工程监测技术与应用

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。

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。

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。