基坑监测方案

基坑监测方案1基坑监测的目的观测目的：在基础施工及维护阶段，由于工程的基础深，开挖面积大，基坑边坡服务时间长，需要在开挖前根据支护形式准确放线定位、在开挖过程中不断监测，掌握基坑变形发展趋势，防止基坑过大变形，确保边坡的安全稳定和工程顺利进行，及时掌握基坑边坡变形动态，为基坑施工提供信息反馈。2监测频率表10-1基坑监测频率监测项目监测频率备注支护结构顶部水平位移支护结构顶部竖向位移基坑周边底面沉降锚杆内力地下水位基坑开挖至开挖完成后稳定前：1次/天基坑开挖完成稳定后至结构底板完成前：1次/3天结构底板完成后至回填土完成前：1次/15天基坑周边建（构）筑物周边管线基坑开挖至开挖完成后稳定前：1次/2天基坑开挖完成稳定后至结构底板完成前：1次/3天结构底板完成后至回填土完成前：1次/15天支护结构深层水平位移基坑开挖至开挖完成后稳定前：1次/4天基坑开挖完成稳定后至结构底板完成前：1次/10天结构底板完成后至回填土完成前：1次/30天安全巡视基坑开挖至开挖完成后稳定前：2次/天基坑开挖完成稳定后至结构底板完成前：1次/天3监测报警值（1）坡顶/桩顶水平位移、沉降监测本工程基坑桩锚按二级基坑控制值：开挖过程中按4‰h控制，报警值为控制值的80%(h为监测点处基坑开挖深度）。（2）支护桩深层水平位移监测监测报警值为4‰h（h为监测点处基坑开挖深度）,变化速率为4~6mm/d。（3）锚杆内力监测预应力锚杆内力报警值:低于0.3倍设计值，高于0.8倍设计值。（4）地下水位监测基坑土方开挖、支护施工过程中，地下水位累计变化不超过1000mm，变化速率不超过500mm/d。（5）坑外地表沉降监测基坑周边地表沉降控制值为25mm，报警值为20mm，变化速率为2～3mm/d。（6）巡视监测支护体系应进行巡视监测，发现异常现象立即进行危险报警，对基坑支护结构和周边环境中的保护对象采取应急措施，必要时应拍照或录相，变形强烈地段要设立连续观测点。4监测方法4.1基坑边坡水平位移监测基坑边坡水平位移采用《建筑施工测量技术规程》（DB11/T446-2007）中的二等水平位移的要求执行。监测的等级划分及精度要求见表10-2。表10-2变形测量的等级划分及精度要求（mm）等级沉降测量水平位移测量适用范围变形点的高程中误差相邻变形点高差中误差变形点的点位中误差二等±0.5±0.33.0变形较敏感的高层建筑，高耸构建物、古建筑、工业建筑、重要工程设施和重要建筑场地的滑坡监测等。三等±1.0±0.56.0一般性的高层建筑、高耸构建物、工业建筑、滑坡监测等。1、基准点的埋设和观测在认真考察现场监测环境的基础上，选择合适的地方布设基准点。基准点的埋设应遵循下列原则：基准点必须稳定，便于保存；通视良好，便于观测及定期检验。为提高水平位移监测的精度，控制点应采用观测墩形式，顾及基坑周边实际状况，在基坑四边以及其延长线上，地面相对稳定的位置埋设3个观测墩做为柱顶水平位移观测的控制点，在基坑附近的建筑物上埋设4个点作为检查方向（场外基准点为基础）。在相对稳定的地面上设置基准点时按图10-1所示的埋设方法进行，在周边相对稳定建筑物上设置基准点的方法如图10-2所示。图10-1水平位移地面基准点示意图图10-2水平位移监测墙基准点埋设示意图2、监测点的埋设水平位移监测点埋设于基坑长短边等分点及基坑阳角处，约每隔15--20m一个。监测点的埋设采用冲击钻在冠梁上打孔，然后用强力胶将监测标志粘到冠梁上，监测点标志样式如图10-3。图10-3水平及竖向位移监测点标志样式图水平位移监测点布设位置详见附图。3、监测点的观测水平位移监测采用小角度法，如图10-4，在控制点J1架设Leica1800全站仪，沿基坑边线照准相应的另一控制点，构成基准线，每次观测前首先对基准点进行校核，校核无误后即可对监测点A进行观测。首次观测时，距离2次读数取平均作为固定值，以后不再观测；角度观测2个测回，取平均作为初始值。之后，每次观测时，角度观测1个测回。各项限差按照《工程测量规范》（GB50026-2007）中一级导线的要求执行。图10-4基坑水平位移监测示意图4、监测数据整理为减少人为因素，观测的外业成果，应优先采用电子记录方式。