深基坑工程施工基坑监测

8.1总体原则 18.2第三方监测项目和测点布置 28.3施工单位基坑监测方法和技术要求 38.4基坑监测方法和技术要求 38.5基坑报警值和预警值 108.6基坑报警值和预警值 108.7监测工期 118.8监测数据的处理及成果的整理 118.9管理措施 128.9.1质量保障措施 128.9.2报警应急处理措施 138.9.3监测管理体系 148.9.4工作条件和协作事项 148.1总体原则1项目由第三方监测机构及施工单位安排定期监测。每次监测数据实时报送监理、总包。在现场设立微机数据处理系统，进行实时处理。每次观察数据经检查无误后送入微机，经过专用软件处理，自动生成报表。监测成果当天提交给业主、监理、设计等。专业监测人员分析当天监测数据及累计数据的变化规律，并经项目总工审核无误后当天提交正式报告。如果监测结果超过设计的警戒值即向建设方、监理方发出警报，提请有关部门关注，以便及时决策并采取措施。严格遵循以下流程：⚫每个施工阶段提供监测阶段报告，监测工程结束后三周内提供监测总结报告。⚫建立值班日志，每天详细记录工程进度及监测情况。⚫建立日报表制度，每天及时提交日报表至设计单位。⚫最后形成“项目基坑信息化施工监测成果报告”。2监测数据应及时分析整理，除数值报表外，尚应绘制相关变化曲线，并对发展和收敛趋势做出评估。当观测数据达到报警值时必须立即复测，确认无误后即刻通报有关单位和人员。3监测日志中除了对施工工况和监测情况的详细记录外，尚应同步记录雨水、气温、风力、风向、湿度等气象情况。4对周边建（构）筑物、围（支）护体系以及地面市政道路的裂缝和沉陷，由项目部派员做专门全方位的观测记录（形状、宽度、长度），并比对其开展向度和趋势。5如发现围护结构有严重漏水等可能危及较远建（构）筑物的情况，则应及时扩大监测范围并补测可能危及区域的建（构）筑物变位。建（构）筑物与基坑相邻的侧边和角位必须设置沉降观测点、倾斜观测点和水平位移观测点。8.2第三方监测项目和测点布置1基坑监测布点原则监测点布置严格按照基坑围护设计图纸要求进行布置，测点布置原则如下：1）观测点类型和数量的确定应综合考虑工程地质条件、设计要求、施工特点等因素。2）为验证设计数据而设的测点尽量布置在设计中的最不利位置和断面，如最大变形处、最大内力处；为及时反馈信息，考虑相同工况下的最先施工部位，以指导施工。3）观测变形的测点考虑既能反映监测对象的变形特征，又能便于使用仪器进行观测，并且有利于测点的保护。2基坑监测项目布置为科学合理的指导施工，确保施工期间围护体、临近管线的安全，根据设计，本工程基坑进行监测内容如下：1、支护体和墙后土体沿深度侧向位移的大小和随时间变化情况2、压顶梁及支护桩后侧土体的沉降监测3、坑外地下水位监测4、可回收预应力锚索内力监测5、支撑轴力监测表8.2-1基坑监测项目一揽表监测项目数量备注深层土体水平位移监测48根深度同支护桩底，坑边每30米布置一个点地下水位观测孔17口深度暂定坑底以下4米，每50米布置一个（每侧不少于一个）基坑周边地表位移沉降监测47个坑边每30米布置一个，坑周转折角点均需布置立柱沉降监测43个按平面布置图设置，多布置与支撑中间段和承担构建压力较大位置周边管线位移沉降监测34个暂定坑边较近管线位置每15米布置一个点支撑轴力监测24组设置在型钢支撑三分点位置支护桩顶沉降监测29个沿坑边支护桩顶位置每30米布置一个3基坑监测布置图:3测点保护1）仪器（传感器）、测点安装、埋设好后应作好醒目标记，设置保护设施；2）平时加强测点保护工作，确保测点成活率，保证监测数据的连续性；3）根据监测设施安装埋设情况，由监理方指派相应监理工程师到现场进行布点验收，验收通过后向有关各方提交“第三方监测设施布点报审表”；监测过程中重点加强沟通协调，确保在不影响施工的前提下做到对监测设施的保护。如造成监测设施破坏，我方应及时将相关情况反馈给各参建方，并要求施工方及时对所破坏的监测设施进行修补，直到修补工作完成，相应的监测设施恢复正常工作。