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1、变形监测与变形分析 基坑工程施工监测主要内容概述监测内容及方法监测技术设计监测数据整理与分析基坑监测实例第八章基坑工程施工监测1概述 变形监测与变形分析 基坑工程施工监测基坑工程施工监测自20世纪90年代以来，随着城市根底设备改造、市政建立以及高层楼宇的施工建立，深基坑开挖与支护技术得到了前所未有的开展和推进。基坑围护问题已成为我国建筑工程界的热点问题之一，称为“基坑热。“基坑热直接源于“房地产热。用地紧张和地价昂贵，迫使开发商设法提高土地的空间利用效益。向上伸展受容积率的限制，因此加大对地下空间的利用成为有效的选择。为满足高层建筑物抗震、抗风等构造要求，以及停车、设备储存等运用要求，地下室亦
2、视为建筑物整体不可分割的重要组成部分。基坑热第1节概述深：1016米居多，20米左右也不少。差：工程地质条件差。沿海较为突出，位于填海、填湖、淤河、泥塘或沼泽地的工程地质条件非常复杂。密：基坑周围已建或在建高大建筑物密集或紧靠重要市政道路，不仅要确保本身基坑稳定，更不能殃及周边建筑物。多：基坑围护方法多。人工挖孔桩、机械钻孔桩、预制桩、深层搅拌桩、钢板桩、地下延续墙、钢支撑、木支撑、抗滑桩、注浆、喷锚网等等，应有尽有。低：胜利率低，无论地质条件好坏、基坑深浅，或多或少都出问题。有的地域胜利率只需1/3，经济损失大、社会影响大。基坑特点第1节概述基坑在开挖过程中，开挖区的自然形状发生了变化，基坑
3、内外的土体也由原来静止的土压力形状向被动和自动的土压力形状转变，应力形状的改动首先引起基坑支护构造接受荷载而内力发生改动，其次引起坑内土体隆起、基坑支护构造及其周围土体的侧向位移和沉降，假设内力和变形的量值超越允许的范围，将导致基坑的失稳甚至破坏。目前的基坑工程主要集中在城市，基坑周围有较多的地上和地下建构筑物，地上的建构筑物相当于庞大的集中荷载，加剧基坑内外土体的变形，土体的过大变形又促使地上和地下建构筑物产生较大的变形甚至破坏，如地上建构筑物的倾斜、裂痕和地下管线的破裂等。基坑的影响第1节概述监测目的1.1.检验设计所采取的各种假设和参数的正确检验设计所采取的各种假设和参数的正确性，指点基
4、坑开挖和支护构造的施工性，指点基坑开挖和支护构造的施工2.2.确保基坑支护构造和相邻建筑物的平安；确保基坑支护构造和相邻建筑物的平安；3.3.积累工程阅历，为提高基坑工程的设计和积累工程阅历，为提高基坑工程的设计和施工的整体程度提供根据。施工的整体程度提供根据。4.4.为公正客观处理法律纠纷提供有力证据。为公正客观处理法律纠纷提供有力证据。第1节概述监测要求 1. 1.监测任务必需是有方案的，应先制定详细的基坑监测方案；监测任务必需是有方案的，应先制定详细的基坑监测方案； 2. 2.监测数据必需是可靠真实的，监测数据真实性要求一切数据必监测数据必需是可靠真实的，监测数据真实性要求一切数据必需以
5、原始记录为根据，原始记录任何人不得更改、删除；需以原始记录为根据，原始记录任何人不得更改、删除； 3. 3.监测数据必需是及时的，监测数据需在现场及时计算处置，计监测数据必需是及时的，监测数据需在现场及时计算处置，计算有问题可及时复测，尽量做到当天报表当天出，才干有利于及时发算有问题可及时复测，尽量做到当天报表当天出，才干有利于及时发现隐患，及时采取措施；现隐患，及时采取措施； 4. 4.埋设于构造中的监测元件应尽量减少对构造的正常受力的影响，埋设于构造中的监测元件应尽量减少对构造的正常受力的影响，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留意与岩埋设水土压力监测元件、测斜管和分层沉
