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只看楼主倒序阅读使用道具楼主发表于: 2008-06-06

深基坑监测的基本概念

1 引言

随着城市建设的发展，上海市区的地价日趋昂贵。向空中求发展、向地下深层要土地便成了建筑商追求经济效益的常用手段。在建筑工程市场上，三层的地下室已是司空见惯，随之而来的基坑施工的开挖深度也从最初的5～7m发展到目前最深已达15m，地铁的深度更是超过了15m。从80年代以来，我国从深圳的第一座深基坑设计施工至今，已积累了丰富的理论和实践经验。当初深度达到5m的就被定义为深基坑，而今天，可被定义为深基坑的深度则应为7m以上。由于地下土体性质、荷载条件、施工环境的复杂性，单单根据地质勘察资料和室内土工试验参数来确定设计和施工方案，往往含有许多不确定因素，尤其是对于复杂的大中型工程或环境要求严格的项目，对在施工过程中引发的土体性状、环境、邻近建筑物、地下设施变化的监测已成了工程建设必不可少的重要环节。当前，基坑监测与工程的设计、施工同被列为深基坑工程质量保证的三大基本要素。

运用常规测量手段搞变形监测，在上海测绘院已有悠久的历史了，并在道路、管线、建筑物的沉降、位移监测方面积累了丰富的经验。但在今天，非表面的沉降、位移监测已发展成为深基坑监测的主要内容。再停留在用常规的测量手段搞监测，在基坑监测市场中已占不到份额了。本文就深基坑监测的技术要点作一点介绍，为我院重返监测市场作点努力。

2 深基坑监测的意义

深基坑的理论研究和工程实践告诉我们，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。对于复杂的大中型工程或环境要求严格的项目，往往难从以往的经验中得到借鉴，也难以从理论上找到定量分析、预测的方法，这就必定要依赖于施工过程中的现场监测。首先，靠现场监测提供动态信息反馈来指导施工全过程，并可通过监测数据来了解基坑的设计强度，为今后降低工程成本指标提供设计依据。第二，可及时了解施工环境——地下土层、地下管线、地下设施、地面建筑在施工过程中所受的影响及影响程度。第三，可及时发现和预报险情的发生及险情的发展程度，为及时采取安全补救措施充当耳目。

3 深基坑监测的内容

深基坑施工，必须要有一定的围护结构用以挡土、挡水。围护设施必须安全有效。浅基坑的围护结构以前常用的是钢板桩或混凝土板桩；深基坑则大多采用现场浇灌的地下连续墙结构或排桩式灌注桩结构，并配以混凝土搅拌桩或树根桩止水。开挖时，坑内必须抽去地下水，7~15m深的基坑，中间必须配二到三道水平支撑，水平支撑采用钢管式结构或钢筋混凝土结构。围护结构必须安全可靠，并能确保施工环境稳定。从经济角度来讲，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方案。

以下内容是监测目前能够做到的也是应该做到的项目：

(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。

4 测点的布设

测点布设合理方能经济有效。监测项目的选择必须根据工程的需要和基地的实际情况而定。在确定测点的布设前，必须知道基地的地质情况和基坑的围护设计方案，再根据以往的经验和理论的预测来考虑测点的布设范围和密度。

原则上，能埋的测点应在工程开工前埋设完成，并应保证有一定的稳定期，在工程正式开工前，各项静态初始值应测取完毕。沉降、位移的测点应直接安装在被监测的物体上，只有道路地下管线若无条件开挖样洞设点，则可在人行道上埋设水泥桩作为模拟监测点，此时的模拟桩的深度应稍大于管线深度，且地表应设井盖保护，不止于影响行人安全；如果马路上有管线设备(如管线井、阀门等)的话，则可在设备上直接设点观测。

测斜管(测地下土体、围护桩体的侧向位移)的安装：测斜管应根据地质情况，埋设在那些比较容易引起塌方的部位，一般按平行于基坑围护结构以20~30m的间距布设；围护桩体测斜管应在围护桩体浇灌混凝土时放入；地下土体测斜管的埋设须用钻机钻孔，放入管子后再用黄砂填实孔壁，用混凝土封固地表管口，并在管口加帽或设井框保护。测斜管的埋设要注意十字槽须与基坑边垂直。

