基坑工程监测

基坑工程监测2本章主要内容监测方案设计监测仪器和方法监测资料分析实例3一、概述4基坑的用途高层建筑基础；城市地铁车站和区间隧道明挖；过江隧道；合流污水处理系统；过街通道和地下立交；……5基坑事故的形式1)围护体系崩溃，基坑大面积滑坡；2)支护结构过分倾斜，水平位移过大；3)支护结构和被围护土体达到破坏状态；4)基坑周边道路、地下管网设施变位、开裂和塌陷；5)基坑周边土体变形过大，邻近建(构)筑物倾斜、开裂，甚至倒塌；6)锚杆抗拉拔失效；7)地下水冲刷、管涌造成工程破坏；8)承受水头压力的防水结构发生超过容许的渗漏；9)基坑底回弹、隆起过大。6基坑事故的原因1.无法准确得到岩土体的物理力学指标；2.基坑周围复杂的施工环境；3.简化计算的假定与工程实际状况有着一定差别；4.支护结构施工质量的优劣；5.连续的降雨及暴雨；6.施工过程中的一些人为因素7基坑监测的目的确保基坑支护结构和相邻建筑物的安全；及时反馈，指导基坑开挖和支护结构的施工；检验设计计算理论、模型和参数的正确性；提高基坑工程设计和施工水平，积累工程经验。8规范的出台武汉市、广东省、上海市、深圳市、北京市、浙江省等地区相继出版了深基坑工程的地方标准：《上海基坑工程设计规程(DBJ08-61-97)》《深圳地区建筑深基坑支护技术规范(SJG05-96)》《地基基础设计规范(DGJ08-11-1999)》国家行业标准颁发实施，使我国深基坑工程的设计施工进入了规范化、标准化管理阶段。《建筑基坑工程技术规范(YB9258—97)》《建筑基坑支护技术规程(JGJ120—99)》《建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)》9深基坑支护结构10一、工程概况11二、监测方案的设计12监测方案制定步骤1）收集和阅读有关资料●综合平面图●工程地质勘察报告●围护结构和主体结构(±0.00以下部分)的设计图纸●围护施工组织设计●综合管线图等●相邻建筑物基础和结构的设计图纸2）现场踏勘3）拟定监测方案初稿，提交协调会议讨论，形成会议纪要4）根据会议纪要对监测方案初稿进行修改，形成正式监测方案13基坑工程监测方案设计的内容监测内容--测什么；监测方法和仪器--怎么测；施测部位和测点布置--测哪里；监测期限和频度--何时测；预警值及报警制度等实施计划--怎么办。141、监测内容有关规范确定:上海市《地基基础设计规范》(DGJ08-11-1999)国家行业标准《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120—99)15序号监测项目围护结构施工基坑开挖水泥土围护墙板式支护体系放坡开挖1围护墙(边坡)顶水平位移-○○○2围护墙(边坡)顶沉降-○○○3立柱沉降--○-4围护墙侧向位移-*○-5土体深层侧向位移-***6支撑或锚杆轴力--○-7基坑内外地下水位-○○○8孔隙水压力-**-9围护墙体土压力--*-10坑底隆起（回弹）--*-11裂缝监测邻近建筑物**○*12邻近地面****13邻近建筑物沉降○○○○14邻近地下管线水平、竖向位移○○○○上海市《地基基础设计规范》注：○必须监测；*选择监测；-不用监测16安全等级一级二级三级破坏后果很严重一般不严重重要性系数γ01.101.000.90监测项目支护结构水平位移○○○周围建筑物、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○*△土体分层竖向位移○*△支护结构界面上侧向压力*△△《建筑基坑支护技术规程》——基坑侧壁安全等级及重要性系数○应测；*宜测；△可测172、测点位置及其布置原则桩墙顶水平位移和沉降立柱沉降桩墙深层水平位移土体分层沉降土体回弹支撑轴力测点的布置锚杆拉力测点的布置围护桩墙的内力测点的布置坑外地下水位环境监测181）桩墙顶水平位移和沉降混凝土圈梁或压顶上；测点间距一般取为8-15m，变化较大处应适当加密；有支撑时布置在两根支撑的中间部位；阳角处应布置测点；有测斜管处；桩墙顶水平位移和沉降测点是合二为一的。