6、降管时的回填土应留意与岩土介质的匹配；土介质的匹配； 5. 5.采用多种方法、施行多项内容的监测方案，以相互印证、相互采用多种方法、施行多项内容的监测方案，以相互印证、相互检验，从而对监测结果有全面正确的把握；检验，从而对监测结果有全面正确的把握； 6. 6.对重要的监测工程，应按照工程详细情况预先设定预警值和报对重要的监测工程，应按照工程详细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率；警制度，预警值应包括变形或内力量值及其变化速率； 7. 7.基坑监测应整理完好的监测记录表、数据报表、笼统的图表和基坑监测应整理完好的监测记录表、数据报表、笼统的图表和曲线，监测终了后
7、整理出监测报告；曲线，监测终了后整理出监测报告； 第1节概述2监测内容及仪器、方法 变形监测与变形分析第八章基坑工程施工监测第八章基坑工程施工监测一、监测内容基坑工程施工监测的对象主要为围护构造和周围环境两大部分；围护构造包括围护桩墙、程度支撑、围檩和圈梁、立柱、坑底土层和坑内地下水等；周围环境包括周围土层、地下管线、周围建筑和坑外地下水等；各个监测对象包含不同的监测内容，需求运用相应的监测仪器和仪表。第2节监测内容及仪器方法 序号序号监测对象象监测内容内容监测仪器和器和仪表表（一）围护结构1围护桩墙桩墙顶水平位移与沉降经纬仪、全站仪、水准仪等桩墙深层位移测斜仪等桩墙内力钢筋应力传感器、频率仪
8、等桩墙水土压力压力盒、孔隙水压力探头、频率仪等2水平支撑轴力钢筋应力传感器、位移计、频率仪等3围檩、圈梁内力钢筋应力传感器、频率仪等水平位移经纬仪、全站仪等4立柱沉降水准仪等5坑底土层隆起水准仪等6坑内土层水位监测井、孔隙水压力探头、频率仪等基坑工程施工监测的内容表1第2节监测内容及仪器方法 （二）周围环境7周围地层分层沉降分层沉降仪、频率仪等水平位移经纬仪、全站仪等8地下管线沉降水准仪等水平位移经纬仪、全站仪等9周围房屋沉降水准仪等倾斜经纬仪、全站仪等裂缝裂缝监测仪等10坑外地下水水位监测井、孔隙水压力探头、频率仪等分层水压孔隙水压力探头、频率仪等基坑工程施工监测的内容续表1第2节监测内容及
9、仪器方法 11板板桩墙桩墙；22围檩围檩；33钢钢支撑；支撑；44斜撑；斜撑；55拉拉锚锚； 6 6土土锚锚杆；杆；77先施工的根底；先施工的根底；88竖竖撑撑 板式支板式支护护构构造造围护桩墙顶程度位移监测程度位移监测方法有极坐标法、前方交会法、视准线法等多种，由于全站仪的普及，目前也可以采用全站仪坐标丈量功能直接测定测点的坐标，并经过测点的坐标计算相邻周期的位移量和累积位移量。基坑开挖前，测点坐标应至少延续观测2次，取无明显差别结果的平均值作为坐标初始值。为了充分描画基坑的变形情况，便于施工监理和施工单位的了解和把握，位移的方向普通确定为基坑的纵横轴线方向。第2节监测内容及仪器方法 围护桩
10、墙顶沉降监测基坑沉降监测的目的首先是为了保证基坑的施工平安，因此必需具有较高的监测精度。目前，精细水准丈量方法广泛运用于基坑的沉降监测。丈量时，普通自任务基点经过各个监测点构成一条或多条闭合道路，假设特殊点位只能采用支水准道路进展监测，应进展往返丈量，往返高差之差也应满足精细水准丈量相应的观测要求。第2节监测内容及仪器方法 深层程度位移监测深层程度位移指基坑围护桩墙和土体在不同深度上的程度位移，通常采用测斜仪丈量。测斜仪：测斜管、测斜探头、衔接电缆、测读仪。测斜管普通在基坑开挖前埋设于围护桩墙和土体内，根据其制造资料可分为塑料PVC和铝合金两种；测斜探头是倾角传感元件，其外观为细长金属鱼雷状，