基坑在开挖前必须要降低地下水位，但在降低地下水位后有可能引起坑外地下水位向坑内渗漏，地下水的流动是引起塌方的主要因素，所以地下水位的监测是保证基坑安全的重要内容；水位监测管的埋设应根据地下水文资料，在含水量大和渗水性强的地方，在紧靠基坑的外边，以20~30 m的间距平行于基坑边埋设，埋设方法与地下土体测斜管的埋设相同。

分层沉降管的埋设也与测斜管的埋设方法相同。埋设时须注意波纹管外的铜环不要被破坏；一般情况下,铜环每1m放一个比较适宜。基坑内也可用分层沉降管来监测基坑底部的回弹，当然基坑的回弹也可用精密水准测量法解决。

土压力计和孔隙水压力计，是监测地下土体应力和水压力变化的手段。对环境要求比较高的工程，都须安装。孔隙水压力计的安装，也须用到钻机钻孔，在孔中可根据需要按不同深度放入多个压力计，再用干燥粘土球填实，待粘土球吸足水后，便将钻孔封堵好了。土压力计要随基坑围护结构施工时一起安装，注意它的压力面须向外；并根据力学原理，压力计应安装在基坑的隐患处的围护桩的侧向受力点。这两种压力计的安装，都须注意引出线的编号和保护。

应力计是用于监测基坑围护桩体和水平支撑受力变化的仪器。它的安装也须在围护结构施工时请施工单位配合安装，一般选方便的部位，选几个断面，每个断面装二只压力计，以取平均值；应力计必须用电缆线引出，并编好号。编号可购置现成的号码圈，套在线头上，也可用色环来表示，色环编号的传统习惯是用黑、棕、红、橙、黄、绿、蓝、紫、灰、白分别代表数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9。

测点布设好以后，必须绘制在地形示意图上。各测点须有编号，为使点名一目了然，各种类型的测点要冠以点名，点名可取测点的汉语拼音的第一个字母再拖数字组成，如应力计可定名为：YL一1，测斜管可定名为：CX一1，如此等等。

5 数据观测

根据经验知道，基坑施工对环境的影响范围为坑深的3~4倍，因此，沉降观测所选的后视点应选在施工的影响范围之外；后视点不应少于二点。沉降观测的仪器应选用精密水准仪，按二等精密水准观测方法测二测回，测回校差应小于±lmm。地下管线、地下设施、地面建筑都应在基坑开工前测取初始值。在开工期问，应根据需要不断测取数据，从几天观测一次到一天观测几次都可以；每次的观测值与初始值比较即为累计量，与前次的观测数据相比较即为日变量。根据公认的数据，日变量大于3mm，累计变量大于10mm即应向有关方面报警。

位移监测点的观测一般最常用的方法是偏角法．同样，测站点应选在基坑的施工影响范围之外。外方向的选用应不少于3点，每次观测都必须定向，为防止测站点被破坏，应在安全地段再设一点作为保护点，以便在必要时作恢复测站点之用。初次观测时，须同时测取测站至各测点的距离，有了距离就可算出各测点的秒差，以后各次的观测只要测出每个测点的角度变化就可推算出各测点的位移量。观测次数和报警值与沉降监测相同。当然也可用坐标法来测取位移量。

地下水位、分层沉降的观测，首次必须测取水位管管口和分层沉降管管口的标高。从而可测得地下水位和地下各土层的初始标高。在以后的工程进展中，可按需要的周期和频率，测得地下水位和地下各土层标高的每次变化量和累计变化量。地下水位和分层沉降的报警值，应由设计人员根据地质水文条件来确定。

测斜管的管口必须每次用经纬仪测取位移量，再用测斜仪测取地下土体的侧向位移量，再与管口位移量比较即可得出地下土体的绝对位移量。位移方向一般应取直接的或经换算过的垂直基坑边方向上的分量。应力、水压力、土压力的变量的报警值同样由设计人员确定。