192）立柱沉降立柱桩上方的支撑面上；多根支撑交汇处立柱；作施工栈桥处的立柱。203）桩墙深层水平位移在基坑每边上应布设1个测孔，布设在基坑边中部；较短的边可不布设，长边上应每隔30~40米布设1个；测孔一般应布设在两根支撑的中间部位；阳角处应布置测点；测斜管深度与围护桩墙同深度，并延伸至地表；沿深度每隔0.5米或1.0米测一点。214）土体分层沉降平面位置的布设参见桩墙深层水平位移的布设原则；测孔紧邻围护桩墙埋设；在各土层的分界面布设测点；在厚度较大土层中，土层中部增加测点。225）土体回弹基坑中央、特征变形点；距坑底边缘1/4坑底宽度处；方形、圆形基坑可按单向对称布点；矩形基坑可按纵横向布点，复合矩形基坑可多向布点；坑外测点布设在坑内测点延长线上，监测范围在2倍基坑深度。236）支撑轴力测点的布置●平面上：轴力最大的支撑；支撑间距最大处的支撑；受力较复杂的支撑；有代表性的支撑；混凝土支撑轴力监测截面应取支撑中部；钢支撑轴力监测截面应取支撑端部。●立面上：平面测点对应的每道支撑处都应测247）锚杆拉力测点的布置●平面上：拉力最大的锚杆；间距最大处的锚杆；平面形状较复杂处的锚杆；有代表性的锚杆；每道土层锚杆中至少测2根；锚杆长度、型式、穿越的土层不同时，每种情况至少测2根。●立面上：平面测点对应的每道锚杆处都应测。258）围护桩墙的内力测点的布置●平面上：弯矩最大处；支撑间距最大处；受力较复杂处；有代表性的地方；●立面上：弯矩最大处；反弯点位置；两道支撑（土锚）的跨中；内支撑及拉锚所在位置；各土层的分界面、配筋率改变处。269）坑外地下水位一般只要设置在止水帏幕以外即可；搅拌桩施工搭接；相邻建筑（构）物处；地下管线相对密集位置；管底标高一般在常年水位以下4～5m。2710）环境监测●建筑（构）物监测与建筑（构）物长期沉降观测点的布设原则一致；尽量利用建筑（构）物既有沉降观测点；在墙角、柱身、门边等外形凸出部位；能反映基础差异沉降处（与主楼交接处、基础差异缝处）。●地下管线监测听取管线主管部门的意见；有弯头和丁字形接头；每隔10~12米布设1个测点；管线越长，测点间隔可以放长；对变形敏感的部位，测点间距要变小；承接式接头每2～3个节度布设1个测点。环境监测包括对3倍基坑开挖深度范围内的建筑（构）物和地下管线的监测。283、监测期限与频率1）围护墙顶水平位移和沉降、围护桩墙深层水平位移监测频率：从开挖到浇筑完结构底板：1次/天；浇筑完结构底板到施工至±0.00：2～3次/周；各道支撑拆除后的3天到一周：1次/天。2）内支撑轴力和锚杆拉力监测频率从支撑和锚杆施作到全部支撑拆除：1次/天。293）土体分层沉降、回弹、水土压力、围护墙体内力监测频率：基坑每开挖其深度的1/5～1/4，测读2～3次或1～2次/周；在每道内支撑(或锚杆)施工间隔的时间内，测读2～3次或1～2次/周；开挖到设计深度到浇筑完结构底板，3～4次/周；浇筑完结构底板到全部支撑拆除，1～2次/周。4）地下水位监测频率从基坑开挖到浇筑完结构底板或整个降水期间：1次/天。305）环境监测频率围护桩墙和止水帷幕施工期间：1次/天（建筑物倾斜和裂缝：1～2次/周）；从开挖到浇筑完结构底板：1次/天；浇筑完结构底板到施工到±0.00：2～3次/周；各道支撑拆除后的3天到一周：1次/天；31几点说明：在基坑开挖前，取连续三次测量无明显差异时的测值为初读数；支撑（土锚）内等需随施工进度而埋设的元件，在埋设后读取初读数；埋设在土层中的元件（土压力盒、孔隙水压力计、测斜管和分层沉降环等）最好在基坑开挖一周前埋设；监测频率应随基坑状况、变化速率而作适当调整。324、预警值的确定预警值的确定依据：1）现行的相关规范、规程；2）设计计算预估值（围护结构和支撑轴力、锚杆拉力等）；3）各保护对象的主管部门提出的要求；4）经验类比、专家会议。