11、上、下两端配有两对滑轮。衔接电缆是衔接测斜探头和测读仪的一条导线，它具有四个作用：作为提升和下放探头的绳索、作为探头的深度尺、向探头供应电源、向测读仪传送丈量信息。测读仪是测斜仪探头的二次仪表，以倾斜角或其正弦值显示探头的丈量信息。 第2节监测内容及仪器方法 测斜仪种类第2节监测内容及仪器方法 测斜管埋设测斜管有绑扎埋设和钻孔埋设两种方式。绑扎埋设是将测斜管在现场组装后绑扎在桩墙钢筋笼上，随钢筋笼一同下到孔槽内，并将其浇筑在混凝土中，浇筑前应封好管底底盖并在测斜管内注满清水，防止测斜管在浇筑混凝土时浮起，防止水泥沙浆渗入管内。钻孔埋设是预先在土层中钻孔，孔径略大于测斜管的外径，将测斜管封好底盖
12、逐节组装逐节下放到钻孔内，同时在测斜管内注满清水，直到放到预定的标高，随后在测斜管与钻孔之间回填细砂和水泥与粘土拌合的资料固定测斜管，用清水将测斜管冲洗干净。埋设时应防止测斜管的纵向旋转，管节衔接时应将上、下管节的滑槽严厉对准，测斜管的一对凹槽与欲丈量的位移方向一致，为确认测斜管的导槽能否畅通，可先用探头模型放入测斜管滑行一次。第2节监测内容及仪器方法 土体分层沉降监测土体分层沉降是指地表以下不同深度土层内点的沉降或隆起，通常用磁性分层沉降仪丈量。磁性分层沉降仪由对磁性资料敏感的探头、埋设于土层中的分层沉降管和钢环、带刻度标尺的导线以及电感探测安装组成。分层沉降管由波纹状柔性塑料控制成，管外每
13、隔一定的间隔安放一个钢环，土层分层沉降时钢环也同步沉降。第2节监测内容及仪器方法 磁性分层沉降仪丈量原理第2节监测内容及仪器方法 分层沉降管和钢环的埋设分层沉降管和钢环应采用钻孔法在基坑开挖前预先埋设。先在预定位置钻孔，取出的土分层分别堆放，当孔底标高略低于欲丈量土层的标高时，提起套管3040cm，然后将引导管逐节衔接并放入到孔底监测点位置。引导管放好后，用膨胀粘土球填充引导管与孔壁间的缝隙，并捣实到最低的沉降环位置，再用一只铅质开口送筒装上沉降环，套在引导管上并送至预埋位置，再用直径5cm的硬质塑料管把沉降环推出并压入土中，弹开沉降钢环卡子，使沉降环的弹性卡子结实地嵌入土中，提起套管至待埋沉
14、降环位置以上3040cm ，当钻孔内回填该层土球至要埋的沉降环标高处，再用如上步骤推入上一个标高的沉降环，直至全部埋完。固定孔口，做好孔口的维护安装。第2节监测内容及仪器方法 观测方法丈量时，当探头从引导管缓慢下放到预埋的沉降环时，电感探测安装上的蜂鸣器发出叫声，此时根据丈量导线上的标尺在孔口的刻度以及孔口的标高，可计算沉降环所在位置的标高，丈量精度可达1mm。沉降环埋好后，就可以丈量孔口标高和各个沉降环的初始标高，用各个沉降环的初始标高减去基坑开挖过程中测得的标高，获得各土层在施工过程中的沉降或隆起。 第2节监测内容及仪器方法 基坑回弹监测基坑开挖后，由于卸除地基土自重，引起基坑底面及坑外一
15、定范围内土体相对于开挖前的回弹变形，称基坑回弹。深大基坑土体的回弹量对基坑本身和临近建筑物将产生一定的影响。基坑回弹可采用回弹监测标和深层沉降标进展监测，假设进展分层沉降监测，当分层沉降环埋设于基坑开挖面以下时，监测到的土层隆起也相当于基坑回弹量。第2节监测内容及仪器方法 回弹监测标第2节监测内容及仪器方法 回弹监测标埋设和观测采用钻孔法，钻杆外径与标志的直径相顺应。钻至基坑设计标高以下20cm时，将回弹监测标旋入钻杆下端，沿钻孔缓慢放到孔底，并压入孔底土中4050cm，此时回弹标尾部已被压入土中，旋开钻杆使回弹标脱离钻杆，提起钻杆。放入辅助测杆，用辅助测杆上的测头进展水准丈量，确定回弹标顶面