监测数据必须填写在为该项目专门设计的表格上。所有监测的内容都须写明：初始值、本次变化量、累计变化量。工程结束后，应对监测数据，尤其是对报警值的出现，进行分析，绘制曲线图，并编写工作报告。因此，记录好工程施工中的重大事件是监测人员必不可少的工作。

6 结束语

监测工程是一项竞争颇为激烈的项目。特别是上海，由于房产市场仍较兴旺，监测有一定的市场，尽管深基坑在我国也有十多年的施工历史，但至今并末形成一定的理论规范，设计者的依据仍然都是地质勘探资料和室内土工试验参数，再用经典力学理论来推算设计指标；其中，一方面是，复杂的地下环境被理想化和模式化了；另一方面，为了工程安全，各类设计安全指标往往取得很大，这样，就大大加大了工程的投资。所以，好的设计方案，把指标取值定位在临界点上，在施工中，再靠监测的动态信息反馈来保证施工安全；这样的方案，应该讲是最经济有效的。然而，目前的建筑市场上的投资者并不都理解这一点。他们往往拉掉监测或减少监测内容和次数来降低自己的投资支出。名符其实的抓了芝麻丢了西瓜。

由于上海的施工环境太复杂，各类基坑施工大小问题经常发生，特别是深基坑施工，保险系数定得再大，现场问题还是防不胜防。广东路“沧洲大厦”基坑的塌方给整个上海建筑市场敲响了警钟。上海市建委针对此事又一次对深、浅基坑的施工作了明确规定：深基坑的设计方案必须请市建科委组织专家评审，在基坑施工期间必须请有资质的第三方进行监测；监测数据必须由监测单位直接寄送各有关单位，日变量大于3mm，累计变量大于l0 mm时，报告上必须加盖红色报警章。

任何有监测资质的第三方，都在监测市场上进行着激烈的竟争。上海市测绘院曾在监测市场上有着几十年的常规监测的经验，但由于长期缺少参与监测技术市场的同步发展，对深基坑的监测技术基本是个空白，更缺少一定的资料结累和技术总结。本文的粗浅论述，仅旨在起点抛砖引玉的作用。

深基坑施工中的工程测量

作者：未知文章来源：网络点击数：940 更新时间：2005-11-27

当前，基坑支护设计尚无成熟的方法用以计算基坑周围的土体变形，施工中通过准确及时的监测，可以指导基坑开挖和支护，有利于及时采取应急措施，避免或减轻破坏性的后果。

基坑支护监测一般需要进行下列项目的测量：（1）监控点高程和平面位移的测量；（2）支护结构和被支护土体的侧向位移测量；（3）基坑坑底隆起测量；（4）支护结构内外土压力测量；（5）支护结构内外孔隙水压力测量；（6）支护结构的内力测量；（7）地下水位变化的测量；（8）邻近基坑的建筑物和管线变形测量等。

1深基坑施工监测的特点

1.1时效性

普通工程测量一般没有明显的时间效应。基坑监测通常是配合降水和开挖过程，有鲜明的时间性。测量结果是动态变化的，一天以前（甚至几小时以前）的测量结果都会失去直接的意义，因此深基坑施工中监测需随时进行，通常是1次/d，在测量对象变化快的关键时期，可能每天需进行数次。

基坑监测的时效性要求对应的方法和设备具有采集数据快、全天候工作的能力，甚至适应夜晚或大雾天气等严酷的环境条件。

1.2高精度

普通工程测量中误差限值通常在数毫米，例如60m以下建筑物在测站上测定的高差中误差限值为2.5mm，而正常情况下基坑施工中的环境变形速率可能在0.1mm/d以下，要测到这样的变形精度，普通测量方法和仪器部不能胜任，因此基坑施工中的测量通常采用一些特殊的高精度仪器。

1.3等精度

基坑施工中的监测通常只要求测得相对变化值，而不要求测量绝对值。例如，普通测量要求将建筑物在地面定位，这是一个绝对量坐标及高程的测量，而在基坑边壁变形测量中，只要求测定边壁相对于原来基准位置的位移即可，而边壁原来的位置（坐标及高程）可能完全不需要知道。

