工程监测技术与应用(3、41)0.doc

1第 3 章 基坑工程变形监测一 基坑工程及基坑变形监测技术1、基坑工程概述深基坑进行开挖时都要进行围护，围护结构必须安全可靠，并能确保施工环境稳定从经济角度讲，好的围护设计应把安全指标取在临界点附近，再靠现场监测提供的动态信息反馈来调整施工基坑工程具有以下特点：（1）随着建筑趋向高层化，基坑向大深度方向发展（2）基坑开挖面积大，长度与宽度有的达数百米，给支撑系统带来较大的难度（3）在软弱的土层中，基坑开挖会产生较大的位移和沉降，对周围建筑物、市政设施和地下管线造成影响（4）深基坑施工工期长、场地狭窄，降雨、重物堆放等对基坑稳定性不利（5）在相邻场地的施工中，打桩、降水、挖土及基础浇注混凝土等工序会相互制约与影响，增加协调工作的难度2、基坑变形监测技术简介深基坑施工中的变形监测工作是指导施工、避免事故发生的必要措施深基坑的理论研究和工程实际告诉我们，理论、经验和监测相结合是指导深基坑工程的设计和施工的正确途径2基坑工程变形监测技术：指根据基坑工程及设计者提出的监测要求，预先制定出详细的基坑监测方案，并在深基坑施工过程中，对基坑支护结构、基坑周围的土体和相邻的构筑物进行全面、系统的一系列监测活动，以期对基坑工程的安全和对周围环境的影响程度作全面的分析研究，最终确保工程的顺利进行，在出现异常情况时及时反馈，为设计人员制定必要的工程应急措施、调整施工工艺或修改设计参数提供依据。

二 基坑工程现场监测的重要性和目的1、基坑工程现场监测的意义深基坑工程的安全不仅取决于合理的设计、施工，而且取决于贯穿在工程设计、施工全过程的变形监测基坑监测是确保基坑开挖安全可靠且又经济合理的重要手段2、基坑工程现场监测的目的（1）检验设计所采取的各种假设和参数的正确性，指导基坑开挖和支护结构的施工目前基坑工程的基坑支护结构设计尚处于半理论半经验的状态2）确保基坑支护结构和相邻建筑物的安全（应包含地下管线） 在实际工程中，基坑在破坏前，往往会在基坑侧向的不同部位上出现较大的变形，或变形速率明显增大3）累积工程经验，为提高基坑工程上的设计和施工的整体水平3提供可借鉴依据三 基坑监测方案设计和监测基本要求1、基坑监测方案设计基坑监测方案设计必须建立在对工程场地地质条件、基坑围护设计和施工方案、以及基坑工程相邻环境详尽的调查基础之上，同时还要与工程建设四方以及管线、道路主管单位协调监测方案的制定一般要经过以下主要步骤：（1）收集并识读工程地质勘察报告、围护结构和建筑工程主体结构的设计图纸（±0.000 以下部分）及其施工组织设计、较详细的综合平面位置图、综合管线图等，以掌握工程场地的工程地质条件、围护和主体结构、周围环境的有关材料。

2）进行现场踏勘，重点掌握地下管线走向、相邻构筑物状况，以及它们与围护结构的相互关系 3）拟定监测方案初稿，并提交委托单位（或工程监理单位）审阅，同意后由建设单位主持召开有市政道路监察部门、邻近建筑物业主、以及有关地下管线（煤气、电力、电讯、上水、下水等）单位参加的协调会议，对监测方案初稿进行讨论，并形成正式监测方案4）根据会议纪要精神，对监测方案初稿进行修改，形成正式监测方案4基坑工程施工监测方案设计的主要内容有：（1）监测内容的确定（2）监测方法和仪器的确定，监测元件量程、监测精度的确定（3）施测部位和测点布置的确定（4）监测周期、预警值等实施计划的制定2、基坑监测基本要求（1）监测工作必须是有计划的，应根据设计提出的监测要求和业主下达的监测任务书预先制订详细的基坑监测方案2）监测数据必须是真实可靠的，数据的可靠性由测试元件安装或埋设的可靠性、监测仪器的精度和可靠性、监测人员的素质来保证3）监测数据必须是及时的，监测数据需在现场及时计算处理，计算有问题可及时复测，尽量做到当天报表当天出4）埋设于结构中的监测元件应尽量减少对结构的正常受力的影响，埋设水土压力监测元件、测斜管和分层沉降管时的回填土应注意与岩土介质的匹配。

