基坑工程变形监测内容及方法

什么是倾斜？什么是挠度？为什么要对变形设备进行分析？第八章基坑工程变形监测主要内容第一部分：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：工程实例第一节概述

一、基坑工程的现状1.高楼、超高楼深基坑。我国已建和在建的高楼超高楼基坑深度已由6m、8m，发展至10m、20m以上。在沿海软土地区和北方好土地区，最深的基坑已达到24m（如福州新世纪大厦）。2.地铁站深基坑最大深度达26.4m（广州地铁2号线海珠广场站）。上海徐家汇地铁车站为亚洲最大地铁车站，开挖宽23m，长660余m。3.市政工程地下设施深基坑近年来各地兴建了许多大型市政地下设施，例如：上海人民广场地下车库和商场。4.工业深基坑我国目前已有不少的规模较大的工业深基坑，例如，宝钢热轧厂铁皮坑深达32m，浦东耀华皮尔金顿浮法玻璃熔窑坑，亚洲最高烟囱北仑港电厂240m的高烟囱深基坑，等等。二、基坑工程特点基坑工程开挖是一项技术复杂、带有经验性和风险性的工程。据有关专家对103项基坑工程事故调查表明,属勘察失误的3项,占总数的2.9%;属基坑围护设计失误的35项,占总数的34%;属对水处理不当的22项,占总数的21.4%;属施工不当的34项,占总数的35%。上世纪90年代以来,随着大量高层建筑的不断兴建,基坑成为工程建设的一项热点问题。目前我国基坑及其围护状况总的说来具有以下特点。

深：基坑越挖越深。过去地下建1层—2层地下室，现在大城市、沿海城市尤其是特区，地下3层～4层已很寻常，5层—6层也有。因此基坑深度多在lom～16m间，在20m左右的也为数不少。

差：工程地质条件差。这一点在某些沿海经济开发区较为突出。某些开发区位于填海、填湖、淤河、泥塘或沼泽地，工程地质条件十分复杂。密：基坑四周已建或在建高大建筑物密集或紧靠重要市政公路。大兴土木不仅要确保本身基坑稳定，更不能殃及周围建筑物。

多：围护基坑方法多。诸如人工挖孔桩，机械钻孔桩，预制桩，深层搅拌桩，钢板桩，地下连续墙，钢支撑，木支撑，沙袋堆撑，拉锚，杭滑桩，注浆，喷锚网支护法，等等。

低：基坑工程的成功率较低。地质条件较好的地区(加北京)出毛病，地质条件差的地区(如上海、海口、惠州等)更出，坑浅的出，坑深的更出。最说明问题最典型的是，有的地区基垃工程成功率大体仅为1／3，另有2／3是出了工程事故的或多少有毛病的。三、基坑支护两个功能：一是挡土；二是止水。基坑支护分两类：支护型——将支护墙（排桩）作为主要受力构件；支护型基坑支护包括板桩墙、排桩、地下连续墙等。在基坑较浅时可不设支撑，成悬臂式结构；当基坑较深或对周围地面变形严格限制时，应设水平或斜向支撑，或锚定系统；形成空间力系是发展方向。加固型——充分利用加固土体的强度。加固型包括水泥搅拌桩、高压旋喷桩、注浆和树根桩等。特点平面尺寸不大，且长短边长相差不多的基坑宜布置角撑。它的开挖土方空间较大，但变形控制要求不能很高钢支撑和钢筋混凝土支撑均可布置；支撑受力明确，安全稳定，有利于墙体的变形控制，但开挖土方较为困难多采用钢筋混凝土支撑；中部形成大空间，有利于开挖土方和主体结构施工多采用钢筋混凝土支撑；支撑体系受力条件好；开挖空间大，便于施工开挖面积大、深度小的基坑宜采用；在软弱土层中，不易控制基坑的稳定和变形便于土方开挖和主体结构施工，但仅适用于周边场地具有拉设锚杆的环境和地质条件土钉墙施工钢筋灌浆土钉灌注桩挡土、土钉墙支护和二级井点降水SMW工法＋钢管内支撑排桩墙加桩间高喷，预应力锚索腰梁土钉墙支护，第一排是花管，以下是钢筋做土钉污水厂提升泵房支护全套管咬合桩，桩间采用喷射砼找平四.基坑监测的必要性

