1、第十章 基坑施工监控与监测方案第十章 基坑施工监控与监测方案10.1 监控与监测目的基坑开挖施工过程中，基坑边坡土体应力状态发生变化，边坡土体和支护结构不可避免产生侧向位移、沉降。如果变形过大，或变形速率明显加快，超过了限值，会影响周围建筑物、管线的正常使用。基坑监测是基坑工程中重要的组成部分，尤其超深、周边环境复杂的基坑，监测工作是必不可少的，在施工过程中，对支护结构、周围建筑物必须进行监测，根据观测数据及时调整开挖速度和支护措施，确保基坑工程顺利进行。没有基坑监测就不能及时发现基坑的安全隐患。实践证明，忽视基坑监测造成的后果是灾难性的，因此，必需对基坑监测引起足够重视。该基坑工程基坑深度超
2、过11m，5#楼基础深度超过15m，难度大、技术含量高。鉴于基坑工程的复杂性、不确定性因素，该工程必需采用信息化施工，通过监测，及时分析反馈监测结果，掌握基坑支护结构及周边环境的情况，确保基坑安全。概括而言，本次监测工作的主要目的如下：（1）及时为基坑工程施工反馈变形信息，施工方可随时根据监测资料调整施工程序，消除安全隐患，是工程信息化施工的重要组成部分，是判断基坑安全和环境安全的重要依据；（2）为修正设计和施工参数、预估发展趋势、确保工程质量及周边管线的安全运营提供实测数据，是设计和施工的重要补充手段；（3）为各相关单位优化施工方案提供信息。10.2 监控与监测内容10.2.1监测原则（1）
3、以该工程基坑施工区域周围3倍基坑开挖深度范围内地下管线、周边土体和基坑围护结构本身作为本工程监测及保护的对象；（2）基坑周边3倍开挖深度范围内的土体地面沉降比较明显地反映出基坑围护结构的变形情况和周边环境受基坑影响变形趋势。故基坑周围垂直基坑走向要布设若干组地表沉降监测断面；（3）设置的监测内容和监测点必须满足本工程设计和符合有关规范规程的要求，并能全面反映本工程施工过程中周围环境和基坑围护体系的变化情况；（4）监测过程中，采用的监测方法、监测仪器及监测频率符合设计和规范要求，能及时、准确地提供数据，满足信息化施工的要求；（5）监测数据的整理和提交满足现场施工及建设单位的要求。10.2.2 监
4、测等级本工程基坑工程安全等级为一级，综合业主提供资料、现场勘查以及相关规范判定基坑工程监测等级为一级。10.2.3 监测内容为防止基坑失稳、减小基坑施工对周围环境的影响，必须考虑基坑施工的时空效应，并采取措施保护支护结构的稳定性，减小支护结构变形。基坑开挖时，基坑边不宜大面积堆载，同时应加强基坑变形监测，做到信息化施工，以确保基坑和周围建、构筑物及地下管线的安全。本工程基坑面积大，必须在施工过程中进行综合的现场监测，全面了解围护结构和周边环境的情况，根据监测结果动态调整优化施工参数、指导施工。为了能够为施工的安全顺利进行提供有效参考数据，根据本工程明挖顺做法施工的特点，经现场周边环境考察、设计
5、单位提出的监测技术要求、业主招标文件要求、相关规范要求、结合我司聘请的相关专家技术顾问意见，综合考虑监测主要设置如下内容：(1) 基坑围护结构监测1）围护墙顶垂直、水平位移监测2）围护墙体测斜3）支撑轴力监测4）土压力监测5）土体测斜6）地连墙侧墙应力监测7）坑内外地下水位观测8）支撑立柱沉降(2) 基坑周边环境监测主要是针对基坑周边三倍基坑开挖深度范围内的地表、建筑物和管线进行变形监测，监测内容如下所列：1）坑外地表沉降监测2）周围管线沉降监测3）周围建筑物沉降监测10.3 监控与监测方案10.3.1 监测准备工作(1) 了解所监测项目的工程概况、地质水文、结构层次、周边环境、有无不良地质情