由于这个鲜明的特点，使得深基坑施工监测有其自身规律。例如，普通水准测量要求前后视距相等，以清除地球曲率、大气折光、水准仪视准轴与水准管轴不平行等项误差，但在基坑监测中，受环境条件的限制，前后视距可能根本无法相等。这样的测量结果在普通测量中是不允许的，而在基坑监测中，只要每次测量位置保持一致，即使前后视距相差悬殊，结果仍然是完全可用的。

因此，基坑监测要求尽可能做到等精度。使用相同的仪器，在相同的位置上，由同一观测者按同一方案施测。

2基坑测量中的仪器

适应基坑监测的上述内容和特点，具体测量中采用了很多新型的测量仪器，本文结合作者在河南参与的工程实例，介绍磁性深层沉降仪和测斜仪等设备。这些新的设备及其技术特点是传统的工程测量不能涵盖的。

2.1深层沉降仪

深层沉降仪是用来精确测量基坑范围内不同深度处各土层在施工过程中沉降或隆起数据的仪器。它由对磁性材料敏感的探头和带刻度标尺的导线组成。当探头遇到预埋在预定深度钻孔中的磁性材料圆环时，沉降仪上的蜂鸣器就会发出叫声。此时测量导线上标尺在孔口的刻度以及孔口的标高，即可获得磁性环所在位置的标高。通过对不同时期测量结果的对比与分析，可以确定各土层的沉降（或隆起）结果。

深层沉降观测过程分为井口标高观测和场地土深层沉降观测两大部分。井口标高观测按常规光学水准观测方法进行。以下介绍作者在工程实际中使用的加拿大RockTest公司产R-4型磁性沉降仪，其刻度划分为1mm，读数分辨精度为0.5mm。

2.1.1磁性沉降标的安装

（1）用钻机在场地中预定位置钻孔（实际布设孔位时要注意避开墙柱轴线）。根据各个测点的不同观测目的，考虑到上部结构的重量分布及结构形式以及实际土压力影响深度，综合取定各孔深尺寸及沉降标在孔中的埋设位置。

（2）用PVC塑料管作为磁性探头的通道（称为导管），导管两端设有底盖和顶封。将第一个磁性圆环安装在塑料管的端部，放入钻孔中。待端部抵达孔底时，将磁性圆环上的卡爪弹开；由于卡爪打开后无法收回，故这种磁性环是一次性的，不能重复使用，安装时必须格外小心。

（3）将需安装的磁性圆环套在塑料管上，依次放大孔中预定深度。确认磁性环位置正确后，弹开卡爪。测量点位要综合考虑基底压力影响深度曲线和地质勘探报告中有关土层的分布情况。

（4）固定探头导管，将导管与钻孔之间的空隙用砂填实。

（5）固定孔口，制作钢筋混凝土孔口保护圈。

（6）测量孔口标高3次，以平均值作为孔口稳定标高。测量各磁性圆环的初始位置（标高）3次，以平均值作为各环所在位置的稳定标高。

2.1.2磁性沉降标的测量

（1）在深层沉降标孔口做出醒目标志，严密保护孔口。将孔位统一编号，以与测量结果对应。

（2）根据基坑施工进度，随时调整孔口标高。每次调整孔口标高前后，均须分别测量孔口标高和各磁性环的位置。

（3）每次基坑有较大的荷载变化前后，亦须测量磁性环位置。

2.2测斜仪

测斜仪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，可以用来测量单向位移，也可以测量双向位移，再由两个方向的位移求出其矢量和，得到位移的最大值和方向。本文介绍加拿大RockTest公司产RT-20MU型测斜仪，其仪器标称精度为±6mm/25m，探头精度为±0.1mm/0.5m。

2.2.1测斜管的埋设

（1）在预定的测斜管埋设位置钻孔。根据基坑的开挖总深度，确定测斜管孔深，即假定基底标高以下某一位置处支护结构后的土体侧向位移为零，并以此作为侧向位移的基准。

（2）将测斜管底部装上底盖，逐节组装，并放大钻孔内。安装测斜管时，随时检查其内部的一对导槽，使其始终分别与坑壁走向垂直或平行。管内注入清水，沉管到孔底时，即向测斜管与孔壁之间的空隙内由下而上逐段用砂填实，固定测斜管。

