深基坑监测内容与方案设计[详细]

1、深基坑监测,深基坑监测,3 监测方案设计,1 概述 2 监测内容和方法,4 监测报告,一、概述,1. 基坑监测必要性,2. 基坑监测目的,3. 基坑监测基本要求,在现代城市建设工程中，随着高层建筑的大量建造和大规模地下空间的开发利用，施工中碰到的基坑面积越来越大，深度越来越深（已达20多米），同时人们又要求基坑施工过程中对周围环境的影响要小。 基坑工程一旦出现问题，往往会危及人的生命，造成巨大经济损失，产生不良的社会影响，所以基坑工程的重要性逐渐被人们所认识。基坑工程的设计、施工及监测技术也随之而发展提高，并形成一个相对独立的专业工程。,1.基坑监测必要性 在基坑工程实践中常常发现，与设计预估

2、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）地层性质存在着相当的变异性和离散性，地质勘察所获得的数据还很难准确代表土层的全面总体情况。 （2）对基坑支护结构进行设计和变形预估时，对土层和支护结构本身所作的本构模型、计算假定，以及参数选用等，与实际状况相比存在着一定的近似性和相对误差。 （3）基坑开挖和施筑过程中，随着土层开挖标高变化和支撑体系的设置与拆除，支护结构的受力处于经常性的动态变化状况，诸如地面荷载突变、超深超长开挖等偶然随机因素的发生，使得结构荷载作用时间和影响范围难以预料。,2. 监测的重要性 基坑的开挖必然引起土体的变形

3、，当土体变形过大时，会造成邻近结构和设施的失效或破坏。因此，在深基坑深度（ ）施工过程中，只有进行全面系统的监测，才能对基坑工程的安全性和对周围环境的影响程度有全面的了解，以确保工程的顺利进行。通过监测，在出现异常情况时及时反馈，并采取必要的工程应急措施，甚至调整施工工艺或修正设计参数。 经过多年的实践，实施基坑工程监测不仅已经成为市政建设管理部门强制性指令措施，同时也已被业主、监理、设计和施工等单位自觉执行。,第一节 概述,2、基坑监测的目的 （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； （2）确保基坑支护结构和相邻建筑物的安全； （3）积累工程经验，为提高基

4、坑工程的设计和施工的整体水平提供依据。,第一节 概述,3.基坑监测要求 （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）监测数据必须可靠真实； （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，并注意埋设监测元件的回填土与岩土介质的匹配； （5）应采纳多种方法、施行多项内容的监测方案，以便监测结果可以互相印证、互相检验； （6）对重要的监测项目，应按照工程具体要求预先设定预警值和报警制度，预警值应包括变形或内力量

5、值及其变化速率。,2、基坑监测的目的 （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； （2）确保基坑支护结构和相邻建筑物的安全； （3）积累工程经验，为提高基坑工程的设计和施工的整体水平提供依据。,二、基坑监测内容及方法,1. 基坑监测内容,深基坑工程施工现场监测的内容分为围护结构本身和相邻环境两大部分：,基坑监测,围护结构,相邻环境,围护桩、墙：桩、墙顶水平位移沉降，深层挠曲,相邻土层：分层沉降和水平位移,相邻房屋：垂直沉降和倾斜裂缝,地下管线：垂直沉降和水平位移,围檩、梁：内力和水平位移,支撑结构：支撑轴力,立 柱：垂直沉降,坑 内 土：体垂直隆起,（1） 仪

6、器精度要求 ： 基坑各监测项目采用的监测仪器的精度、分辨率及测量精度应能反映监测对象的实际状况，并应满足基坑监控的要求。各监测项目应在基坑开挖前或测点安装后测得稳定的初始值，且次数不应少于两次。 （2）监测频次： 支护结构顶部水平位移的监测频次应符合下列要求： 1）基坑向下开挖期间，监测不应少于每天一次，直至开挖停止后连续三天的监测数值稳定,2. 检测及预警,深基坑监测,深基坑监测,2）当地面、支护结构或周边建筑物出现裂缝、沉降，遇到降雨、降雪、气温骤变，基坑出现异常的渗水或漏水，坑外地面荷载增加等各种环境条件变化或异常情况时，应立即进行连续监测，直至连续三天的监测数值稳定 3）当位移速率大于

7、或等于前次监测的位移速率时，则应进行连续监测 4）在监测数值稳定期间，尚应根据水平位移稳定值的大小及工程实际情况定期进行监测 支护结构顶部水平位移之外的其他监测项目，除应根据支护结构施工和基坑开挖情况进行定期监测外，尚应在出现下列情况时进行监测，直至连续三天的监测数值稳定。 1）出现支护结构顶部水平位移的监测频次 2）、3）的情况时，2）锚杆、土钉或挡土构件施工时，或降水井抽水等引起地下水位下降时，应进行相邻建筑物、地下管线、道路的沉降观测。,深基坑监测,深基坑监测,在支护结构施工、基坑开挖期间以及支护结构使用期内，应对支护结构和周边环境的状况随时进行巡查，现场巡查时应检查有无下列现象及其发展