6、况等，根据工程概况制定相应的监测实施方案。(2) 组织与项目要求相符合的仪器、设备、人员等。10.3.2 技术措施(1) 测试方法坚持“四固定”原则1) 固定测试人员，尽可能减少人为误差；2) 固定测试仪器，尽可能减少仪器本身误差；3) 固定测试时间，尽可能减少自然因素造成的误差；4) 固定监测线路，尽可能减少线路造成的误差。(2) 测试仪器1) 仪器在使用前均由法定计量单位进行检验，经检验合格并在有效期限内方可使用；2) 每天测试前均应对所使用的仪器进行自检，并详细记录自检情况，使用完毕后记录仪器运行情况；3)的数据进行重新测试。(3) 监测材料仪器1)各类监测组件均应的有详细的出厂标定记录
7、，并得到法定计量单位的认可，有效期应符合有关规定；2)各类监测材料元件在埋设前均应再次进行测试，经检验合格后方可埋设，埋设完成后应立即检测组件工作是否正常，如有异常应立即更换，重新埋设。(4) 数据处理1)使用成熟的专业软件对数据进行处理；2)生成的报告要经自检、校核无误后方可盖章送出；3)测试数据发生异常要及时对数据的可靠性进行分析。10.3.3 监测仪器监测项目及对应观测仪器设备序号仪器品牌型号监测项目1水准仪DINI03沉降观测2全站仪TCRA1201+水平位移3测斜仪CX-06A墙体、土体测斜4钢筋计GJJ-11钢筋内力5水位计TJ-GCS30水位变化10.3.4 监测基准点监测基准点
8、分为永久基点和工作基点，永久基点布设在距离基坑3倍开挖范围外通视良好的位置，共计布设深埋基准点3个以上。工作基点布设在基坑四周，相对稳定和便于观测的位置，根据现场位置实地布设。(1) 平面控制点1）埋设至少应埋设3个以上稳定的控制点；监测过程中要定期检查控制点的稳定性，为保证监测工作的简单易行且提高观测精度的要求、消除测站的对中误差，水平位移控制点采用强制对中的观测墩形式埋设，并采用精密的光学对中装置，对中误差不大于0.5mm。2）联测控制点定期进行联测，精度应满足建筑变形测量规范二级导线测量技术的要求，若不能满足前者要求，也可根据现场情况建立独立的监测控制网。3）平差计算观测数据可利用“南方
9、平差易”进行严密平差，取得控制点的坐标数据。(2) 水准基准点1）埋设水准基准点埋设在施工影响范围以外位置，保证在整个监测过程中的稳定，根据现场情况采用混凝土普通水准标石或墙脚、墙柱上标志，最好采用深埋式水准标石。2）联测水准基准点一般要与设计部门提供的高程控制点采用闭合导线进行联测，精度应满足建筑变形测量规范二级水准导线测量技术的要求，往返闭合差不大于1.0 mm。3）平差计算水准基准点高程通过严密平差得到。10.3.5 基坑监测项目序号监测项目目 的位置和监测对象监测点设置原则1围护墙顶垂直、位移掌握围护墙顶的沉降与位移围护结构顶部监测点间距不宜大于20m，且每侧不少于3个；宜布设在两根支
10、撑的中间部位；宜布置在测斜监测点处；2围护墙体侧斜掌握围护墙体的深层水平位移地连墙结构围护墙中间部位，布点间距为2050m左右，且每边监测点至少1个；测斜点布置深度宜与围护桩入土深度相同。3支撑轴力掌握混凝土支撑轴力变化钢筋混凝土支撑监测点宜布置在内力较大的支撑上；每道支撑内力监测点位置宜在竖向上保持一致；钢筋混凝土每个截面内传感器埋设不宜少于4个；监测点宜布置在支撑长度1/3上；4立柱沉降掌握立柱垂直位移的变化，检查支撑体系的稳定性支撑立柱顶监测点宜布置在基坑中部、多根支撑交汇处、施工栈桥下、地质条件复杂等位置的立柱上，不同结构类型的宜分别布点；监测点不宜少于立柱总数的10%，且不应少于5根