33上海市和深圳市基坑设计规程——按基坑侧壁安全等级确定变形监控允许值变形速率的控制：一级工程：2mm/天；二级工程：3mm/天。注:H为监控开挖深度34深圳地区深基坑地下连续墙安全性判别标准F2上行适用于基坑旁无建筑物或地下管线，下行适用于基坑近旁有建筑物和地下管线。F6、F7上、中行与F2同，下行适用于对变形有特别严格的情况。35国家《建筑基坑工程技术规范》墙的纵向长度≤30m30～50m50m土层条件良好地基(0.005～0.01)H(0.010～0.015)H0.015H一般地基(0.015～0.02)H(0.02～0.025)H0.025H软弱地基(0.025～0.035)H(0.035～0.045)H0.045H重力式挡墙最大水平位移预估值H为监控开挖深度36上海地区相邻建筑物的基础倾斜允许值建筑物类别允许倾斜多层和高层建筑基础H≤24m0.00424mH≤60m0.00360mH≤100m0.002H100m0.0015高耸结构基础H≤20m0.00820mH≤50m0.00650mH≤100m0.005100mH≤150m0.004150mH≤200m0.003200mH≤250m0.002注：(1)H为建筑物地面以上高度；(2)倾斜是基础倾斜方向二端点的沉降差与其距离的比值。37经验类比值煤气管的沉降和水平位移：均不得超过10mm，每天发展不得超过2mm；自来水管的沉降和水平位移：均不得超过30mm，每天发展不得超过5mm；坑外水位下降：不得超过1000mm，每天发展不得超过500mm；立柱桩隆起或沉降：不得超过10mm，每天发展不得超过2mm；38位移时程曲线变形加速度小于0，则该工程是稳定的；变形加速度等于0，工程进入“定常蠕变”状态，须发出警告；变形加速度大于0，工程进入“危险状态”，须立即停工，进行加固。各种时程曲线、特征曲线发生明显转折点或突变点，也应引起重视。39预警制度达到报警值的80%时，在日报表上作预警记号，口头报告管理人员；达到报警值的100%时，在日报表上作报警记号，写出书面报告面交管理人员；达到报警值的110%时，在日报表上作紧急报警记号，写出书面报告外，通知主管工程师立即到现场调查，开现场会，研究应急措施。40三、监测仪器和方法基坑工程现场监测的内容分为两大部分，即支护结构本身和相邻环境。支护结构中包括围护桩墙、支撑、围檩和圈梁、立柱、坑内土层等五部分。相邻环境中包括相邻土层、地下管线、相邻房屋等三部分。41序号监测对象监测项目监测元件与仪器(一)围护结构1围护桩墙(1)桩墙顶水平位移桩墙顶沉降经纬仪水准仪(2)桩墙深层挠曲测斜仪(3)桩墙内力钢筋应力计、频率仪(4)桩墙上水土压力土压力盒、频率仪孔隙水压力计、频率仪2水平支撑支撑轴力（混凝土支撑）支撑轴力（钢支撑）钢筋应力计或应变计、频率仪或应变仪钢筋应变计或应变片、频率仪或应变仪3圈梁、围檩(1)内力钢筋应力计或应变计、频率仪或应变仪(2)水平位移经纬仪4立柱垂直沉降水准仪5坑底土层垂直隆起水准仪6坑内地下水水位钢尺，或钢尺水位计和水位探测仪基坑工程现场监测内容及所使用的元器件42(二)相邻环境7相邻地层(1)分层沉降分层沉降仪(2)水平位移经纬仪8地下管线(1)垂直沉降水准仪(2)水平位移经纬仪9相邻房屋(1)垂直沉降水准仪(2)倾斜经纬仪(3)裂缝裂缝监测仪10坑外地下水(1)水位钢尺，或钢尺水位计和水位探测仪(2)分层水压孔隙水压力计、频率仪431）观察和描述●围护结构和支撑体系的施工质量；●围护体系是否有渗漏水及其渗漏水的位置和渗漏量；●施工条件的改变情况；●坑边和支撑上的堆载的变化；●地表降水、施工用水的排放情况；●基坑周围的地面裂缝；●围护结构和支撑体系的工作失常情况；●邻近建筑物和构筑物的裂缝；●流土或局部管涌现象等；●施工进度与施工工况。442）围护墙顶沉降监测仪器：水准仪