深基坑监测报告

京盛大厦II 期工程深基坑监测报告
1．前言
1.1 岩土工程现场监测的重要性岩土工程是指修建在岩体土体中以及其为依托的工程，例如隧道、地下洞室、边坡、采矿场、坝基、桥梁道路基
础、建筑物基础等。

一般来说，设计岩土工程前都必须进行工程地质水文地质调查，物理力学参数的测定。

由于绝大多数岩土体在形成过程中经历过造岩运动、构造运动以及非构造运动，其结构构造体系是极其复杂的，物理力学参数很难测定而且不确定。

岩土体是非均质、非弹性、非连续并且具有初始应力。

因此，无论调查工作多么细致，也不可能完全描述岩土体的结构构造；科学试验如何精确，也不足以准确测定其物理力学参数。

即使作了大量工作，投入了大量资金，取得了比较详细的地质资料和大量的参数，在设计计算中还必须作各种假设和简化，这些简化又可分为两类，一类是几何方面的，另一类是物理方面的，在几何方面的简化以建立计算剖面和计算模型，在这类简化中可能失去了天然岩土体在边界条件方面和空间分布形式方面的客观信息；在物理方面的简化首先失去许多岩土体物理力学参数方面的真实性，其次在物理模型或本构关系的描述上与实际岩土体相差千里。

由于岩土材料和结构是自然赋存的、具有很强的不确定性，从而辨识参数（岩土力学参数、地质条件参数等）非唯一、（力学和数学）模型
非唯一、决策方法非唯一、施工方案非唯一，这也反映了地下工
程系统的运动是目标可接近、信息可补充、方案可完善、关系可协调、思维可多向、认识可深化、轨迹可优化的特点。

在勘察、测试和设计的每一个阶段都存在不确定性因素，因此岩土工程的设计不可能是最优的，而只能是最
合理的。

这种合理性只能通过施工期和运行期的监测来保证施工安全，验证设计合理性并通过信息反馈及时修正设计和施工方法。

但遗憾的是目前相当多的工程负责人和技术人员对岩土工程的这一特点认识不足。

影响岩土工程特性的因素可分为两大类：一类天然因素，即岩土体本身所固有的，称为固有因素，如工程地质水文地质条件，岩土体的物理力学特性及其参数，初始应力状态等，人们只能认识它而无法改变它；另一类为工程因素，即修建岩土工程而进行的活动，可称为人为因素，如工程规模、枢纽布置、开挖方法，支护措施等。

人们可以适当地控制这些因素以达到合理地修建岩土工程的目的。

依目前科技水平，只要具备需要和资金两大条件，绝大部分情况下都可从事岩土工程，问题的关键是所采取的设计方案和施工方法是否合理，即既安全又经济。

岩土工程有两种结局，成功或失败或部分失败，但成功不等于合理，它可能是过于保守，意味着不必要的浪费。

判断合理性的唯一方法是现场监测。

综上所述，岩土工程的现场监测主要有两大功能：一是为岩土工程过程提供指导，补充由于不确定性造成的信息短缺和误差，使得工程顺利进行；二是对岩土工程设计进行实际验证，为今后的岩土工程设计积累资料。

正是由于现场监测的重要性和必要性，新奥法将其列为该法三大组成部分之一，纵观重大岩土工程及岩土力学的进展，无一不与现场监测成果密切相关。

也正是这一原因，我院在多年岩土工程中非常重视监测工作，但以往的监测主要是使用经纬仪对基坑顶部位移进行监测，这种方法在一定程度上虽然可以反映基坑的变形行为，但也有不可克服的确定：一是基坑变形量的变化通常在毫米级，一般经纬仪的精度不满足要求；二是这种测量方法人为因素干扰较大，立尺、立镜和现场基准点破坏等；三是基坑边坡的变形最大值和变形速率最大值并不一定在基坑的顶部，以往的监测方法由于立尺的困难只能对基坑顶部位移进行监测，无法对整个边坡通高的变形监测，而测斜仪恰好克服了这个局限性。

