.189.723229.722830.390.1316.57①预警值：临近道路沉降速率≥2mm/d，累计沉降总量≥25mm。D220.579.789589.789250.330.1120.90D325.859.889909.889760.140.0525.99D426.289.992679.992380.290.1026.57D527.0110.2479310.247810.120