对由此造成我方监测数据的不连续可能导致的工程事故责任应由施工方承担。8.3施工单位基坑监测方法和技术要求本工程基坑开挖过程进行动态管理，加强监测工作。基坑开挖深度深，周围环境复杂，特别是地下外围护与止水墙，因此基坑围护与止水墙施工过程中须进行动态管理，加强监测工作。监测内容包括：基坑周边道路、建筑物及地下管线的沉降，基坑支撑梁裂缝观察，支撑梁格构柱沉降、塔吊倾斜、沉降，坑壁围护裂缝、渗水等。由项目总工孟凡瑞及生产经理王志广协调组织进行监测和巡查，安排专业技术工程师孙小宁、质量工程师如发现异常立即上报甲方及相关部门，监测项目、频率、报警值与第三方监测保持一致。8.4基坑监测方法和技术要求1巡视检查：巡视检查包括以下内容：1）支护结构：（1）支护结构成型质量；（2）冠梁、围檩、支撑有无裂缝出现；（3）支撑、立柱有无较大变形；（4）止水帷幕有无开裂、渗漏；（5）墙后土体有无裂缝、沉陷及滑移；（6）基坑有无涌土、流沙、管涌。2）施工工况：（1）开挖后暴露的土质情况与岩土勘察报告有无差异；（2）基坑开挖分段长度、分层厚度及支锚设置是否与设计要求一致；（3）场地地表水、地下水排放状况是否正常，基坑降水、回灌设施是否运转正常；（4）基坑周边地面有无超载。3）周边环境：（1）周边管道有无破损、泄漏情况；（2）周边建筑有无新增裂缝出现；（3）周边道路（地面）有无裂缝、沉陷；（4）邻近基坑及建筑的施工变化情况。4）监测设施：（1）基准点、监测点完好状况；（2）有无影响观测工作的障碍物。5）根据设计要求或当地经验确定的其他巡视检查内容。6）巡视检查方法（1）巡视检查以目测为主，辅以锤、钎、量尺、放大镜等工具以及摄像、摄影等设备进行；（2）对自然条件、支护结构、施工工况、周边环境、监测设施等的巡视检查情况做好记录。检查记录及时整理，并与仪器监测数据进行综合分析。7）巡视检查要求（1）基坑工程施工期间，每天均由专人进行巡视检查；（2）巡视检查如发现异常和危险情况，及时通知建设方及其他相关单位。2深层土体水平位移监测土体水平位移监测是一项主要量测项目，也是最能够直接反映基坑安全状况的量测项目。采用测斜仪由下至上测量预先埋设在深层土（岩）体内的测斜管，了解基坑开挖施工过程中不同深度周围土（岩）体向基坑内位移变化情况，用以了解、推算围护体变形安全系数。测斜仪由地面控制器和测斜探头组成。测斜探头的横截面为圆形，上下各有两对滚动轮，上下轮距500mm。其工作原理是利用重力摆锤始终保持铅直方向的性质，测得仪器中轴线与摆锤垂直的倾角，倾角的变化可由电信号转换而得，从而可以推定被测构筑物的侧向位移变化值。深层土体位移测试原理是基于测斜管底处土体位移为零，然后测出一分段（测头的测试长度）内的斜度，则可换算成两端点的相对位移值，于是在点处的绝对位移为：1）测斜仪的构造及原理图8.4-1测斜仪构造示意图图8.4-2测斜仪工作原理示意图测定测斜仪与垂直线之间的倾角变化，即可得出不同部位的两对滚轮之间的相对水平位移，如图8.3-2为测斜原理图。根据显示器读数进行计算，得出每个区段的位移量，以底部固定端值为零点，自下而上将各区段的位移量累加起来，得出水平位移曲线。图8.4-3测斜原理示意图2）测试仪器主要技术指标和规格角度测量范围：0°~±30°；测角精度：0.2mm/m，分辨率5″；测量深度：≤50m。3）测斜管埋设根据埋设位置，地质钻机成孔，一般采用Φ108钻具开孔。钻孔至设计深度后，为避免出现塌孔或缩孔现象，立即放置测斜管，第一根测斜管管底封死，连接测斜管，测斜管槽口对准所测的水平位移方向；测斜管埋设至预定深度后，在测斜管与钻孔壁之间用粗砂（或小碎石）填实至孔口。测斜管的管口用封盖盖好并做好保护措施，避免测斜管被损坏。一般在测斜管埋设完成后需放置5～7天，使钻孔中粗砂（或小碎石）紧贴测斜管，然后测试初始读数。4）土体水平位移监测的方法深层水平位移监测用测斜仪在测斜管内进行。