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深基坑安全監(jiān)測技術(shù)及其應(yīng)用

文檔作者：何春保1 黃菊清2 徐醒華1 文檔來源： 1、東莞市樺業(yè)土木基礎(chǔ)工程有限公司 2、東莞市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年10月12日
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第9期
2008年9月
廣東土木與建筑
GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING
No．9
SEP 2懈
深基坑安全監(jiān)測技術(shù)及其應(yīng)用
何春保1 黃菊清2 徐醒華1
(1、東莞市樺業(yè)土木基礎(chǔ)工程有限公司 廣東東莞523129；2、東莞市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站 廣東東莞523076)
摘 要：基坑監(jiān)測在信息化施工中發(fā)揮著重要的作用，文中對目前主要采用的深基坑監(jiān)測方法進(jìn)行了較詳細(xì)的
介紹，并通過工程實(shí)例數(shù)據(jù)說明數(shù)據(jù)分析在基坑信息化施工中的重要性，供技術(shù)人員參考。
關(guān)鍵詞：深基坑：監(jiān)測：信息化施工
1 前言
隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的飛速發(fā)展．城市地下空
問的開發(fā)利用越來越多．基坑設(shè)計(jì)和施工水平也得
到了較大的提高 鑒于深基坑工程的復(fù)雜性和不確
定性．迄今為止深基坑工程還沒有成熟的理論基礎(chǔ)
和合理的計(jì)算模式．復(fù)雜的地質(zhì)條件又給選擇支護(hù)
結(jié)構(gòu)方案和合理設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇帶來一定的限制
在目前深基坑工程中．施工方案的不合理性和施工
經(jīng)驗(yàn)的不足．是導(dǎo)致深基坑丁程失效的重要原因 巖
土工程量測已成為深基坑施工中必不可少的手段．
信息化施工法的應(yīng)用．將從根本上改變?nèi)藗儗?
安全性的傳統(tǒng)認(rèn)識．有助于提高深基坑工程的安全
性．縮短施工時(shí)間和降低工程造價(jià)
2 基坑監(jiān)測的目的
2．1 為施工提供及時(shí)的反饋信息。
基坑開挖施工是分層分段進(jìn)行的．通過將施_[
監(jiān)測結(jié)果與預(yù)估值作比較．可驗(yàn)證原開挖施工方案
的正確性．或根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整施工參數(shù)．必要時(shí)采
取附加施T措施．以達(dá)到信息化施工的目的
2．2 作為設(shè)計(jì)與施工的重要補(bǔ)充手段
基坑工程設(shè)計(jì)與施工方案是設(shè)計(jì)人員對實(shí)體進(jìn)
行物理抽象．采取數(shù)學(xué)分析方法進(jìn)行定量預(yù)測計(jì)算，
加之以長期工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)而確定的．在很大程度上
反映了基坑的實(shí)際情況 但由于各個(gè)場地的地質(zhì)條
件不同．施工工藝和周邊環(huán)境存在差異．具體項(xiàng)目之
間千差萬別．設(shè)計(jì)計(jì)算未曾計(jì)入各種復(fù)雜因素．因此
必須依據(jù)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行局部修改或完善
l8
2-3 作為施工開挖方案修改的依據(jù)
根據(jù)監(jiān)測結(jié)果來判斷原施工方案是否安全和適
當(dāng)．必要時(shí)對其進(jìn)行調(diào)整．如減少日出土量、改變開
挖順序或采取加固排險(xiǎn)措施等．可以說監(jiān)測數(shù)據(jù)是
基坑提高施工安全度的至關(guān)重要的定量化依據(jù)