在基坑工程实践中常常发现，与设计预估值相比，实际工程的工作状态往往存在一定的差异性，有时差异的程度还相当大，主要体现在以下几个方面：①基坑工程设置于地层之间，而地层性质存在着相当大的变异性和离散性；②对地层和围护结构本身所作的分析模型、构筑设计简化假定以及参数选用等，与实际状况相比存在一定的近似性；③施工过程中，存在着时间和空间效应，以及降雨、地面堆载和挖机撞击等偶然因素作用。基于上述情况，必须在基坑开挖和支护施筑期间开展严密的现场监测，以保证工程的顺利进行。五、基坑秘监测的目农的1．检验轨设计所铅采取的质各种假扑设和参铁数的正杠确性，薪指导基蓄坑开挖孩和支护地结构的粮施工2．确保楚基坑支甲护结构瓦和相邻咏建筑物使的安全动；3．积累工州程经验，茶为提高基剩坑工程的棕设计和施厌工的整体挤水平提供携依据。05年7月21日发生吵在广州咬市海珠膜城广场路的深基陈坑坍塌催事故,夺去2人生命，利并殃及一孩幢楼房倒侮塌、三幢驰楼房成为小危房的.六、基淘坑监测的轿基本要求1.监测工作模必须是有乓计划的，愧应先制订共详细的基属坑监测方叉案；2．监测毛数据必真须是可映靠真实根的，监绢测数据碍真实性励要求所贤有数据竹必须以原始记录为依据，茶原始记录岗任何人不蓝得更改、胞删除；3．监测数排据必须是阻及时的，钢监测数据国需在现场燃及时计算表处理，计介算有问题闸可及时复滥测，尽量溜做到当天痛报表当天线出，才能悉有利于及怨时发现隐哭患，及时洋采取措施引；4．埋设于旱结构中的煌监测元件糖应尽量减可少对结构露的正常受槐力的影响萌；5．采纳多味种方法、玩施行多项棍内容的监塌测方案，搞以互相印亮证、互相勇检验，从葵而对监测镰结果有全菌面正确的菠把握；6．对重卸要的监议测项目斧，应按针照工程骂具体情驼况预先互设定预泳警值和惠报警制贞度，预良警值应蚁包括变籍形或内咸力量值喊及其变扶化速率弄；7．基坑岔监测应秋整理完僻整的监舌测记录扶表、数项据报表平、形象衣的图表继和曲线殊，监测复结束后井整理出坦监测报越告；7.基坑变形宅内容1.支护结秃构的变方形，其变掌形表现狡为两个倚方面：尼水平变吊形和竖注向变形扣。2.基坑周围骗地表变形一是地鞠下水疏意干而产斥生的差玻异性沉丘降二是由于直支护结构艇的变形而鉴引起的地仓面沉降3.基坑失稳一是基坑迅支护结构疼的强度不歉够二是支折护结构玩地基土敞的强度杠不够4.基坑管竿涌和流男砂5.基坑隆掩起变形第二节、扩监测仪器长和方法围护结构巾本身基坑监测梢内容相邻环只境围护桩桃墙：支撑结构由：围檩和圈及梁：立简柱但：坑内土层碌：相邻土搅层：分痛层沉降费和水平袋位移地下管抬线：垂食直沉降朴和水平胸位移相邻房烧屋：垂览直沉降缘瑞和水平异裂缝一、基罪坑监测宵内容桩墙顶卧部水平醋位移与迷沉降桩墙深层男挠度桩墙内下力和水虏土压力内力和宰水平位劳移垂直隆逆起垂直沉降支撑轴习力序号监测对象监测项目监测元件与仪器(一)围护结构1围护桩墙(1)桩墙顶水平位移与沉降经纬仪、水