测斜管应在测试前5天装设完毕，在3～5天内重复测量不少于3次，判明处于稳定状态后，进行测试工作，其步骤如下：（1）用模拟探头（预通器）检查测斜管导槽；（2）使地面控制器处于工作状态，将测斜探头置入导槽内，缓慢地下放至管底；待探头接近管内温度后，由管底自下而上沿导槽全长每隔1m测读一次数据，记录测点深度和读数。测读完毕后，将探头旋转180°置入同一对导槽内，以上述方法再测一次，测点深度同第一次相同；取两次测量平均数计算位移量以消除仪器误差。3地下水位监测1）地下水位监测的方法地下水位监测采用通过在孔内设置水位管，采用电感应水位测试仪（或钢尺）加水准仪进行测试。其中水准仪用于量测水位管顶的绝对标高，每隔一定时间测一次管顶标高。地下水位监测精度不低于10mm。水位管在基坑施工前埋设，滤管长度满足测量要求。水位管埋设后，逐日连续观测水位并取得稳定值初始值。基坑外地下水位孔的埋设采用钻机埋设水位观测管，管长按设计要求，在开挖前埋设好。在钻机成孔至孔底标高后清孔，孔底部以上2m段安放Φ52的PVC透水管，在其外侧用滤网布裹扎好。然后将水位管插入孔内，在透水管段孔内回填中粗砂，以保持良好透水性，其它段回填泥球或粘土将孔隙填实。成孔后加清水，检验成孔质量，孔口用盖子盖好，防止地表水进入孔内。水准联测各管口高程h后，直接用钢尺水位仪测试水位管内水位深度。慢慢将探头放入水面，刚接触水面时在钢尺上读数一次，然后慢慢将探头拉出水面，当探头刚离开水面时在钢尺上再读数一次，取两次平均值即为水面之深度h深。特别需要注意的是：初值的测定在开工前2～3天，在晴天连续测试水位取其平均值为水位初始值；遇雨天，在雨天后1～2天测定初始值，以减小外界因素的影响。水位监测计算公式如下：h水=h孔口一h深dh水i=h水i一h水i-1Dh水i=(dh水1+dh水2+…+dh水i)式中：h水――水位高程h深――地下水位深（管口与管内水面之深度）h水i――本次水位变化Dh水i――累计水位变化2）地下水位观测孔埋设要求（1）基坑外地下水位监测点沿基坑、被保护对象的周边或在基坑与被保护对象之间布置。相邻建筑、重要的管线或管线密集处布置水位监测点；在止水帷幕的外侧约2m处布置监测点。（2）水位观测管的管底埋设深度在最低设计水位或最低允许地下水位之下3～5m，根据设计方案及本工程特点，水位观测管的管底埋设深度在基坑最大开挖深度以下不小于3.0m。（3）成孔完成后，放入裹有滤网的水位管，管壁与孔壁之间用净砂回填至离地表0.5m处，再用粘土进行封填，以防地表水流入。水位管管底加盖密封，防止泥砂进入管中。管壁外包扎上滤网或土工布作为过滤层，以保证封口质量。4基坑周边地表沉降观测1）沉降位移观测方法沉降位移观测采用几何水准方法,各等级几何水准法观测时的技术要求应符合下表的要求。表8.4-1几何水准观测的技术要求基坑类别使用仪器、观测方法及要求一级基坑DS05级别水准仪，因瓦合金标尺，按光学测微法观测，宜按国家二等水准测量的技术要求施测二级基坑DS1级别及以上水准仪，因瓦合金标尺，按光学测微法观测，宜按国家二等水准测量的技术要求施测三级基坑DS3或更高级别及以上的水准仪，宜按国家二等水准测量的技术要求施测水准基准点埋设在基坑开挖深度3倍范围以外不受施工影响的稳定区域，或利用已有稳定的施工控制点，不应埋设在低洼积水、湿陷、冻胀、胀缩等影响范围内；基准点的埋设按有关测量规范、规程执行。各监测点与水准基准点或工作基点组成闭合环路或附合水准路线。竖向沉降点与水平位移测点设置为同一点进行测量。计算公式如下：图8.4-4沉降位移测点埋设示意图2）沉降位移监测点安装要求（1）监测基准点的埋设应设置有强制对中的观测墩，并采用精密的光学对中装置，对中误差不大于0.5mm。观测点设置在基坑围护墙（冠梁）上，采用专用“十”字钢钉直接打入，涂上红漆作为标记，有利于观测点的保护和提高观测精度；（2）监测点沿基坑周边布置，监测点水平间距不大于20m。一般基坑每边的中部、阳角处变形较大，所以中部、阳角处宜设测点。