5）采纳多种方法、实行多项内容的监测方案应相互印证6）对重要的监测项目，应按照工程具体情况预先设定预警值和报警制度，预警值应包括变形或内力量值及其变化速度7）基坑监测应整理完整的监测记录表、数据报表、形象的图表5和曲线，监测结束后整理出监测报告四、基坑工程现场监测的内容和方法1、基坑工程现场监测的内容基坑工程现场监测的内容分为三大部分：围护结构和支撑体系、周围地层和相邻环境具体监测内容如下：（1）地下管线、地下设施、地面道路和建筑物的沉降、位移2）围护桩地下桩体的侧向位移（桩体测斜） 、围护桩墙顶的沉降和水平位移3）围护桩、水平支撑的应力变化4）基坑外侧的土体侧向位移（土体测斜）（5）坑外地下土层的分层沉降（6）基坑内、外的地下水位监测（7）地下土体中的土压力和孔隙水压力（8）基坑内坑底回弹监测确定监测内容的原则是监测方法简单易行、结果可靠、成本低，便于施工实施，监测点及所需布设的元件要能尽量靠近工作面安设2、监测方法和仪表的确定监测方法和仪表的确定主要取决于施工场地工程地质条件和土6体的力学性质，以及测量工作实施时的环境条件监测对象量值小，则采用精度高的仪器和装置；监测对象量值大，则采用精度低的仪器和装置。

3、施测位置与测点布置原则测点布置涉及各监测内容中元件或探头的埋设位置和数量，应根据基坑工程的受力特点及由基坑开挖引起的基坑结构及其周围环境的变形规律来布设1）桩墙顶水平位移和沉降测点一般布设在将围护桩墙连接起来的砼圈梁上，以及水泥搅拌桩、土钉墙、放坡开挖时的上部压顶上2）围护桩地下桩墙体深层侧向位移桩墙体深层侧向位移监测，亦称桩墙体测倾，通常在基坑每边上布设一个测点3）结构内力对于设置内支撑的基坑工程，一般可选择部分典型支撑进行轴力变化监测选择轴力最大的杆件进行监测支撑轴力的测点布置主要由平面、立面和断面三方面因素所决定4）土体分层沉降和水土压力测点布设土体分层沉降和水土压力监测应设置在围护结构体系中受力有代表性的位置75）土体回弹回弹测点应按以下要求在有代表性的位置与方向线上布设：（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）坑外地下水位围护结构（止水帷幕）止水能力的优劣对于相邻地层和房屋的沉降控制至关重要监测井不必埋设很深，管底标高一般在常年水位以下 4~5m 即可7）相邻环境监测相邻环境包括基坑开挖 3 倍深度以内的范围建筑物以沉降观测为主，测点应布设在墙角、柱身、门边等外形凸出部位，除在靠近基坑一侧要布设测点外，在另外几侧也应布设测点，以作比较，测点间距应以反映建筑物不均匀沉降为宜84、监测周期的确定施工监测工作基本上伴随基坑开挖和地下结构施工的全过程，初始读数必须准确可靠围护墙顶水平位移和沉降、围护墙深层侧向位移监测贯穿基坑开挖到主体结构施工到±0.000 标高的全过程，监测频率为：（1）从基坑开始开挖到浇筑完主体结构底板，每天监测 1 次；（2）浇筑完主体结构底板到主体结构施工到±0.000 标高，每周监测 2－3 次；（3）各道支撑拆除后的 3 天到一周，每天监测 1 次当基坑周围有道路、地下管线和建筑物较近需要监测时，对周围环境的沉降和水平位移需每天监测 1 次，对建筑物的倾斜和裂缝的监测频率为每周监测 1~2 周5、监测项目的预警值预警值的确定应根据下列原则：（1）满足现行的相关规范、规程的要求，大多是位移或变形控制值；（2）对于围护结构和支撑内力、锚杆拉力等，不超过设计计算预估值；（3）根据各保护对象的主管部门提出的要求来确定；9（4）在满足监测和环境安全的前提下，综合考虑工程质量、施工进度、技术措施和经济等因素。