准仪(2)桩墙深层挠曲测斜仪(3)桩墙内力钢筋应力传感器、频率仪(4)桩墙水土压力压力盒、孔隙水压力探头、频率仪2水平支撑轴力钢筋应力传感器、位移计、频率仪3圈梁、围檩(1)内力钢筋应力传感器、频率仪(2)水平位移经纬仪4立柱垂直沉降水准仪5坑底土层垂直隆起水准仪6坑内地下水水位监测井、孔隙水压力探头、频率仪序号监测对象监测项目监测元件与仪器(二)相邻环境7相邻地层(1)分层沉降分层沉降仪、频率仪(2)水平位移经纬仪8地下管线(1)垂直沉降水准仪(2)水平位移经纬仪9相邻房屋(1)垂直沉降水准仪(2)倾斜经纬仪(3)裂缝裂缝监测仪10坑外地下水(1)水位监测井、孔隙水压力探头、频率仪(2)分层水压孔隙水压力探头、频率仪（一）鬼肉眼观历察（巡视）肉眼巡驰视是不痰借助任冈何量测带仪器，否而用肉纱眼对桩倾顶圈梁毯、邻近瘦建筑物蓄、邻近速地面的端裂缝、冰塌陷以览及支护泄结构工讲作失常司、流土择、渗漏命或局部切管涌等宽不良象权的发生亏和发展伴进行记很录、检沟查和分流析。一、基坑糖监测方法（二）围丈护墙顶水绝平位移和脑沉降监测围护桩墙割顶水平位疾移和垂直耍沉降是基市坑工程中亮员直接、症最重要的唱内容。沉降监暴测方法拌主要采悦用精密伏水准测塑量，在哈一个测搬区内，激应设3个以上基抖准点，基丑准点要设婚置在距基罪坑开挖深胶部5倍的距离粥以外的稳暑定地方。水平位移爪监测，有佣场地时，喊用轴线法志即视准线郑法;场地有晓限时采小用前方限交会法疲。自由设诊站法。（三）减深层水轧平位移多测量1．测量拒原理深层水平旺位移就是牲测量围护桩铲墙和土体在不向捷深度上收的点的戒水平位华移，通述常采用名测斜仪名测量。帐测斜管挠可以用呆于测单杂向位移叮，也可副以测双郊向位移舞。测斜仪由测斜管丸、测斜够探头、芽数字式聪测读仪三部分组败成，测斜欧管在基坑子开挖前埋烫设于围护搬桩墙和土愈体内，测絮斜管内有4条十字顽型对称源分布的兽凹型导藏槽，作悦为测斜挽仪滑轮忧上下滑烛行轨道朱，测量锦时，使萌测斜探烦头的导忠向滚轮漠卡在测灯斜管内惕壁的导询槽中，野沿槽滚抛动将测骡斜探头壶放入测岔斜管，确并由引梁出的导括线将测渔斜管的遣倾斜角渠或其正婶弦值显银示在测闻读仪上浊。实际测量士时，将测带斜仪探头耽沿管内导粒槽插入测反斜管内，栽缓慢下滑魄，按取定草的间距逐鼓段测定各袍量测段处督的测斜管间与铅直线构的倾角，酷就能得到对整个桩墙炊轴线的水悲平挠曲或谢土体不同先深度的水者平位移。测斜仪冈原理2．埋设侧斜管有啄绑扎埋设因和钻孔埋难设两种方左式：1）绑扎渗埋设。著主要用鲜于桩墙缘瑞体深层盐挠曲测朝试，埋贿设时将盘测斜管首在现场孟组装后铸绑扎固驾定在桩欣墙钢筋停笼上，尿随钢筋琴笼—起下到孔加槽内，并小将其挠筑势在混凝土绳中。2）钻孔恢埋设。翁首先在摘土层中篇预钻孔度，孔径区略大于秋所选用凉测斜管涂的外径数，然后携将测斜览管封好源底盖逐则节组装位逐节放痒入钻孔火内，并冲同时在敏测斜管际内注满糖清水，戏直到放辞到顶定冬的标高迫为主。陶随后在毅测斜管臭与钻孔束之间空钟隙内回勤填细砂镰，或水欧泥和粘货土拌合竞的材料蚂固定测妇斜管。a.埋入测疾斜管时妨，应保廊持垂直念，如埋君在桩体盖或墙体冤内应与奋钢筋笼狸扎牢；b.测斜管响有两对触方向相愁互垂直欢的定向氏槽，其回中一对输须与基魂坑边线坦垂直；c.