鉴于这些原因，我们引入了基坑边坡的测斜仪监测方法，并首次在京盛大厦II 期工程开始使用，本文将对这次监测试验结果给出专题报告。

1.2 深基坑工程边坡监测的重要性
在深基坑开挖的施工过程中，基坑内外的土体将由原来的静止土压力
状态向被动和主动土压力状态转变，应力状态的改变引起土体的变形，即使采取了支护措施，一定数量的变形总是难以避免的。

这些变形包括：深基坑坑内土体的隆起；基坑支护结构以及周围土体的沉降和侧向位移。

无论哪种位移的量值超出了某种容许的范围，都将对基坑支护结构和周围结构与管线造成危害。

深基坑开挖工程往往在繁华的市中心进行，施工场地四周有建筑物和地下管线，基坑开挖所引起的土体变形将直接影响这些建筑物和地下管线
的正常状态，当土体变形过大时会造成邻近结构和设施的破
坏。

同时，基坑相邻的建筑物又相当于较重的集中荷载，基坑周围的管线常引起地表水的渗漏，这些因素又是导致土体变形加剧的原因。

因此，在深基坑施工过程中，只有对基坑支护结构、基坑周围的土体和相邻的构筑物进行综合、系统的监测，才能对工程情况有全面的了解，确保工程顺利进行。

对深基坑施工过程进行综合监测的重要性可综述如下：
1.2.1 验证支护结构设计，指导基坑开挖和支护结构的施工当前基坑支护结构设计水平处于半理论半经验的状态，土压力计算大多采用经典的侧向土压力公式，与现场实侧值相比较有一定的差异，还没有成熟的方法计算基坑周围土体的变形情况。

因此，在施工过程中迫切需要知道现场实际的应力和变形情况，与设计时采用值进行比较，必要时对设计方案或施工过程和方法进行修正。

1.2.2 保证基坑支护结构和相邻建筑物的安全在深基坑开挖与支护工程中，为满足支护结构及被支护土体的稳定性，首先要防止破坏或极限状态发生。

破坏或极限状态主要表现为静力平衡的丧失，或支护结构的构造性
破坏。

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。

支护结构和被支护土体的过大位移，将引起邻近建筑物的倾斜或开裂，邻近管道的渗漏，有时会引发一连串灾难性的后果。

如有周密的监测控制，无疑有利于采取应急措施，在很大程度上避免或减轻破坏的后果。

1.2.3总结工程经验，为完善设计分析提供依据支护结构的土压力分布
受支护方式、支护结构刚度、施工过程和
被支护土类的影响，并直接与侧向位移有关，往往是非常复杂的，现
行设计分析理论尚未达到成熟的阶段，积累完整准确的基坑开挖与支护监测结果，对于总结工程经验，完善设计分析理论都是十分宝贵。

当前岩土工程市场的竞争日趋激烈，基坑支护工程已经成为微利工程，为了在市场上巩固我院的份额，就必须减低生产成本，虽然可以加大现场管理力度，但基本生产资料成本不可能降低，唯一有效的方法就是对设计进行合理优化，向最低成本趋进，而设计优化的依据就是通过现场监测，正确的把握土体、结构体、初始应力场的相互作用，达到最小嵌入深度、最小配筋量、最小锚固长度的设计目的，从而达到科学的降低成本。

2. 深基坑监测依据
深基坑监测的依据是中华人民共和国建设部1999年9月1日颁发的《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-99中第3.8条：
3.8开挖监控
3.8.1基坑开挖前应作出系统的开挖监控方案，监控方案应包括监控目的、监测项目、监控
报警值、监测方法及精度要求、监测点的布置、监测周期、工序管理和记录制度以及信息反
馈系统等。