16、高程。测完后，将辅助测杆、维护管套管提出地面，用砂或素土将钻孔回填，为开挖后方便地找到回弹标，可先用白灰回填5cm左右。回弹监测不应少于三次，详细安排是：第一次在基坑开挖之前，第二次在基坑挖好之后，第三次在浇灌根底混凝土之前。当基坑挖完至根底施工的间隔时间太长时，应适当添加监测次数。第2节监测内容及仪器方法 支挡构件内力监测采用钢筋混凝土资料制造的基坑支挡构件，其内力或轴力通常是在钢筋混凝土中埋设钢筋计，经过测定构件受力钢筋的应力或应变，根据钢筋与混凝土的变形协调原理进展计算。 钢筋计主要有钢弦式和电阻应变式两种，二次仪表分别用频率计和电阻应变仪。 第2节监测内容及仪器方法 a钢筋应力计布置钢
17、筋应力计布置 b钢筋应变计布置钢筋应变计布置钢筋计的布置第2节监测内容及仪器方法 3监测方案设计变形监测与变形分析第八章基坑工程施工监测第八章基坑工程施工监测预备任务与建立单位、设计单位、施工单位、监理单位进展沟通和协调。搜集工程地质勘察报告、基坑支护构造设计图、工程主体构造设计图、施工区地形图或平面图、综合管线图、基坑施工组织设计等，并组织主要监测人员进展仔细分析和研讨。现场踏勘和调查，掌握开挖区周围地面建构筑物和地下管线的情况，根据监测内容思索监测点的布置和确定监测技术方法等系列问题。第3节监测方案设计技术设计的内容 1. 1. 监测内容确实定，监测内容确实定， 2. 2. 监测方法和仪器
18、确实定，监测元件监测方法和仪器确实定，监测元件量程、监测精度确实定；量程、监测精度确实定； 3. 3. 施测部位和测点布置确实定；施测部位和测点布置确实定； 4. 4. 监测周期、预警值及报警制度等实监测周期、预警值及报警制度等实施方案的制定。施方案的制定。 第3节监测方案设计监测内容确实定基坑施工监测的内容见表1。对一个详细的基坑工程，监测内容应根据详细情况而定，主要取决于工程的设计要求、地质条件、规模大小、周围环境以及建立单位的要求等；表2是国家行业规范JGJ120-99规定的基坑侧壁平安等级，以及据此等级确定的监测内容。第3节监测方案设计监测内容安全等级一级二级三级支护结构水平位移周围建
19、筑物及地下管线变形地下水位桩墙内力锚杆拉力支撑轴力立柱变形土体分层沉降支护结构侧向压力注：1. 一级、二级、三级分别表示破坏后果很严重、普通、不严重。2. 应测；宜测；可测。基坑工程平安等级及监测内容表2第3节监测方案设计监测点位的布设11桩墙顶程度位移和沉降丈量点分为基准点、任务基点和监测点。监测点普通布设在围护构造混凝土圈梁上和水泥搅拌桩、放坡开挖时的上部压顶上，要求既不易被破坏，又能真实反映基坑的变形，当基坑有支撑时，监测点普通布设在两根支撑的跨中。监测点可采用铆钉枪打入铝钉或钻孔埋设膨胀螺丝，测点间距普通取815m，可以等间隔布设，也可以根据场地堆载、通视条件等详细情况不等间隔布设，对
20、于程度位移变化猛烈的区域应适当添加点数。采用全站仪进展监测时，监测标志的直径与仪器基座底孔的直径接近，方便于强迫安装反射棱镜，提高监测精度。沉降监测点标志可与程度位移监测点标志分开布置，也可以共用。立柱桩上方普通要布设监测点，对多根支撑交汇的以及用作施工栈桥处的立柱桩应重点监测。 第3节监测方案设计2深层程度位移深层程度位移监测点的点位与数量根据设计和工程需求确定。普通来说，基坑的短边中间部位应布设一个监测点，长边上应每隔30m左右布设一个监测点。监测深度普通与围护桩墙深度一致，深度方向的测点间距普通取0.51.0m。监测点位的布设2第3节监测方案设计3构造内力对于设置内支撑的基坑工程，可选择