2．4 積累經(jīng)驗(yàn)以提高基坑工程設(shè)計(jì)和施工水平
就目前的技術(shù)水平而言．基坑工程的設(shè)計(jì)和施
工，對通常采用的力學(xué)分析、數(shù)值計(jì)算和室內(nèi)試驗(yàn)，
總是在不同程度上對客觀事物進(jìn)行了簡化或近似處
理．而現(xiàn)場監(jiān)測技術(shù)則客觀真實(shí)地反映了工程結(jié)構(gòu)
和環(huán)境相互關(guān)系 通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析．可以為今
后積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)
2．5 監(jiān)測數(shù)據(jù)也是解決法律糾紛的有力證據(jù)
在建筑物和地下管網(wǎng)密布的城市內(nèi)進(jìn)行基坑施
工．不可避免地對周邊環(huán)境造成影響．由此引起的法
律糾紛屢見不鮮．一份完整的監(jiān)測報(bào)告能為客觀公
正解決這些問題提供依據(jù)
3 監(jiān)測內(nèi)容與方法
3．1 基坑監(jiān)測的基本內(nèi)容
針對基坑側(cè)壁的安全等級．不同規(guī)范對基坑監(jiān)
測項(xiàng)目有不同的規(guī)定 一般監(jiān)測內(nèi)容由設(shè)計(jì)單位根
據(jù)具體情況選定 我國規(guī)范規(guī)定的基坑監(jiān)測項(xiàng)目詳
見文獻(xiàn)『3～4](略)
3．2 基坑監(jiān)測的基本要求
①監(jiān)測工作必須有計(jì)劃地進(jìn)行：②監(jiān)測數(shù)據(jù)必
須真實(shí)可靠和及時(shí)：③埋設(shè)在結(jié)構(gòu)中的監(jiān)測元件應(yīng)
盡量減少對結(jié)構(gòu)正常受力的影響．埋設(shè)水土壓力檢
測元件、測斜管和分層沉降管時(shí)應(yīng)注意回填土與巖
石介質(zhì)匹配：④采取多種方法，實(shí)行多項(xiàng)內(nèi)容的監(jiān)測
方案；⑤預(yù)先設(shè)定報(bào)警制度，報(bào)警值包括變形和內(nèi)力
2008年9月第9期 何春保等：深基坑安全監(jiān)測技術(shù)及其應(yīng)用 sEP 2oo8 No．9
的量值和變化速率；⑥監(jiān)測應(yīng)有完整的記錄表、數(shù)據(jù)
報(bào)表、圖形和曲線
3．3 基坑監(jiān)測的基本方法
(1)沉降監(jiān)測
采用重復(fù)精密水準(zhǔn)測量的方法進(jìn)行．一般是在建
筑物的外圍布設(shè)1條閉合水準(zhǔn)環(huán)線．再由水準(zhǔn)環(huán)中
的固定點(diǎn)測定監(jiān)測點(diǎn)的高程．這樣每隔一定周期進(jìn)
行一次精密水準(zhǔn)測量．求出各水準(zhǔn)點(diǎn)和沉降點(diǎn)的高
程平差值 某一沉降監(jiān)測點(diǎn)的沉降量即為首次觀測
求得的高程與本次復(fù)測求得的高程之差
(2)水平位移監(jiān)測
① 軸線法：沿要測量的基坑邊線設(shè)置1條視準(zhǔn)
線(如圖1)，兩 A C1 2 3?． D B
端設(shè)置工作基點(diǎn)廠—————]
A、B，并在直線 I I
邊上布設(shè)水 平位 圖1 視準(zhǔn)線的設(shè)置示意圖
移點(diǎn)．將軸線用經(jīng)緯儀投射到位移點(diǎn)旁邊．即可量取
位移點(diǎn)與軸線的垂距．兩次垂距的差值即為水平位
移量，該法方便直觀，但要求儀器架設(shè)在變形區(qū)外．
且測站與位移點(diǎn)不宜太遠(yuǎn)
② 小角法：視準(zhǔn)線小角法(如圖2)與軸線法相
類似．也是沿基坑
每一邊建立1條天
軸線(即以各固定
的方向)．通過測量
固定方向與測站至 圖2 小角法測量示意圖
位移點(diǎn)方向的小角變化△ ，并測得測站至位移的
距離 ，通過公式Ai=L．A ／p計(jì)算各觀測點(diǎn)的位
移量Ai。該法也要求儀器架設(shè)在變形區(qū)外．且測站
與位移點(diǎn)不宜太遠(yuǎn)
此外．還有觀測點(diǎn)設(shè)站法和前方交會法等．但因