测量时福，必须票保证测孩斜仪与百管内温妥度基本核一致，师显示仪查读数稳测定才能首开始测努量；d.选择测斜笋管中的不去动点作为逝测量基准识点。3．量测将测头适插入测漂斜管，伏使滚轮童卡在导仔槽上，线缓慢下坏至孔底指，测量喇自孔底款开始，诸自下而状上沿导插槽全长堵每隔一皂定距离理测读一斗次，每丢次测量左时，应余将测头作稳定在俘某一位拳置上。饰测量完暂毕后，般测头旋软转180度插入周同一对钉导槽，用按以上哀方法重程复测量礼。两次枯测量的绑各测点轻应在同秧一位置睁上，此奔时各测黑点的两听个读数寸应是数助值接近霉、符号喉相反，讨如果测慨量数据鼻有疑问膜，应及聚时复测妄。基坑编工程中跨通常只楚需监测柿垂直于柳基坑边抖线方向的的水平询位移。患但对于絮基坑阳山角的部灰位，就南有必要迁测量两毫个方向搬的深层谱水平位耐移，（四）土遇体分层沉秤降测试分层沉运降是土惠层内离背地表不茫同深度脉处的沉忍降或隆区起，通盟常用磁吨性分层孟沉降仪局量测。用钻机蜓在预定润位置钻嚼孔，然像后将引顿导管放路入，再虽用一只仁铅质开怎口送筒饶装上沉秘降环，除套在引忙导管上羞，沿引锻导管送如至预埋胆位置，礼再用450涉mm的硬质多塑料管己把沉降路环推出趁并压入声土中，财弹开沉殿降钢环邀卡子，韵使沉降较环的弹槽性卡子挤牢固地呢嵌入土朴中，再用如肺上步骤沟推入上洗一标高泉的沉降闻环，直签至埋完嫩全部沉君降环。蒸固定孔月口，做房诚好孔口辟的保护及装置，侦并测量破孔口标醋高和各谈磁性沉件降钢环巨的初始味标高。磁性分层彻沉降仪组车成：探头勾、分层沉吃降管、钢蜡环、带刻屈度的导线房诚、电感探敞测装置。（五）基脊坑回弹监宽测图基坑回弹快是基坑开芹挖对坑底湿的土层的坚卸荷过程宴引起基坑店底面及坑御外一定范植围内土体葛的回弹变尼形或隆起淡。基坑回我弹监测可画采用回弹冠监测标和病深层沉降奖标两种，侧当分层沉汽降环埋设维于基坑开肺挖面以下澡时所监测柴到的土层朱隆起也就沈是土层回蛛弹量。1．回弹加标及其显埋设回弹监测旨标如图，抵其埋设方投法如下：1）钻孔至哥基坑设计趣标高以下200首mm，将回弹液标旋入钻鄙杆下端，凭顺钻孔徐斧徐放至孔悔底，并压婆入孔底土铜中400～500著mm，即将回型弹标尾部志压入土中议。旋开钻愉杆，使回杨弹标脱离纹钻杆，提乘起钻杆。2）放入辅怎助测杆，互用辅助测蜡杆上的测段头进行水奔准测量，销确定回弹栏标顶面标遥高。3）监测傅完毕后怎，将辅慨助测杆稠、保护摩管(套管)提出地锣面，用福砂或素茄土将钻钩孔回填刮，为了尺便于开否挖后找弦到回弹山标，可缝先用白梢灰回填500方mm左右。用回弹昏标监测稼回弹一样般在基府坑开挖雀之前测供读初读针数，在债基坑开糊挖到设秋计标高盟后再测舒读一次坦，在浇盟筑基础米底板混剩凝土之雅前再监雀测一次此。回弹监测伙标2．深层沉萄降标及其慨埋设深层沉什降标由叙一个三先卡锚头绢、一根1／4英寸的牧内管和盟一根1英寸的近外管组园成，内液管和外赚管都是换钢管。堆用光学袄仪器测楚量内管嫩顶部的耽标高，掠标高的篇变化就败相当于散锚头位驼置土层抓的沉降鸡或隆起股。其埋贡设方法固如下：1）用钻机零在预定位骨置钻孔。2）将1/4英寸钢管拥旋在锚头坛顶部外侧换的螺纹联赢结器上，随用管饺钳旋紧租。3）将装配裤好的深层秒沉降标慢闲慢地放入傲钻孔内，汽直到放入蜻孔底。用以外管将锚启头压入预锹测土层的第指定标高株位置。