8、情况： 1）基坑外地面和道路开裂、沉陷 2）基坑周边建筑物开裂、倾斜 3）基坑周边水管漏水、破裂，燃气管漏气 4）挡土构件表面开裂 5）锚杆锚头松动，锚杆杆体滑动，腰梁和锚杆支座变形，连接破损等 6）支撑构件变形、开裂 7）土钉墙土钉滑脱，土钉墙面层开裂和错动 8）基坑侧壁和截水帷幕渗水、漏水、流砂等 9）降水井抽水不正常基坑排水不通畅。,深基坑监测,深基坑监测,当出现下列危险征兆时应立即报警： 1）支护结构位移达到设计规定的位移限值，且有继续增长的趋势 2）支护结构位移速率增长且不收敛 3）支护结构构件的内力超过其设计值 4）基坑周边建筑物、道路、地面的沉降达到设计规定的沉降限值且有继续增长

9、的趋势，基坑周边建筑物、道路、地面出现裂缝，或其沉降、倾斜达到相关规范的变形允许值 5）支护结构构件出现影响整体结构安全性的损坏 6）基坑出现局部坍塌、流土、管涌现象 7）开挖面出现隆起现象,（3） 基坑支护预警 在工程监测中，每一测试项目都应根据实际情况的客观环境和设计计算书，事先确定相应的安全警戒值，以判断位移或受力状况是否会超过允许的范围，判断工程施工是否安全可靠，是否需调整施工步骤或优化原设计方案。,1.肉眼观察 （1）主要观察围护结构和支撑体系的施工质量、围护体系是否有渗漏水、渗漏水的位置和多少、施工条件的改变情况、坑边堆载的变化、管道渗漏和施工用水的不适当排放，以及降雨等气候条件的

10、变化等对基坑稳定和环境安全性关系密切的信息。 （2）要密切注意基坑周围的地面裂缝、围护结构和支撑体系的工作失常情况，邻近建筑物和构筑物的裂缝等工程隐患，以便及时发现隐患苗头，及时处理，尽量减少工程事故的发生。,3. 监测的方法,2、围护墙顶水平位移和沉降监测 （1）沉降监测仪器：主要采用精密水准测量仪。 （2）沉降监测基准点：在一个测区内，应设3个以上，位置距基坑开挖深度5倍距离以外的稳定地方。 （3）水平位移监测方法 采用视准线法（轴线法）：沿欲测量的基坑边线设置一条视准线，在该线的两端设置工作基点A、B，测量观测点到视准线间的距离，从而确定偏离值的方法。,3、深层水平位移测量 1）定义 深

11、层水平位移测量就是测量围护桩墙和土体在不同深度上的点的水平位移（也就是测量基坑不同深度处的变形）。 2）测试仪器 采用测斜仪，它是一种可以精确地测量沿铅垂方向土层或围护结构内部水平位移的工程测量仪器，一般由测头、测斜管、测读设备等组成。,土石坝、岩土边坡、建筑基坑、堤防、地下建筑工程、港务工程,XB338-2滑动式测斜仪(自动记录),测斜仪,钻孔测斜仪,（1）测斜管：内有四条十字型对称分布的凹型导槽，作为测头滑轮上下滑行的轨道。测斜管在基坑开挖前埋设于围护墙和土体内。 （2）测头：由弹簧滚轮、重力摆锤、弹簧铜片（内侧贴应变片）、电缆线组成。 （3）工作原理：利用重力摆锤始终保持铅直方向的特性。

12、弹簧铜片上端固定，下端挂摆锤，当测斜仪倾斜时，摆线在摆锤的重力作用下保持铅直，压迫簧片下端，使簧片发生弯曲，粘贴在簧片上的电阻应变片测出簧片的弯曲变形，并由导线将测斜管的倾斜角显示在测读仪上，进而计算垂直位置各点的水平位移。,电阻片式测斜仪结构 及量测原理示意图,分层沉降仪,4.土体分层沉降测试 1）定义 土体分层沉降是指离地面不同深度处土层内的点的沉降或隆起。 2）测试仪器及组成 通常采用磁性分层沉降仪测量。 组成：探头、分层沉降管和钢环（埋设于土层中）、 带刻度标尺的导线及电感探测装置。,3）测试原理： 分层沉降管由波纹状柔性塑料管制成，管外每隔一定距离安放一个钢环，地层沉降时带动钢环同步