3.8.2监测点的布置应满足监控要求，从基坑边缘以外1〜2倍开挖深度范围内的需要保护
物体均应作为监控对象。

3.8.3基坑工程监测项目可按表3.8.3选择。

384位移观测基准点数量不应少于两点，且应设在影响范围以外。

385监测项目在基坑开挖前应测得初始值，且不应少于两次。

3.8.6基坑监测项目的监控报警值应根据监测对象的有关规范及支护结构设计要求确定。

3.8.7各项监测的时间间隔可根据施工进程确定。

当变形超过有关标准或监测结果变化速率
较大时，应加密观测次数。

当有事故征兆时，应连续监测。

3.8.8基坑开挖监测过程中，应根据设计要求提交阶段性监测结果报告。

工程结束时应提交完整的监测报告，报告内容应包括：
1. 工程概况；
2. 监测项目和各测点的平面和立面布置图；
3. 采用仪器设备和监测方法；
4. 监测数据处理方法和监测结果过程曲线；
5. 监测结果评价。

本报告将根据以上部分进行监测和提供监测报告，对于具体监测中所需要的技术参数要求，如果JGJ 120-99中未提供，将参照其他行业和地区基坑支护规范实施。

基坑监测时间间隔按照原中华人民共和国冶金工业部行业规范
《建筑基坑工程技术规范》(YB 9258 —97)中第19312条规定，结
合具体支护形式和工程情况参考实施:
注：当基坑工程安全等级为三级时，时间间隔可适当增大。

对支护结构监测过程中的预警值，可按照如下规范根据具体工程情况确定: 按照《广州地区建筑基坑支护技术规定》(1998.6.15.)有:
> 10m 12h 12h
1d I 1d 12h 12h
3d I 2d
7d I 4d
10d I 7d
1d 1d
2d 1d
5d 3d
I
3d
1
1——
1
1
------------
I 2d
1——--—1
I 2d I 2d
1
11
I
1
I 1d
1
d
I 1d
1
2d
1
I 2d
-- 1
I 1d
1 1
1
I 1d
1
r
5d
1
I 3d
1
-- 1
I 2d
1
1
I 2d
1
r
10d
1——
-
I 7d
1
-f -
I 5d
1 ------
d
I 3d
1d 1d 1d
5 〜10m
挖I w 7d
开I v 5m
挖I w 7d
2d I 3d3d
10d I 10d7d5d
3.2.6 支护结构设计应考虑其结构水平变形及地下水位变化对周边环境的水平与竖向变形的影响。

应根据周边环境的重要性，由变形的允许范围及土层性质等因素确定支护结构的水平变形值。

除特殊要求外，支护结构的最大水平位移不宜超过表 3.2.6的允许值。

上海市基坑工程工程设计规程基坑变形监控标准为:
深圳地区建设深基坑支护规范SJG05-96中对支护结构最大水平位移
允许值规定为：
H—基坑深度(mm)
3. 京盛大厦II期工程基坑监测
3.1工程背景简述
3.1.1工程概况
拟建京盛广场二期工程位于北京市朝阳区工体西路东侧，亮马河北岸。

建筑主体高110〜125m,地上37层，地下3层，基础埋深12.30〜18.50m。

士0.000=39.55m，自然地面平均标高=38.90m。

建筑物结构类型为框架剪力墙，基础类型为桩基。

二期工程建筑平面约呈直角三角形，北侧直角边轴线（东西向）长约115.0m,西侧直角边轴线（南北向）长约75.0m。

京盛广场I期工程刚刚竣工，II期工程建筑紧邻于I期工程结构的南侧，二者间距
约为4.8〜7.0m。

如图1所示
图1京盛I、II期建筑与基坑关系图
II期工程基坑开挖动工时，为了保证基坑边坡的稳定及I期结构的安全，在I期业主和II期甲方和总包方的要求下，对II期工程北边边坡进行监测。