确定预警值主要参照现行的相关规范和规程的规定值、经验类比值以及设计预估值这三个方面的数据围护结构和支撑内力、锚杆拉力等应以设计预估值为确定预警值的依据，一般将预警值确定为设计允许最大值的 80%位移－时间曲线是判断基坑工程稳定性的重要依据对于基坑工程施工中测得的位移-时间曲线，如果始终保持变形加速度小于0，则该工程是稳定的；如果变形加速度等于 0，则说明工程进入“定常蠕变”状态，须发出警告；如果变形加速度大于 0，则表示已进入危险状态，须立即停工，进行加固五 、基坑工程监测的实施方法及仪器仪表1、围护墙顶水平位移和沉降监测围护墙顶沉降监测方法主要采用精密水准测量在一个测区内，应设三个以上基准点，基准点应设在开挖深度 5 倍距离以外的地方围护墙顶水平位移监测方法，在有条件的场地用视准线法，也可用小角度法用经纬仪测出各测点的侧向水平位移；困难的地方采用前方交会2、深层水平位移监测101）测量原理深层水平位移就是测量围护桩墙和土体在不同深度上的点的水平位移，通常用测斜仪测量将围护桩墙在不同深度上的点的水平位移按一定比例绘制出水平位移随深度变化的曲线，称为围护桩墙深层挠度曲线测斜仪由测斜管、测斜探头、数字式测读仪三部分组成。

测斜仪的原理是通过摆锤受重力作用来测量测斜探头轴线和铅垂线之间倾角，进而计算垂直位置各点的水平位移的2）测斜仪按探头的传感元件不同，可分为滑动电阻式，电阻片式、钢弦式和伺服加速度式四种3）测斜管的埋设有绑扎埋设和钻孔埋设两种绑扎埋设主要用于桩墙体深层挠曲测试，钻孔埋设用于土体中埋设4）测量将测斜仪的测头插入测斜管，使滚轮卡在导槽上，缓慢下至孔底，测量工作从孔底开始，自下而上沿导槽全长每隔一定距离测读一次测量完毕后，将测头旋转 180 插入另一导槽，按上述方法重复测量3、土体分层沉降监测11土体分层沉降指距离地面不同深度处土层内的点的沉降或隆起通常用磁性分层沉降仪量测磁性分层沉降仪由对磁性材料敏感的探头、埋设于土层中的分层沉降管和钢环、带刻度标尺的导线以及电感探测装置组成测量精度可达 1mm4、基坑回弹监测基坑回弹是基坑开挖对坑底的土层的卸荷过程引起基坑底面及坑外一定范围内的土体回弹变形或隆起采用回弹监测标和深层沉降标两种5、地下水位监测地下水位监测可采用钢尺或钢尺水位计钢尺水位计的工作原理是在已埋设好的水管中放入水位计测头，当测头接触到水位时，即启动讯响器6、相邻环境监测相邻环境监测的范围宜从基坑边线起到开挖深度约 2~3 倍距离，监测周期从基坑开挖开始，至地下室施工结束为止。

1）邻近建筑物变形监测建筑物的变形监测可分为沉降监测、倾斜监测、水平位移监测和裂缝监测等部分内容沉降监测的基准点必须在基坑开挖影响范围之外（至少大于 5 倍基坑开挖深度） 2）相邻地下管线监测12相邻地下管线监测内容包括垂直沉降和水平位移两部分监测方法主要有间接测点和直接测点两种方式直接测点常用埋设方案有抱箍法和套筒式两种7、其他项目监测其他监测项目如土压力与孔隙水压力监测、支挡结构内力监测、土层锚杆试验和监测等六 基坑工程监测报表和监测报告1、监测报表在基坑监测前要设计好各种记录表格和报表监测报表通常有监测资料的当日报表、周报表、阶段报表，报表中呈现的必须是原始数据，不得任意修改、删除2、监测曲线在监测过程中除要及时制作出各类型的报表、绘制测点布置位置的平面和剖面图外，还要及时整理各监测项目的汇总表并绘制以下一些曲线和图形：（1）各监测项目时程曲线（2）各监测项目的速率时程曲线（3）各监测项目在各个不同工况和特殊日期变化发展的形象图3、监测报告监测报告主要包括如下内容：13（1）工程概况（2）监测项目和各测点的。