记录的内容有：每测段的始、末、工作间歇的前后及观测中气候变化，观测日期、时间、大气温度、天气、成像、观测路线土质、风力、风向等。观测结束时应立即整理和检查外业手簿，检查手簿中所有计算是否正确、观测成果是否满足各项限差要求。外业观测结束后，及时整理外业观测数据，对数据进行重新检查。确认外业观测数据准确无误后，方进行内业计算。为方便进行水平位移计算，采用虚拟基准线法进行处理。设置与基坑边平行的虚拟基准线，计算监测点到虚拟基准线的距离。基坑的水平位移值由各次监测点到虚拟基准线间距离之差获得，最后编制成果表。4.2基坑边坡竖向位移监测1、基准点的埋设为了测定观测点的高程变化，需要布设一定数量的基准点。根据《建筑工程施工测量规程》的规定：“每项独立工程至少应有三个稳固可靠的基准点”，除考虑到基准点的稳定性、长期性的特点之外，还应考虑到其使用方便。根据本项目建筑规模大、建筑结构复杂、施工周期长等因素，拟在施工区沉降影响区域外埋置5个墙基准水准点，用来保证整个监测周期对监测基准点的需要。基准点的埋设应注意以下问题：1）参照该区域的地质剖面图，选取土层较好的位置；2）地形相对开阔，便于埋设；3）确保该位置下面无电力、光缆、燃气、上水、暖气等地下管线设施；4）该位置在变形观测期间内，无土方施工、降水等计划。5）埋设浅埋基准点时，应避让低洼易积水和回填土区域。本项目基准点规格详见图10-5。各基准点的标志中心唯一、清晰明显、埋设牢固。图10-5基准点规格图2、沉降观测点的埋设沉降监测点是直接反映基坑支护结构的变形沉降，拟在沿基坑周边布设39个监测点，有现场条件时在护坡桩冠梁侧面埋设观测点。观测点的规格如图10-6。图10-6支护结构沉降观测点规格图在实际埋设过程中，可根据现场条件增加或减少若干个观测点。3、沉降观测点的观测沉降观测点的观测：依据施工现场的具体条件，将各沉降观测点分别与基准点布设成水准网路线。采用精度为0.3mm/km的TrimbleDINI03数字水准仪及配套条码水准尺，按《建筑施工测量技术规程》DB11/T446-2007三等变形精度要求进行变形观测。首次观测做往返观测，每段往返观测的高差取平均，进行平差解算，求出各沉降观测点的初始高程。以后各期次观测采用单程观测。每期观测前，认真清除沉降观测点附近的建筑材料，保证通视良好。检查各基准点、沉降观测点是否被人为破坏并认真清除沉降观测点上的水泥颗粒。每期观测时，对精密水准仪进行认真检查，保证水准仪i角误差在规范允许值范围之内，水准尺的水准器处于良好状态。在观测过程中，为保证观测精度，仪器的附合水准气泡、水准尺的水准气泡应严格居中。施测过程中的临时转点应采用钉大铁钉或木桩的方式做成固定点，以减弱转点误差影响，提高观测精度。做到每测站的前后视距差、基辅读数差等各限差均满足规范要求后，才可迁站，进行下一站作业。外业观测结束后，及时整理外业观测数据，对数据进行重新检查，并统计闭合差。确认外业观测数据无误后，进行内业计算。内业计算时，观测数据在专业测绘平差软件中进行平差计算，解算出各观测点的高程值。确认观测点测站高差中误差满足《建筑施工测量技术规程》DB11/T446-2015，及时按要求编制《基坑竖向位移记录》表。4.3深层水平位移监测本工程拟在桩身测斜，沿基坑共布置12组，钢筋笼内埋设测斜管，用于监测垂直于基坑两个边方向的变形。监测孔的位置选择应具有代表性，对结构桩(墙）体变形的精确监测有利，监测孔位置应适宜保护，减小人为或机械损毁可能。监测孔保护措施得当，不为地下水、雨、雪、人工堆土等掩埋，且便于观测及定期校验。1、深层水平位移监测仪器设备本工程深层水平位移变形监测采用JTM-U6000型数字显示测斜仪，属于伺服加速度式测斜仪。仪器性能指标见表10-3。表10-3仪器性能指标仪器名称精度指标精度要求备注JTM-U6000测斜仪测试精度0.05mm/m测斜探头标度因数2.5±0.01v/g导轮间距50cm传感器灵敏度0.02mm/8″测头尺寸Φ32mm×660mm2、深层水平位移测斜管安装根据基础设计要求及周边实际状况布置桩(墙）体变形观测孔，测斜管选用直径为65mm的PVC高强度管材，测斜管的模量既要与桩（墙）体模量接近，又不致因压力而压偏测斜管，导槽须具高成型精度。