3.1.2场地水文地质、工程地质条件
3.121 工程地质条件
根据建设部综合勘察研究设计院提供的京盛大厦II期工程《岩土工程勘察报告书》（1998年7月17日），现对基坑施工有影响的土层归纳描述如下：
①、人工填土：包括杂填土①1和素填土①2，平均总厚度H1 = 2.1m;
②、粘质粉土：土质不均②匀，夹有砂质粉土薄层及粉质粘土透
镜体，平均厚度H2= 4.57m, K2= 0.2m/d;
③、粉质粘土：土质不均匀，夹有粘质粉土及粘土透镜体，平均厚度H3= 6.65m, K3= 0.1m/d;
④、细中砂：砂质不纯，局部为粉砂，含少量粘性土团块，顶部覆有不连续砂质粉土，平均厚度H4 = 1.50m, K4= 5.0m/d;
⑤、粉质粘土：土质不均匀，夹有粘土及粘质粉土，重粉质粘土和砂质粉土透镜体，平均厚度出=5.90m, K5= 0.1m/d;
⑥、细中砂：饱和、含小园砾，底部园砾含量较大，平均厚度H6 =3.0m, K6= 5.0m/d;
⑦砾卵石：饱和，上部为园砾，下部为卵石，卵石粒径一般 3 —6cm，充填细中砂，平均厚度H7= 4.77m, K5= 100m/d;
⑧粘土：局部夹粘质粉土透镜体，平均厚度H g= 4.0 m,为相对隔水层;
⑨砾卵石：上部为园砾层，下部为卵石，粒径一般3—6cm,平均厚度H9= 7.80m, K9 = 100m/d;
⑩粉质粘土：平均厚度H io = 4.80m。

3.1.2.2 地下水
场区普遍存在两层上层滞水及第一层潜水。

①、第一层上层滞水，静水位标高33.95〜36.15m,其补给来源为管道渗水、地表径流及大气降水，埋深4.95〜2.75m;
②、第二层上层滞水，静水位标高
24.16〜25.97m，埋深14.7 4〜13.11m，其补给来源为地表径流渗透及大气降水
③、第一层潜水，静水位标高为18.29
〜22.95m,埋深20.61〜15.95m，蕴藏于第⑥层砂层及⑦层砾卵石中。

根据场区取水样进行的化学分析，地下水对混凝土无腐蚀性。

3.1.3 II 期基坑与I期建筑的关系
京盛广场II期工程基槽深12.3m,距一期已建成的建筑约7m〜 4.8m,即I期建筑轴线①至轴线⑩之间的裙楼与II期基坑相距7.06m, 裙楼基础深10.87m,轴线10至轴线14之间为主楼，与II期基坑相距4.8〜5m主楼基础深13.27m,京盛I期建筑与II期基坑关系如图2所示：
II期建筑
图2 I期建筑与II期红线关系示意图
II 期工程基坑深度与一期建筑物基础埋深的差别有两种，I期的裙楼基础比II期基坑浅1.43m,I期的主楼比II期的基坑深0.97m。

3.2监测点布置设计
在基坑北边坡设置两个测点，它们的位置如图3所示，这两个测点既要兼顾边坡中部是位移最大发生处，又要考虑I期建筑在边坡中部凹入一部分，这部分的超载比其他部分超载影响力要小，所以将两
个测点布置于I期建筑凹凸的结合处。

I 期裙楼I 期主楼
图3 I期建筑与II期基坑关系图
边坡其他区域没有布点监测，主要原因是因为I期业主对II期基坑开挖对其建筑影响的忧虑，二是因为甲方没有对边坡其他部位的测斜监测提出要求。

3.3测斜仪设备简介
我院现在使用的是CX-03数字显示测斜仪，是由中国航天工业总公司第三研究院第33研究所研制，属于伺服加速度式测斜仪。

3.3.1测斜仪的类型
测斜仪是一种可精确地测量沿垂直方向土层或围护结构内部水
平位移的工程测量仪器。

测斜仪分为活动式和固定式两种，在基坑开挖支护监测中常用活动式测斜仪。

活动式测斜仪按测头传感元件不同，又可细分为滑动电阻式、电阻片式、钢弦式及伺服加速度计式四
种，如图4所示:
图4测斜仪工作原理
a. 滑动电阻式
测头以悬吊摆为传感元件，在摆的活动端装一电刷，在测头壳体
上装电位计，当摆相对壳体倾斜时，电刷在电位计表面滑动，由电位 计将摆相对壳体的倾摆角位移变成电信号输出， 用惠斯顿电桥测定电
阻比的变化，根据标定结果，就可进行倾斜测量。