21、部分典型支撑进展轴力变化监测。支撑轴力的测点布设主要由平面、立面和断面三种要素决议。由于基坑开挖、支撑设置和撤除是一个动态过程，在立面方向不同标高处的各道支撑都应监测，各道支撑的测点应布设在同一平面轴力最大的杆件上。在缺乏计算资料的情况下，通常选择平面净跨较大的支撑杆件进展监测，监测断面布设在支撑的跨中位置。围护桩墙的内力监测点布设在围护构造体系中受力有代表性的钢筋混凝土支护桩或地下延续墙的主受力钢筋上。 监测点位的布设5第3节监测方案设计4土体分层沉降分层沉降监测点点位根据设计和工程需求确定。普通布设在围护构造体系中受力有代表性的位置，应紧邻围护桩墙埋设。点的数量与深度根据分层土的分布情况确
22、定，原那么上每一土层设一点，最浅的点低于根底底面至少50cm，最深的点应在超越紧缩层实际厚度处。 监测点位的布设4第3节监测方案设计5基坑回弹基坑回弹监测点根据基坑外形及地质条件布设，以最少的点数测出所需各纵横面回弹量为原那么，可利用回弹变形的近似对称特性布点。基坑中央和间隔坑底边缘约1/4坑底宽度处应布点，方形、圆形基坑可按单向对称布点，矩形基坑可按纵横向对称布点，复合矩形基坑可多向布点。对基坑外的监测点，应在所选坑内方向线的延伸线上布点，离基坑间隔约为1.52倍基坑深度。 监测点位的布设3第3节监测方案设计6坑外地下水在基坑降水期间，坑外地下水监测的目的在于检验基坑止水帷幕的效果，必要时采
23、取灌水补给措施，防止基坑降水对周围环境的影响。坑外地下水普统统过监测井监测，井内设置带孔塑料管，并用砂石充填管壁外侧。监测井布设在止水帷幕以外，其位置根据搅拌桩施工搭接、相邻房屋和地下管线的详细情况选择。监测井不用很深，管底标高普通在年年水位以下45m。监测点位的布设6第3节监测方案设计7周围环境周围环境主要指基坑开挖3倍深度范围内的建构筑物和管线，主要为沉降监测。建构筑物测点主要布设在墙角、柱身等特征部位，能充分反映建筑物各部分的不均匀沉降。管线上测点的布设要思索其重要性和变形的敏感性，如上水管承接式接头应按23节度布设1个监测点，有弯头和丁字形接头处应布设监测点。 监测点位的布设7第3节监
24、测方案设计监测期限和频率确实定基坑监测贯穿基坑开挖和地下构造施工的全过程，即从基坑开挖第一批土到地下构造施工至0.00标高，基坑越大，施工时间越长，监测期限就越长。监测频率可根据实践情况参照规范执行。第3节监测方案设计预警值和报警制度的制定预警值是一个定量目的，在其允许范围内可以为工程是平安的，否那么以为工程处于不稳定形状，将对工程本身及其周围环境产生有害影响。确定预警值时应留意以下根本原那么：1满足现行相关规范和规程的要求；2满足工程设计的要求；3思索各主管部门对所辖维护对象的要求；4思索工程质量、施工进度、技术措施和经济等要素。目前，预警值确实定主要参照现行规范和规程的规定值、设计预估值和