在监测点上埋设测斜管之前，应按设计埋设深度配好所需导管，在空旷场地上用接头套管将测斜管连接起来，安装时套管导槽对准测斜管导槽，将测斜管上的凸槽和测斜管接头套管上的凹槽相吻合，使之保持在一直线上，沿凹凸槽轻轻推移直至两端的测斜管完全接触，用黏合剂封堵套管与测斜管的全部缝隙，并用自攻螺钉固定，防水宽胶带密封。测斜管连接部分要用同材质套管，管底端应装底盖，每个接头及底盖处应用PVC材质专用黏合剂，防水宽胶带密封。将方向调整好后把连接好的测斜管放入钢筋笼中，这时要注意抬测斜管时，多派人手托住接头处，防止管弯曲过大，然后沿主筋方向，将测斜管放入钢筋笼中。将测斜管绑扎固定在桩（墙）钢筋笼上，注意不要让测斜管产生扭转，管底与钢筋笼底部持平或略低于钢筋底部，同时为防止钢筋笼吊起时测斜管方向发生变化，选用规格适宜的镀锌铁丝沿管身每1.0m绑扎1道。测斜管随钢筋笼一起下到孔槽内，应使十字形槽口对准观测的位移方向，并将其浇筑在混凝土中，为防止测斜管在浇筑混凝土时浮起，浇筑之前应封好管底底盖并在测斜管内注满清水，该方法同时能防止水泥浆渗入管内。下钢筋笼时，务必让测斜管位于桩直径延长线与临空面垂直的最远端或最近端（即测斜管两对导槽连线分别与围护桩的轴线垂直和平行），一般为监测人员安全考虑，通常放在最远端，如下图10-7、图10-8所示。图10-7测斜管埋设位置示意图图10-8测斜管现场实景图为保证测斜管的安装、埋设工艺与质量满足正常监测要求，埋好管后需停留一段时间，使导管与桩体或墙体固连为一整体，剔凿布设测点桩号的桩头部位时和进行帽梁施工作业时，应注意避让测管。监测人员须留守，避免因此对测管造成损坏。埋设完成后应进行自检，用模拟测头进行全管试滑，保证测斜管满足测斜使用要求。3、深层水平位移监测测斜仪观测方法是利用精密测斜仪精确地测出结构桩(墙）体变形的倾斜量。测斜仪采用能在测斜管中连续进行多点测量的滑动式仪器，主要工作部件由测斜管、探头和数据采集系统组成，探头采用伺服加速度计为敏感元件，它是一个力平衡式的伺服系统，当传感器探头相对于地球重心方向产生倾角θ时，由于重力作用，传感器中敏感元件相对于铅锤方向摆动一个角度，通过高灵敏的换能器将此角度转换成信号，经过分析处理，直接在液晶屏上显示被监测点的水平位移量ΔXi值。数据采集分析系统与探头配套；电缆应有距离标记（或使用导轮测距），使用时在探头重力作用下不应有伸长现象。其工作原理见图10-9。图10-9结构桩体变形测试原理示意图进行孔斜测量时，测斜探头上滑轮顺测斜管导槽而下逐点测试，沿带有四个正交凹槽的测斜管滑行，由管底开始向上提升测头至待测位置测读一次，测完后，将测头旋转180度再测一次，确认两次观测位置（深度）一致，合起来作为一测回。每周期观测可测一至两测回，每个测斜导管的初测值，应测三个测回，观测成果均取中数值。观测成果均取中数值，通过实测补偿回复力的大小，实现倾斜测量的测试工作，每次测试值与初次测量值相减后就得到各监测点的水平位移值ΔXi，根据ΔXi的值大小，从而可精确测出水平位移量ΔXi。测斜管应在测试前5天装设完毕，在3～5天内用测斜仪对同一测斜管作三次重复测量，判明处于稳定状态后，以三次测量的算术平均值作为侧向位移计算的基准值。测斜探头放入测斜管底应等候5分钟，以便探头适应管内水温，观测时应注意仪器探头和电缆线的密封性，以防探头数据传输部分进水。测斜观测时每0.5m标记一定要卡在相同位置，每次读数一定要等候电压值稳定才能读数，确保读数准确性。4、深层水平位移监测数据整理测斜管随桩(墙）体变形时，测斜管的水平位移即为桩(墙）体偏移位移量，围护桩桩体变形观测的基准点一般设在测斜管的底部。放入测斜管内的测斜探头测出的各个不同分段点上测斜管的倾角变化θ，而该段测管相应的位移增量ΔXi为：ΔXi：该段测管相应的位移增量Li：各段监测点之间的长度θ：分段点上测斜管的倾角变化由于已选定孔底为位移基准点，且基准点位置不变，所以孔内任何处的水平位移增量ΔS就是各分段位移增量的总和：测斜管可以用于单向位移测量，也可进行双向测量，对于测斜管在安装时出现方向不精确时应测双向位移，由两个方向的测量值求出其矢量和，计算获得位移的最大值和方向。经过对桩体水平位移数据的分析，可以获得桩体随施工进度的变化而发生的桩体位移量变化曲线，见图10-10。