该测头优点是坚 固可靠；缺点是测量精度不高（其性能受电位计分辨力限制）
b .电阻片式
侧头是用弹性好的被青铜簧片下挂摆锤， 弹簧片两侧各贴两片电 阻应
变片，构成差动可变阻式传感器。

弹簧片可设计成等应变梁，使 之受弹性限度内测头的倾角变化与电阻应变仪读数呈线性关系。

c .钢弦式
钢弦式测头是双轴测斜仪，可进行水平两个方向测斜。

通过四个
钢弦式应变计测定重力摆运动的弹性变形，进而求得倾斜值。

d .伺服加速度计式
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1 rri. 11111 f-1
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垂线
它的工作原理是建立在检测质量块因输入加速度而产生的惯性力与特殊感应系统产生的反力相平衡，感应线圈的电流与此反力成正比，根据电压大小可测定斜度，所以将其叫作力平衡伺服加速度计。

我院现在使用的测斜仪就属于这类。

以上四种类型的测斜仪，在国内外都有厂家定型生产，目前以生产伺服加速度计式测斜仪的厂家较多，加速度计系用于惯性导航的元件，灵敏度和精度较高。

332 测斜仪构成
活动式测斜仪的组成大致可分为四部分：装有重力式测斜传感元
件的测头、测读仪、连接测头和测读仪的电缆、测斜管。

3.3.2.1测斜仪测头：测头是倾斜角传感元件，测斜仪的核心，是测
量信号的来源处。

测斜仪的测试过程是：当测头处于竖直状态
时，测头中的传感器处于零位，传感器(CX系列数显测斜仪采用石英挠性伺服加速度计)的敏感轴处于水平状态，此时的输出值称为零偏，一般情况下零偏总是存在的，为了消除零偏的影响，采取正反两次测试的代数和，作为一个方向上的测试结果。

现在采取如下坐标系做进一步的说明，坐标系如图5示：
A
北(N)
西(W) 东(E)
南(S)
图5 测试方位与平面坐标系示意图
为了适应平面坐标系的习惯，测试时将上导轮朝东，使测头处于要测的深度，当测头（即加速度计）的敏感轴与基准轴（重力加速度线）有一个夹角0时，加速度计就有一个输出值
UU = A+ K X G X Sin 0 （l ）
式中：A—加速度计的偏值（零偏）；K—加速度计的标度因数；g —重力加速度；0 —倾角。

CX-03测斜仪测头性能指标为：
a ．传感器灵敏度：0.02mm／8”
b ．标度因数：2.5 士0.01v ／g；
c 、导轮间距：500mm；
d .测头尺寸：①32mm X 660m m
3.3.2.2 测读仪：测读仪应和测头配套选择与使用。

其测量范围。

精度和灵敏度，根据工程需要而定。

测读仪是实现测斜仪测头数据的显示和输出的二次仪表。

CX系列数显测斜仪的测读仪分为直读式和存储式两种。

直读式测读仪是由观测者将现场测试数据直接从显示屏上读取数据，由人工记录和处理数据,直读式测读仪由十进制4 了位模/数（A/D转换、电压转换、数据显示和可充电电池等组成。

通过开关，可以在显示器上显示测头测量的数据，也可以显示电池组当时的电压；存储式测读仪是指将现场测量的数据存储于测读仪的存储器中，存储器具有足够的容量，能够存储一天测试的
全部数据。

我院现使用的CX—03 测斜仪采用了存储式测读仪。

存储式测读仪是由单片机、存储器、显示器、模/数（A / D）转换、电压转换、控制电。