（3）测斜管固定完毕后，用清水将测斜管内冲洗干净，将探头模型放入测斜管内，沿导槽上下滑行一遍，以检查导槽是否畅通无阻，滚轮是否有滑出导槽的现象。由于测斜仪的探头十分昂贵，在未确认测斜管导槽畅通时，不允许放入探头。

（4）测量测斜管管口坐标及高程，做出醒目标志，以利保护管口。现场测量前务必按孔位布置图编制完整的钻孔列表，以与测量结果对应。

2.2.2土体水平位移测量

（1）连接探头和测读仪。当连接测读仪的电缆和探头时，要使用原装扳手将螺母接上。检查密封装置、电池充电情况（电压）及仪器是否能正常读数。当测斜仪电压不足时必须立即充电，以免损伤仪器。

（2）将探头插入测斜管，使滚轮卡在导槽上，缓慢下至孔底以上0.5m处。注意不要把探头降到套管的底部，以免损伤探头。测量自下而上地沿导槽全长每隔0.5m测读一次。为提高测量结果的可靠度，每一测量步骤中均需一定的时间延迟，以确保读数系统与环境温度及其他条件平稳（稳定的特征是读数不再变化）。若对测量结果有怀疑可重测，重测的结果将覆盖相应的数据。

（3）测量完毕后，将探头旋转180°，插入同一对导槽，按以上方法重复测量，前后两次测量时的各测点应在同一位置上；在这种情况下，两次测量同一测点的读数绝对值之差应小于10%，且符号相反，否则应重测本组数据。

（4）用同样的方法和程序，可以测量另一对导槽的水平位移。

（5）侧向位移的初始值应取基坑降水之前，连续3次测量无明显差异之读数的平均值。

（6）观测间隔时间通常取定为3d。当侧向位移的绝对值或水平位移速率有明显加大时，必须加密观测次数。

（7）RT-20MU型测斜仪配有RS-232接口，可以与微机相连，将系统设置与测量数据在微机与测斜仪之间传输。RockTest公司还开发有Acculog-X2000软件系统，可以自动解释测量数据，完成分析与绘图输出等内业工作。

3讨论

深基坑施工中测量的目的和特点与普通工程测量遇然不同，其测量的方法和设备与传统的测量也完全不同。其中重要的测量设备除深层沉降仪与测斜仪外，还有振弦式钢筋应力计、土压力盒、孔隙水压力计等，分别适用于不同的专门需求。
基坑围护管线及相邻建筑物监测报告

作者：ww1 文章来源：网络点击数：618 更新时间：2005-11-6

一、工程概括

上海浦东新区卫生防病中心位于浦东新区张扬路居家桥路交汇处。本工程基坑为长方形基坑，长约50米，基坑开挖宽度约为30米，平面面积1500平方米，基坑开挖深度4-5.6米.

在本基坑西南北三面围护采用700直径双排搅拌桩为基坑的挡土止水结构;为加强基坑开挖时围护结构的稳定性,设计设置水平向角支撑系统.

根据我方实地调查得知(甲方未提供居家桥路和张扬路上的管线资料),居家桥路上基坑有上下水管各一条,通信光缆一条,张扬路上临近基坑除有地下管线外,还有人防工事一条.

因基坑井点降水、基坑开挖对周围环境和围护结构本身存在不可避免的影响,所以在井点降水、基坑开挖和地下结构施工过程中围护结构本身临近建筑物和临近道路上的地下管线可能会产生一定的变化，为了能够随时掌握其变化情况，为施工和设计提供重要信息，必要时采取一定的技术措施，以保证将影响降低到最低和施工的顺利进行，受浦东新区卫生防病中心筹建处的委托，上海中煤物探测量有限公司自2001年10月21日-2001年12月20 日，对基坑围护结构本身、临近建筑物和临近地下管线的位移与沉降情况进行监测。