图10-10桩体位移量变化曲线5、测量精度分析孔斜测量精度除了测量设备本身的系统误差及计算误差外，主要由测斜管在桩（墙）体内的自身变形造成，由于设备本身的系统误差与计算误差相当于本次测量的尺度非常微小，所以在可以忽略不计，后者才是主要误差源。由于测斜管在自身自重下会产生弯曲，这种弯曲造成的水平位移也被附加到桩（墙）体的水平偏移中，所以在测试时应注意对该情形所造成的误差进行人工的剔除。4.4锚杆（索）拉力监测一、基坑的锚杆（索）拉力采用锚索测力计方法进行测量。在开挖施工后，根据设计要求在施工断面布置12组锚杆（索）拉力监测断面。在同一竖直面内每支锚杆均应布设监测点，监测点选择在锚杆（索）端部，监测点布置详见附图《监测点位布置图》。1、锚杆（索）拉力监测仪器设备锚杆（索）拉力采用JTM-V1800锚索测力计和ZXY-2型读数仪进行现场监测，仪器适应于国内外各种振弦式传感器的数据测读，并可同时测读温度。它是一款多功能高智能型的仪器，通过设置它能直接显示出所测到的物理量，连接通讯电缆它可把采集到的实时数据或历史数据上传到计算机，以便对数据进一步进行处理，还可进行自动化的数据采集。仪器性能指标见表10-4。表10-4仪器性能指标仪器名称性能指标精度指标备注JTM-V1800型锚索测力计分辨力小于0.1KN工作温度-25℃～60℃温度测量范围0.5℃ZXY-2型读数仪测频范围500～6000Hz测频精度±0.01Hz测温范围-30～+110℃2、锚杆（索）计安装根据结构设计要求，锚索计安装在锚杆（索）端部，安装时锚杆（索）应从锚索计中心穿过，如图10-11所示。图10-11锚杆（索）拉力量测现场安装示意图在安装锚索测力计时，必须始终保持千斤顶的孔中心与锚索计以及锚垫板的孔中心在一条轴线上，以便使锚索张拉均衡。锚索测力计与锚垫板应同心连接，为了使锚索测力计与钻孔同心，应在锚梁上人工焊接固定板，否则，锚索测力计在张拉过程中会产生滑移，安装完成后，信号传输电缆应顺支撑体顺引至基坑边缘，做好线头的保护并做出测点标识。信号传输电缆在基坑开挖过程中的其它吊装、焊接作业等应避让信号传输电缆和测力计不受破坏。安装过程中应随时对锚索计进行监测，并从中间锚索开始向周围锚索逐步加载以免锚索计的偏心受力或过载。锚索在张拉前，一般先进行预紧，目的是将孔内的单索锚索拉直，但预紧应按对称的原则进行，否则同样会产生偏心。而偏心主要受施工工艺影响，如果在施工过程严格控制各施工步骤的质量，并采取积极有效的措施，将有效控制锚固预应力的损失，更好地发挥锚索在边坡施工中的加固作用。3、锚杆（索）拉力监测在开挖施工后，根据设计要求在施工断面布置多组锚杆（索）轴力监测断面。测试锚杆（索）的安装要根据具体施工工艺及进度选定测试断面及数量，选定后需在技术人员的指导下进行安装。锚杆（索）的安装孔根据设计中施工要求进行安装，以此来保证锚杆（索）的受力状态与工程中同地质条件下的锚杆（索）受力状态一致。当被测载荷作用在锚索测力计上，将引起弹性圆筒的变形传递给振弦，转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振钢弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至振弦式频率读数仪上，即可测读出频率值，从而计算出作用在锚索测力计的载荷值。为了尽量减少不均匀和偏心受力影响，设计时在锚索测力计的弹性圆筒周边内平均安装四套振弦系统，测量时与振弦读数仪连接就可直接测读四根振弦的频率平均值，从而达到精确测量。锚杆拉力预警值见表。4、锚杆（索）拉力监测数据整理振弦式锚杆测力的计算：P=KΔf2+bΔTP：被测锚索荷载值（kN）；K：仪器标定系数（kN/Hz2）；Δf2：锚索测力计四弦实时测量频率平方的平均值相对于基准平方值的平均值的变化量（Hz2）；b：锚索测力计的温度修正系数（kN/℃）；ΔT：锚索测离计的温度实时测量值相对于基准值的变化量（℃）Δf2：（Δf12+Δf22+Δf32+Δf42）/4经过数据分析可以得到锚索轴向拉力监测分析图，如图10-12。图10-12锚索轴向拉力监测分析图4.5周边建筑物沉降监测周边建筑物沉降监测的施测可采用水准测