13、下沉；当探头从钻孔中缓慢下放遇到预埋在钻孔中的钢环时，电感探测装置上的蜂鸣器就发出叫声，这时根据测量导线上标尺在孔口的刻度，以及孔口的标高，就可计算钢环所在位置的标高，其测量精度可达1mm。 在基坑开挖前预埋分层沉降管和钢环，并测读各钢环的起始标高，与其在基坑施工开挖过程中测得的标高的差值，即为各土层在施工过程中的沉降或隆起。,5、基坑回弹监测 1）基坑回弹：是指由于基坑开挖对坑底土层的卸荷过程引起基坑底面及境外一定范围内土体的回弹变形或隆起。 深大基坑的回弹量对基坑本身和邻近建筑物都有较大影响，因此需作基坑回弹监测。 2）监测仪器 （1）回弹监测标 （2）深层沉降标,6、土压力与孔隙水压力监

14、测 1）土压力：是指基坑周围的土体传递给挡土构筑物的压力，也叫支护结构与土体的接触压力，或由自重及基坑开挖后土体中应力重分布引起的土体内部的应力。 通常采用土压力盒监测，比如钢弦式土压力盒或电阻式土压力盒等。 2）孔隙水压力测试 （1）测试目的：孔隙水压力量测结果可用于固结计算及有限应力法的稳定性分析，在打桩、堆载预压法地基加固的施工速度控制、基坑开挖、沉井。 下沉和降水等引起的地表沉降的控制中具有十分重要的作用。其原因在于饱和软粘土受荷后，首先产生的是孔隙水压力的增高或降低，随后才是土颗粒的固结变形。孔隙水压力的变化是土层运动的前兆，掌握这一规律，就能及时采取措施，避免不必要的损失。 （2）

15、测试仪器：采用孔隙水压力计，分为钢弦式、电阻式、气动式三种类型。 其组成：由金属壳体和透水石组成。,3、工作原理 孔隙水压力计的工作原理是把多孔元件（如透水石）放置在土中，使土中水连续通过元件的孔隙（透水后），把土体颗粒隔离在元件外面而只让水进入有感应膜的容器内，再测量容器中的水压力，即可测出孔隙压力。 4、埋设 孔隙水压力计的安装与埋设应在水中进行，滤水石不得与大气接触，一旦与大气接触，滤水石应重新排气。 埋设方法：压入法和钻孔法。,7、支挡结构内力监测 1）测试仪器 采用钢筋混凝土材料制作的围护支挡构件，其内力或轴力的测试通常采用钢筋计。通过测定构件受力钢筋的应力或应变，然后根据钢筋与混凝

16、土共同工作、变形协调条件计算而得到其内力。 2）分类 钢筋计分为：钢弦式和电阻应变式两种。 （1）钢弦式钢筋计的安装：与结构主筋轴心对焊，是与主筋串联连接的。由钢弦振动频率的变化而计算得到钢筋的应力值。,钢弦式钢筋计,（2）电阻应变式钢筋计 它是与主筋平行绑扎或点焊在箍筋上，应变仪测得的是混凝土内部该点的应变。,3、量测内容 通过埋设在钢筋混凝土结构中的钢筋计，可得： （1）围护结构沿深度方向的弯矩； （2）基坑支撑结构的轴力和弯矩； （3）圈梁或围檩的平面弯矩； （4）结构底板所受的弯矩。,8、土层锚杆试验和监测 1）锚杆试验 土层锚杆试验分为：基本实验、验收试验和蠕变实验三种。新型锚杆或已

17、有锚杆用于未曾应用过的土层都需做至少3个锚杆基本实验；对于塑性指数大于17的淤泥及淤泥质土层中的锚杆应进行至少8组蠕变试验，锚杆施工好后需抽取5%并至少3根锚杆进行验收试验；用于试验的锚杆其锚杆参数、材料和施工工艺必须与工程锚杆相同。,2、锚杆监测 在基坑开挖过程中，锚杆要在受力状态下工作数月，为了检查锚杆在整个施工期间是否按设计预定的方式起作用，有必要选择一定数量的锚杆作长期监测。 锚杆监测采用锚杆轴力计。,9、地下水位监测 1）监测仪器：采用钢尺或钢尺水位计。 （1）钢尺水位计：其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，启动讯响器，此时，读取测量钢尺与管顶的距离，根

18、据管顶高程即可计算地下水位的高程。 （2）钢尺：对于地下水位比较高的水位观测井，也可采用干的钢尺直接插入水位观测井，记录湿迹与管顶的距离，根据管顶高程即可计算地下水位的高程。,SWJ-90型钢尺水位计,2、地下水位观测井的埋设方法 用钻机钻孔到要求的深度后，在孔内埋入滤水塑料套管，管径约90mm。套管与孔壁间用干净细砂填实，然后用清水冲洗孔底，以防泥浆堵塞测孔，保证水路畅通，测管高出地面约200mm，上面加盖，不让雨水进入，并做好观测井的保护装置。,10、相邻环境监测 1、监测原因 基坑开挖必定会引起邻近基坑周围土体的变形，过量的变形将影响邻近建筑物和市政管线的正常使用，甚至导致破坏，因此，必