11、。5坑内水位监测了解基坑内的降水情况基坑内布置在基坑中央和两相邻降水井中间部位。6坑外水位监测了解围护墙基坑漏水对基坑外土体的影响基坑周边及坑内布点间距为2050m，坑外潜水深度8m7土压力监测了解围护墙内外水土压力情况地下连续墙试验幅两侧围护墙前后土压力（主动区沿竖向每2m一点，设10个测点，被动区基坑坑底以下每2m一点，沿竖向设6个测点）8地连墙钢筋应力监测了解围护墙的变化围护墙试验幅内沿竖向每2m一设一组点，共5组，每组2个钢筋计。9地表沉降了解基坑外地面的沉降情况地面位置剖面间距3050m，每侧边剖面线至少1条，设在每侧边中部，每条剖面线从基坑围护外侧2m算起，延伸长度宜大于3倍基坑开
12、挖深度，每条剖面线上的点4个，点间距按5m、5m、10m布设。10周边建筑物沉降监测了解周围建筑物变形受基坑开挖的影响程度建（构）筑物四角布置在基础类型、埋深和荷载有明显不同处及沉降缝、伸缩缝、新老建构筑物连接处的两侧；建构筑物的角点、中点应布置监测点，沿周边布置间距宜为620m，且每边不宜少于3个。11地下管线沉降了解地下管线受基坑开挖的影响程度。管线接头处对位置变化敏感的管线部位监测点平面间距宜为1525m；根据管线年份、类型、材质、管径等情况，综合确定监测点，宜在内侧和外侧的管线上布置；上水、煤气管宜设置直接监测点，也可利用窖井、阀门、抽气孔以及检查井等管线设备作为监测点；地下电缆接头处
13、、管线端点、转弯处设置监测点，管线监测点布置方案应征求管线等有关部门的意见。10.3.6 监测点埋设(1) 围护墙、桩顶水平位移及沉降监测如图所示为沉降与位移共用标识，根据现场不同情况拟采用专用强制对中标志或标尺，并用红油漆作好标记。墙、桩顶位移监测点(2) 地连墙深层测斜测斜管埋设拟采用绑扎埋设，测斜管通过直接绑扎或设置抱箍将其固定在挡墙钢筋笼上，钢筋笼入槽（孔）后，浇混凝土，倾斜管与支护结构的钢筋笼绑扎埋设，绑扎间距不宜大于1.5m，测斜管与钢筋笼绑扎应十分稳定，以防浇筑混凝土时，测斜管与钢筋笼相脱落。同时必须注意测斜管的凹槽，小的扭转角度就可能使测斜仪探头被导槽卡住；埋设就位的测斜管必须
14、平行于凹槽与基坑边缘垂直。测斜管埋设(3) 地表沉降点地表沉降监测点采用专用观测点，如下图所示: (4) 基坑周边建筑沉降观测点为便于长期保存，观测点采用直埋式。埋设时用电锤在设计位置打孔，将观测标放入孔内，周围用环氧树脂填充使其牢固。建筑物观测点埋设示意图(5) 支撑轴力混凝土支撑轴力监测可通过在支撑内布设钢筋应力计实施。布设时，每组设4只钢筋应力计，即在支撑断面的主筋内对称焊接应力计。其截面如下图所示： (6) 地下管线垂直位移监测1) 直接监测点刚性管线有条件的地方应埋设包裹点，开挖土体暴露管线，将钢筋包裹在管线上并焊接好测量标志，伸出地面，回填土后做好保护井。柔性管线或无条件做包裹点的
15、管线可将监测点直接布设在地下管线地面标志物如阀门井、通气孔等设备上，代替直接点。2)模拟监测点在管线近基坑一侧打孔至其深度以下约30cm-60cm，浇入混凝土并插入顶部焊有圆头测量标志点的钢筋，顶部伸至地面，做好保护井。如无条件打孔浇混凝土，需将顶部焊有圆头测量标志点的钢筋打入地下管线地面垂直投影位置上方一定深度，作为间接测量标志点。(7) 水位监测水位孔埋设时先采用30型钻机成孔，钻孔直径100mm，清除泥浆，然后将PVC管插入钻孔内，用砂填实。PVC水位管下部2m范围处打孔，外用滤网布包裹，利于渗水，管顶用保护盖封口。水位管埋设示意图10.3.7 监测方法(1) 垂直位移观测（围护体、支撑