4）在孔口阀临时固定梳外管，将轨内管压下例约150m记m，此时脑锚头上眨的三个璃卡子会糊向外弹猪，卡在嚼土层里牙。卡子乔一旦弹疾开就不知会再缩江回。5）顺时针黎旋转外管衬，使外管替与锚头分在离。上提仆外管。6）固定外伍管，将外匆管与钻孔读之间的空哥隙填实，闯做好测点欧的保护装魂置。孔口一般牙以高出地日面200～100倍0mm为宜，差当地表建下降及筝孔口回箱弹使孔史口高出切地表太驳多时，始因将其桨往下截娃。(六）赢土压力欠与孔隙利水压力里监测桩墙侧向趣水土压力鞠的监测通浇常是在桩污墙迎土面口埋设土压巴力传感器蓄，通过相躁应的接收询仪器来读浆取所需的白数据。①土压芽力盒常用的灯土压力蜜传感器报有钢弦点式和电豪阻式两尘大类，卫如图9、10所示。去对应于喘钢弦式度和电阻泡式两种泥传感器宴的接收运装置分哄别为频宇率仪和俘电阻应史变仪。其中钢独弦式土晕压力盒唯耐久性诸好，能创适合各浪种复杂融环境，赏因而尽烫管其精御度相对犹较差，天但在目饶前工程袭实践中船应用日征趋广泛值，大有怎逐步取滑代电阻付式土压酬力传感也器的趋收势。②孔隙水压悔力测试孔隙水压界力量测结欣果可用于颠固结计算抽及有限应柳力法的稳傻定性分析，罗在打桩、均堆载预压级法地基加语固的施工遇速度控制惭、基坑开挖、沉狗井下沉和秒降水等引名起的地表虹沉降的控凤制中具有辆十分重要的作塘用。孔隙水傅压力探袋头分钢薯弦式、欲电阻式车和气动功式三种淘类型，月探头由金属丛壳体和透遮水石组成虾。埋设方年法有压入涛法和钻孔列法。(七)支挡结构含内力监测采用钢筋秋混凝土材织料制作的见围护支挡批构件，其泽内力或轴顶力通常是缠在钢筋混秘凝土中埋殃设钢筋计豆，通过测耽定构件受冲力钢筋的骂应力或应央变，然后载根据钢筋悬与混凝土圈共同作用蜓、变形协逝调条件计瓶算得到。①钢筋仿计类型钢筋计问有钢弦另式和电缩慧阻应变师式两种枯，二次驱仪表分良别用频鲁率计和约电阻应纵变仪。(八)土层锚搞杆试验谱和监测土层锚项杆是一僻种埋入土层深壶部的受风拉杆件潜，它一端理与构筑吊物相连吵，另一端锚磨固在土层陶中。(9)地下水位趣监测地下水厉位监测热可采用滩钢尺或镰钢尺水尿位计。利钢尺水清位计的表工作原仅理是在迹已埋设剃好的水们管中放邻入水位年计测头估，当侧拌头接触池到水位议时，启昌动讯响酷器，此烦时读取乓测量钢生尺与管铜顶的距券离，根赢据管顶位高程即缴可计算见地下水请位的高个程。对于地炮下水位倘比较高罪的水位兄观测井轰，也可浇用干的研钢尺直诉接插入包水位观煎测井中戚测量。①相邻建脚筑物变皆形监测建筑物的颜变形观测浅可以分为采沉降观测王、倾斜观巴测相裂缝档观测三部砌分内容。建筑物的寸沉降观测沉降观测丈点布设的蜘位置和数稀量以及埋怜设方式，靠应根据基谈坑开挖有籍可能影响急到的范围苦和程度，柿同时计入兴建筑物本册身的结构堆特点和重载要性予以停全盘考虑唯和确定。友通常情况陷下，观测掀点布置在重房屋承重核构件或基扮础的角点妨上，长边爬上可适当初加密测点馆。(十)相邻环喷境监测相邻环境柄监测的范馅围宜从基态坑边线起浊到开挖深穴度约2.0～3.0倍的距烦离，监垦测周期第应从基烧坑开挖图开始，按至地下逮室施工涝结束为壮止。建筑物的巡寿倾斜观测距变形碗点水平洽距离1.5～2.0H处设工梳作点。两工作点浇的方向交度角接近90°；建筑物横的裂缝挣观测建筑物邻的沉降凯和倾斜馒必然会权