二、监测任务及内容：

根据有关规范和甲方的要求，结合现场实际情况，具体监测内容如下：

1、基坑东侧钢板桩外土体变形监测（即土体侧斜）

2、围护墙顶水平位移与沉降检测

3、临近建筑物的沉降检测

4、临近地下管线的水平位移与沉降监测

三、监测报告编制依据

1、《城市测量规范》DJJ8-85

2、《上海市岩土工程勘察规范》DGJ08-37-84

3、基坑围护设计方案

四、监测方法及监测点的布设

1、基坑东侧钢板桩外土体变形监测（即土体测斜）

采用航天工业部三十三研究所生产的CX-03型应变式数显测斜仪，仪器精度为±0.01毫米，具现场采集自动存储，微机处理自动整理功能。

测斜管置于基坑东侧钢板外距钢板桩0.4米的土体内，沿基坑东侧钢板桩布设3个孔（T1-T3），具体位置详见附图。测斜管长度为6米，测斜纵向观测每0.5米一个点。

2、围护墙顶水平位移与沉降检测：

墙体沉降监测采用苏州产DSZ2自动安平水准仪配2米铟钢标尺施测，精度达±0.01毫米。建立独立高程系统，按《中华人民共和国国家标准工程测量规范》以二等水准观测的技术标准进行观测。线路布设采用闭合线路和附和线路。

本工程水平位移监测使用苏州产J2型光学经纬仪（精度为±2秒），采用视准线法进行水平位移观测。在距离施工现场且不受施工影响的地方做一个基准点，对所布设的水平位移点采用移动战标法进行观测，从而测出各点水平位移值。

在围护墙顶（即压顶梁）西、南、北三面每隔10米布设一个点，共计布设15个水平位移与沉降监测点（Q1-Q15），监测点用沉降监测专用圆帽钉固定在压顶梁上，因基坑东侧钢板桩上无法作点，所以在基坑外距钢板桩1.5米处布设G1,G2两点作为沉降观测点,观测点用1米长的22mm钢筋打入地下,上端用水泥加固稳妥,具体位置见图.

3 临近建筑物的沉降

根据现场实际情况,为保护已建临近建筑物的安全,拟对场地西侧名人花园的一幢多层楼房进行沉降观测,根据现场实际情况,共布设6个监测点(J1-J6).具体位置见图.

4 临近地下管线的水平位移与沉降监测

根据现场实际情况,在居家桥路和张扬路口上沿与基坑平行方向每隔10米布设1个监测点,共布设6个监测点 (L1-L8).具体位置见图.

所有监测点在基坑开挖前于2001年10月21日-22日进行原始数据的测试，即为初始值，初始值以三同法进行连续三次测量，取三次观测数值的平均值为初始值。

五、监测精度及精度

沉降观测依据《中华人民共和国精密测量规范》二等标准执行。采用闭合导线和附和导线施测的方法。

土体变形（侧斜）监测根据有关规范及仪器精度和测试要求进行。

所有仪器在进场前必须认真检验，反复校核，如有问题应立即修理并校正，否则不得使用。

监测初始值均以三次测试的稳定值取其中数确定。

六、监测工作量和时间：

一）监测工作量

1）土体变形监测（即土体侧斜） 3孔

2）围护墙顶水平位移与沉降监测 17点

3）临近建筑物的沉降监测 6点

4）临近地下管线的水平位移与沉降监测 9点

二）监测时间：

本次监测工作于2001年10月21日开始，2001年12月20日结束，历时2个月。

1、土体变形监测（即土体测斜）： 43次

2、围护墙顶水平位移与沉降监测 43次

3、临近建筑物的沉降监测 43次

4、临近地下管线的水平位移与沉降监测 43次

七、监测数据分析

为期2个月的监测工作顺利的结束了。从工作成果上看，本次监测，达到了预期的目的，从监测数据上看，围护墙顶和临近建筑物和地下管线均十分稳定，未出现异常数据和现象，分析原因，主要是围护结构施工质量好，开挖施工进度快，整个基坑施工过程中在我方及时提供的监测数据的前提下，现场施工负责人员作到心中有数，安全施工。