19、须在基坑施工期间对它们的变形进行监测。 2、监测目的 （1）根据监测数据及时调整开挖速度和支护措施，以保护邻近建筑物和管线不因过量变形而影响它们的正常使用功能或破坏。 （2）对邻近建筑物和管线的实际变形提供实测数据，以对邻近建筑物的安全作出评价，使基坑开挖顺利进行。 3、监测范围及周期 相邻环境监测的范围宜从基坑边线起到开挖深度约23倍的距离； 监测周期应从基坑开挖开始至地下室施工结束为止。,4、建筑物变形监测 （1）监测项目：沉降监测、倾斜监测、水平位移监测、裂缝监测。 （2）监测前必须收集的资料 1）建筑物结构和基础设计图纸，建筑物平面布置及其与基坑围护工程的相对位置等； 2）工程地质勘查

20、资料，地基处理资料； 3）基坑工程围护方案、施工组织设计等。 （3）监测点布设 1）邻近建筑物变形监测点布设的位置和数量应根据基坑开挖有可能影响到的范围和程度，同时考虑建筑物本身的结构特点和重要性确定。通常每天监测1次，监测总周期一般为数月。,（3）监测点布设 2）沉降监测的基准点必须设置在基坑开挖影响范围之外（至少大于5倍基坑开挖深度），同时也需要考虑到重复量测通视等便利，避免转战引点导致的误差。 （4）建筑物现状调查 在基坑工程施工前，必须对建筑物的现状进行详细的调查，调查的内容包括：建筑物沉降资料，开挖前基准点和各监测点的高程，建筑物裂缝的宽度、长度和走向等，并做好素描和拍照等记录工作。

21、将调查结果整理成正式文件，请业主及施工、建设、监理、监测等有关各方签字或盖章认定，作为以后发生纠纷时仲裁的依据。,5、相邻地下管线监测 （1）地下管线监测的重要性 地下管线是城市生活的命脉，地下管线的安全与人民生活和国民经济紧密相连，施工破坏地下管线造成的停水、停电、停气以及通信中断事故频发，因此，必须进行地下管线监测。 （2）监测内容 相邻地下管线的监测内容包括垂直沉降和水平位移两部分。其测点位置和监测频率应在对管线状况进行充分调查后确定，并与有关管线单位协调认可后实施。 （3）地下管线调查内容 1）管线埋置深度、管线走向、管线及其接头的型式、管线与基坑的相对位置等。可根据城市测绘部门提供的

22、综合管线图，并结合现场踏勘确定； 2）管线的基础型式、地基处理情况、管线所处场地的工程地质情况； 3）管线所在道路的地面人流与交通状况，以便制定适合的测点埋设和监测方案。,三、监测方案设计 1、监测方案设计前提 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； 同时还需要与工程建设单位、施工单位、监理单位、设计单位、以及管线主管单位和道路监察部门充分地协商。 2、监测方案制定的主要步骤 （1）收集有关资料：包括工程地质勘察报告、围护结构和建筑工程主体结构的设计图纸及其施工组织设计、平面布置图、综合管线图等； （2）现场踏勘：重点掌握地下管线走向、相

23、邻构筑物状况，以及它们与围护结构的相互关系； （3）提交监测方案初稿：拟定监测方案初稿，提交委托单位审阅，同意后由建设单位主持有市政道路监察部门、邻近建筑物业主、有关地下管线单位参加的协调会议，形成会议纪要。 （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。,3、监测方案设计的主要内容 （1）确定监测内容； （2）确定监测方法、监测仪器、监测元件量程、监测精度； （3）确定施测部位和测点布置； （4）制定监测周期、预警值及报警制度。 （5）明确叙述工程场地地质条件、基坑围护设计和施工方案、基坑工程相邻环境等内容。 4、监测内容确定原则 （1）监测简单易行、结果可靠、成本低、便于实施 （2）监测元件要尽量靠近工作面安设； （3）所选择的被测物理量要概念明确，量值显著，数据易于分析，易于实现反馈； （4）位移监测是最直接易行的，因而应作为施工监测的重要项目，同时支撑的内力和锚杆的拉力也是施工监测的重要项目。,5、监测方案应满足的要求 （1）能确保基坑工程的安全和质量； （2）能对基坑周围的环境进行有效的保护； （3）能检验设计所采取的各种假设和参数的正确性，为改进设计