为便于监测，水平位移观测点同时作为竖向垂直位移的观测点；3）沉降位移监测点技术要求（1）为了保证测量数据的准确性，监测时需做到：①监测工作应在仪器检验合格后方可进行，且避免在测站和标的有振动时进行；②尽量选择在每一天同一时间段内进行监测；③在气候变化较大时，需对气压和气温进行校正；④监测工作坚持四固定原则，即：施测人员固定，测站位置固定，测量延续时间固定，施测顺序固定；⑤首次观测时，观测三次取其平均值，以提高初始值的可靠性；⑥每3个月用精密水准测量的方法进行基点与水准点的联测，其误差不超过mm（n为测站数）；⑦尽量缩短水准环线或路线的长度。亦可用两架同级仪器代替往返测量，以缩短观测时间；⑧测量路线、测量季节及所使用的测量仪器保持固定。（2）点位的埋设和施测要点:①基准点设在建筑物变形影响范围以外且便于长期保存的稳定位置，作为永久性基准点，并作醒目警示。②在每次观测前均检核基准点的稳定性，发现高程变异超过允许精度立即采取处理措施。如观测期间测区发生土体移动、地面或建筑物明显沉降等外界强烈因素时，亦及时进行检验，分析原因，采取处理措施。③在观测期间对观测点严加保护，发现变形、损坏或其它因素影响，立即采取处理措施。④观测时，仪器避免安置在有空压机、搅拌机、卷扬机等震动影响的范围内，塔式起重机等施工机械附近也不设站。⑤施测过程中经常检查水准仪和标尺，发现异常及时校正。⑥每测段往测与返测站数均为偶数，否则加入标尺零点差改正。不得在日出前后半小时、太阳中天前后、风力大于四级气候恶劣时进行观测。5支撑轴力监测1）布设要求监测点宜设置在支撑内力较大或在整个支撑系统中起关键作用的杆件上，各道支撑的监测点位置宜在竖向保持一致；每个钢筋混凝土支撑截面布置两个钢筋应力计，支撑钢筋应力计的埋设于支撑顶底面钢筋和腰筋位置。2）布设方法混凝土支撑轴力监测点布设时选小段钢筋，每一端制成与传感器相同的螺纹规格，把钢筋带螺纹的一端拧入传感器中，直到拧紧为止。把传感器连接好的钢筋带到现场与主筋进行搭接焊或绑扎，焊接时应用水给元件降温。埋设时导线应沿上侧的一条主筋绑扎好，把导线的另一端拉至基坑边，并便查看和观测。6周边建筑物垂直沉降1）监测目的：通过监测周边建筑物的竖向位移变化，确定基坑施工对周边建筑物的影响，以有效指导施工，控制施工速度，并决定是否采用辅助措施以确保支护结构和周围环境安全。2）监测仪器及精度：DS05水准仪及配套因瓦尺。3）监测方法：量测采用几何水准方法，具体同“地表沉降”相应监测方法。4）监测点埋设要求建筑物监测点直接用电锤在建筑物外侧墙体上打洞，并将膨胀螺栓或道钉打入，或利用其原有沉降监测点。8.5基坑报警值和预警值表8.5-1基坑及支护结构监测报警值一览表8.6基坑报警值和预警值本工程基坑监测频率按照围护设计单位提供的设计资料对本工程基坑监测频率的要求执行，监测频率如下：基坑开挖期间至少保证1天1次监测；基础底板浇筑后前7天内至少保证1天1次监测，7天以后至基坑回填期间可以3天1次监测。当出现监测数据达到报警值，数据变化异常；基坑周边建筑、地表变形较大；支护结构出现开裂；基坑底部、侧壁出现管涌、渗漏或出现流沙现象；长时间降雨等异常天气，应提高监测频率。8.7监测工期自土方开挖前7天起，至基坑回填为止，并提交正式监测总报告。8.8监测数据的处理及成果的整理1监测数据的处理每次量测后，将原始数据及时整理成正式记录，并输入计算机中进行分析整理。2监测成果的整理在取得现场监测数据后，及时进行整理，绘制位移或应力的时态变化曲线图，即时态散点图。在取得足够的数据后，根据散点图的数据分布状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现的最大位移值或应力值，推测结构和建筑物的安全状况。典型时态回归曲线示意图如图8.7-1所示。图8.8-1时态回归曲线示意图我们常采用的回归函数有：U=Alg(1+t)+BU=t/(A+Bt)U=Ae-B/tU=A(e-Bt-e-Bt0)U=Alg[(B+t)/(B+t0)]本工程拟采用：U=Alg(1+t)+B式中：U—变形值（或应力值）A、B—回归系数t、t0—测点的观测时间（day）为确保监测结果的质量，加快信息反馈速度，全部监测数据均由计算机管理，每次监测必须有监测结果，并于监测次日及时上报监测日报表。