25、阅历类比值。 第3节监测方案设计安全等级一级二级三级破坏程度很严重严重不严重工程复杂程度基坑深度（m）149149地下水埋深（m）5软土层厚度（m）5252基坑与周围建筑边缘净距（m）1.0h监控内容监控值设计值监控值设计值墙顶位移（mm）30506080宜按二级标准控制，当环境条件许可时可适当放宽墙体最大位移（mm）608090120地面最大沉降（mm）305060100最大差异沉降（mm）6/100012/1000基坑工程等级划分及变形监控允许值表3第3节监测方案设计4监测数据整理与分析变形监测与变形分析第八章基坑工程施工监测第八章基坑工程施工监测监测数据整理1基坑监测内容较多，监测前应设
26、计各种不同的外业记录表格；记录表格的设计应以记录和数据处置的方便为原那么，在监测中观测到的或出现的异常情况也应在记录表格中有所表达；为阐明原始成果的真实性，记录表格中的原始数据不得随意更改，必需更改时，应加以阐明。外业观测完成后，应及时分类整理外业记录表格。第4节监测数据整理与分析监测成果是施工安排和调整的根据，对外业监测数据应尽快进展计算处置，向工程建立、监理等有关单位提交日报表或当期的监测技术报告。日报表中不但要表达当期的监测成果，还要表达当期与以往相关成果的关系，方便其他单位或人员更直观地了解和把握。监测数据整理2第4节监测数据整理与分析首期首期观测时间：. . . 上期上期观测时间：.
27、 . . 本期本期观测时间：. . .点名高程（m）沉降量（mm）沉降速率（mm/d）累积沉降量（mm）备注首期上期本期注：1. 沉降量=上期高程-本期高程；沉降速率=沉降量/间隔天数；累积沉降量=首期高程-本期高程。2.“+表示下沉，“-表示上升；预警值为mm/d和mm，“红色表示超越预警值。工程基坑沉降监测报表第4节监测数据整理与分析总结报告的主要内容1工程概略；2监测内容和控制目的；3监测仪器仪表、监测方法、监测周期、数据处置方法；4监测点布置与埋设方法、平面和立面布置图、监测成果汇总表、成果分析曲线；5结论与建议。第4节监测数据整理与分析监测结果分析获得一定数量的监测成果后，应进展变形
28、分析，以便更好地指点施工。监测全部终了后，应采用全部监测成果进展变形分析，总结出基坑变形的规律和特点，也为今后的基坑监测积累阅历。变形分析应充分结合工程施工过程中出现的各种详细情况，结合监测人员所作的监测日记。第4节监测数据整理与分析基准点、任务基点的稳定性分析为了检查基准点本身的稳定性，可将基准点构成简单的网形，定期进展复测检查；必要时根据复测平差成果，采用统计检验方法进展基准点的稳定性分析。 第4节监测数据整理与分析5 基坑监测实例变形监测与变形分析第八章基坑工程施工监测第八章基坑工程施工监测工程概略某大学校园新建教科研综合大楼，高13层，地下2层，基坑长约63m，宽约35m，开挖深约9m
29、。基坑主要采用钻孔灌注桩加钢支撑作为挡土构造，采用深搅桩作为止水帷幕；该基坑工程北邻一条主干道，西侧有两幢多层住宅，南面是停车场房和物理楼，东侧为配电房和教学楼。基坑开挖必然会对基坑围护构造、周边临近建筑物、道路等产生一定的影响，在基坑施工阶段进展平安监测，便于掌握施工区的动态变化，及时发现不平安要素，合理安排和调理施工流程，减少经济损失及不利的社会影响。第5节基坑监测实例监测点布置略图第5节基坑监测实例监测方法桩顶程度位移监测采用SET 210全站仪极坐标法进展观测。周围建筑物沉降监测采用二等水准进展观测，尽能够构成闭合水准道路，所用仪器为NI007自动安平水准仪和配套的铟钢水准标尺。深层程度位移监测采用BC-1型应变式测斜仪 。轴力变化监测采用XP98型振弦式应力计。 第5节基坑监测实例E1、E2、E3点的程度位移时程曲线第5节基坑监测实例D4、D5点的沉降时程曲线第5节基坑监测实例CX3测斜管深层程度位移过程线第5节基坑监测实例