16、立柱、周边地表及建筑沉降）根据建筑变形测量规范，采用二级水准观测，对同一监测项目，监测时宜符合下列要求：采用相同的观测路线和观测方法；使用同一监测仪器和设备；固定观测人员；在基本相同的环境和条件下工作。水准网技术指标符合下表要求：等级往返较差，附合或环线闭合差（)检测已测测段高差之差（）主要监测方法二级1.01.5水准测量水准网经平差计算，获得各观测点高程，再通过期间各点高程值，计算各期沉降量。(2) 水平位移监测水平位移采用全站仪双极坐标法观测，将全站仪支设在观测工作基点上，后视另一观测工作基点，然后在观测点处架设棱镜，全站仪操作人员逐一观测棱镜，并记录该观测点坐标。两次观测对比较差无误后取
17、平均值。每次观测前用基准点检测工作基点无误后，然后用工作基点进行监测。通过观测点各期坐标差异，获得水平位移量。(3) 围护体测斜监测时，将测斜仪探头轻轻滑入预埋的测斜管底部，自下而上每隔50cm向上拉线读数，测定测斜仪与垂直线之间的倾角变化，经计算即可得出不同深度部位的水平位移。为了消除加速度计零偏的影响，在测试时采用正反两次测试。 (4) 支撑轴力监测埋设的各传感计，出厂时厂方均提供其受力率定系数表，测量时，用配套频率计连接各应变计导线，加低压测出各应变计频率，通过相关计算换算成轴力。传感器埋设前需检查其无受力状态时频率，当其与出厂标定初始频率在误差范围内时方可采用。应在使用前分两次测定初始
18、读数，取平均值为其初始值。日常监测值与初始值的差值为其累计变化量，本次值与前次值的差值为其本次变化量。(5) 水位监测水位监测采用钢卷尺型水位计，该水位计上带有刻度，可直接读出水位。10.4 监测技术及要求所用测量仪器使用前均经过专业部门检查核定，合格后使用。测量由具有丰富经验的专业技术工程师担任。10.4.1 测量精度与警戒值信息化施工监测是确保工程质量、指导施工方法的重要措施，信息化施工监测由实测值及管理标准的比较来判断基坑的安全，完善施工参数及设计计算。报警值设置如下表所示。监测项目速率（mm/d）累计值（mm）围护墙顶变形315围护墙侧向最大位移315坑外地表沉降310立柱沉降310地
19、下水位5001000土体测斜350邻近建筑物220地下管线2（刚性）/3（柔性）20支撑轴力第一道：9000kN第二道：10000kN第三道：11000kN10.4.2 报警措施（1）当监测数据接近报警值时，监测人员会给予重视，并留意该监测项目（点）的变形发展情况；（2）当监测数据达到报警值时，在监测日报表上加盖报警章，及时将数据情况反馈给业主监理和施工单位；（3）根据现场情况和技术管理人员的要求，及时调整监测频率。10.5 监测质量保证措施10.5.1 监控量测成果质量保证措施（1）提供有关切实可靠的数据记录。（2）制定切实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
20、控制计划中。（3）量测项目人员相对固定，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。（10）针对施工各关键问题及早开展相应的QC小组活动，及时分析、反馈信息，指导施工。10.5.2 监测精度保证措施（1）所有上岗人员每月进行一次监测技术培训，掌握监测需要注意的问题；（2）所有参加监测的技术人员掌握误差理论、数理统计等方面的知识；（3）监测人员必须持证上岗，熟悉监测任务，了解被测对象和所用监测仪器设备的性能；掌握所从事监测项目的有关技术标准；（4）监测所使用的仪器设备保证经过计量检定，能够满足监测的精度要求，确保监测数据的可靠性、真实性；（5）监测过程中发现测试数据与正常值偏差较大时，立即进行复测，防止由于仪器设备或人员误操作而造成的误差。围护结构变形监测点布置图基坑周边地表沉降点布置图