8.9管理措施8.9.1质量保障措施为保证量测数据的真实可靠及连续性，特制定以下各项质量保证措施：1监测组与监理工程师密切配合工作，及时向监理工程师报告情况和问题，并提供有关可靠的数据记录。2通过可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施,并将其纳入工程的施工进度控制计划中。3量测项目人员要相对固定，保证数据资料的连续性。4量测仪器采用专人使用、专人保养、专人检校的管理。5量测设备、元器件等在使用前均应经过检校，合格后方可使用。6各监测项目在监测过程中必须严格遵守相应的实施细则。7量测数据均要经现场检查、室内两级复核后方可上报。8量测数据的存储、计算、管理均采用计算机系统进行。9各量测项目从设备的管理、使用及资料的整理均设专人负责。监测工作为信息化施工提供准确的数据，为保证真实、及时、准确地作好监测数据预报工作，我们将从以下几方面抓好监测的质量保障工作，具体如下：1根据监理工程师批准的监测点位布置测点，并且保证监测的正常操作，明确各项监测内容的量测精度及预警值。2小组除及时收集、整理各项监测资料外，尚须对这些资料进行计算、分析、对比，预测基坑及结构的稳定性及安全性，提出工序施工的调整意见及采取的安全措施，保证整个工程安全、可靠的推进。3调好施工和观测设备埋设间的相互干扰，将观测设备的埋设计划列入工程施工进度控制计划中。及时提供工作面，创造条件保证监测埋设工作的正常进行。在施工过程中，教育全体施工人员采取切实有效措施，防止一切观测设备、观测桩点和电缆受到机械和人为的损坏。4根据施工具体情况，设定变形值、内力值及变化速率警戒值，当发现超过警戒值时，及时报告监理工程师并采取应急补救措施。5监测的数据及时进行分析处理和信息反馈，确保围护结构、地面建筑物的稳定和安全。8.9.2报警应急处理措施1对日常使用的监测仪器定期进行校核，确保采集的数据真实、可靠，同时具备足够的备用监测仪器，当现场仪器出现仪器故障或损坏时能及时调换，保证监测工作的正常进行；2雨季是明挖基坑施工的不利季节，也给监测工作带来一定的困难。因此雨季在保证正常的监测频率的情况下，加强一些受雨季影响较大项目的监测频率，如深层水平测斜等。同时，根据监测结果，加强一些不利区域的监测，以保证整个基坑工程始终处于监控状态；3遇到台风等特大自然灾害时，提前做好相应准备，做好测点的保护工作，并注意保护自己的人身安全，在情况允许的情况下第一时间进行现场监测，以掌握灾害对基坑工程的影响；4当监测数据出现异常或基坑施工过程中出现未预测的险情，主动调整监测频率，并及时提交监测报告，提醒有可能出现的异常状况或危险情况；5监测过程中发现险情，立即报告施工方和监理方，并及时上报业主，同时立即通知附近作业人员迅速撤离危险区域；6施工中出现以下险情时，配备足够的监测人员，全过程参与险情处理，为险情处理提供及时准确的帮助和信息：1）如地面出现裂缝，及时灌浆修补，防止地表水渗入；2）如位移监测结果较大，则立即停止开挖土方，增加临时钢管支撑，必要时回填土方，并坑外卸土；3）支护结构出现渗水时，若水量较小时采用钢管引流，但须注意不得带出土颗粒；若水量较大时，马上回填部分土方，再查找水源并予以封堵，必要时进行双液注浆堵漏或打设高压旋喷桩止水；4）若坑底土位移过大或隆起过大，立即停止土方开挖并查明原因，必要时卸载或坑内回填部分土方，待设计采取有效措施方可继续开挖土方；5）施工现场具有钢管、型钢、水泵、尼龙袋等应急材料；6）出现其他异常情况时，及时通知有关各方，以便采取有效的应急措施。7）测量数据中出现报警值时，分析可能产生的原因，提出合理的处理建议，及时送达给业主，并将建议反馈给施工方，妥善解决，以防险情发生；8）对以电脑处理的监测资料做好备份保护，以避免由于电脑故障而对监测工作造成的影响。9）若根据测试数据反应分析基