相對繁瑣而應(yīng)用較少
(3)深層水平位移監(jiān)測
測量圍護(hù)結(jié)構(gòu)和土體在不同深度上的點(diǎn)的水平
位移，通常采用測斜儀進(jìn)行．測斜管在基坑開挖前埋
設(shè)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)和土體內(nèi) 放入測斜管內(nèi)的活動探頭
測出的量是各個(gè)不同量測段上測斜管的傾角 ．而
該分段兩端點(diǎn)(探頭下滑動輪作用點(diǎn)與上滑動輪作
用點(diǎn))的水平偏差可由測得的傾角用下式表示：
= 厶·sin
式中：△ 為第i量測段的水平偏差值(mm)；L 為
第i量測段的長度，常用的測斜儀多為500mm；妒 為
第i量測段的傾角
當(dāng)測斜管埋設(shè)足夠大時(shí)．管底可以認(rèn)為是位移
不動點(diǎn)．從管底上數(shù)第n量側(cè)段處測斜管的水平偏
差總量為：
= ΣA FΣL ·sinA
1 l
測斜管用于測量雙向位移時(shí)．由兩個(gè)方向的測
量值求出其矢量和．得出位移的最大值和方向
(4)土體分層沉降儀量測
土體分層沉降是指離地面不同深度處土層內(nèi)各
點(diǎn)的沉降或隆起．通常用磁性分層沉降儀量測 在基
坑開挖前預(yù)埋分層沉降管和鋼環(huán)．并測讀各鋼環(huán)的
起始標(biāo)高．與其在基坑施工開挖過程中測得標(biāo)高的
差值，即為各土層在施工過程中的沉降或隆起
(5)支撐內(nèi)力監(jiān)測
鋼筋混凝土圍護(hù)構(gòu)件的內(nèi)力或軸力監(jiān)測通常是
在其內(nèi)埋設(shè)鋼筋計(jì)．通過測定構(gòu)件受力鋼筋的應(yīng)力
或應(yīng)變．再根據(jù)鋼筋與混凝土共同作用和變形協(xié)調(diào)
條件等計(jì)算得到。鋼筋計(jì)有鋼弦式和電阻片式兩種．
分別用頻率計(jì)和電阻應(yīng)變儀測量。由于主鋼筋一般
沿混凝土結(jié)構(gòu)截面周邊布置．因此鋼弦式鋼筋應(yīng)力
計(jì)應(yīng)上下或左右對稱布置．或在矩形斷面的4個(gè)角
點(diǎn)處布置．由鋼筋計(jì)的拉力或壓力可以計(jì)算構(gòu)件內(nèi)
力．在室外溫度變化較大的季節(jié)還需注意溫差對監(jiān)
測結(jié)果的影響
(6)錨桿位移拉力監(jiān)測
采用錨桿軸力計(jì)監(jiān)測錨桿拉力的變化．鋼筋錨
桿可采用鋼筋應(yīng)力計(jì)和應(yīng)變計(jì)．其埋設(shè)方法與鋼筋混
凝土中的埋設(shè)方法相類似 在整個(gè)基坑開挖過程中．
每天宜監(jiān)測一次．并根據(jù)開挖進(jìn)度和監(jiān)測結(jié)果的變
化情況適當(dāng)增減 當(dāng)基坑開挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)．錨桿上
的荷載應(yīng)是相對穩(wěn)定的．如果每周荷載變化量大于錨
桿所受荷載的5％．就應(yīng)查明原因并采取適當(dāng)措施
(7)地下水監(jiān)測
采用鋼尺水位計(jì)量測．對于地下水位較高的水
位觀測井。也可用干的鋼尺直接插入水位觀測井．記
錄濕跡與管頂?shù)木嚯x．根據(jù)管頂高程即可計(jì)算地下
水位的高程，鋼尺長度需大于地下水位與孑L口間距
(8)地下管線變形監(jiān)測
對地下管線的監(jiān)測是對其進(jìn)行間接保護(hù)．主要
采用間接測點(diǎn)和直接測點(diǎn)兩種形式 間接測點(diǎn)常設(shè)
在管線的窯井蓋上．或管線軸線相對應(yīng)的地表．將鋼
筋直接打入地下，深度與管底一致作為標(biāo)記．但因測
點(diǎn)與管線之間存在介質(zhì)．與管線本身的變形有一定
差異．適用于人員與交通密集不宜開挖的地方．或設(shè)
19
2008年9月第9期 廣東土木與建筑 SEe 20o8 『0．9
防標(biāo)準(zhǔn)較低的場合 直接測點(diǎn)是通過埋設(shè)一些裝置
直接測讀管線的沉降．常用的方案有抱箍式和套筒
式測點(diǎn) 前者監(jiān)測精度較高．能測得管線的沉降和
隆起，但埋設(shè)時(shí)必須鑿開路面，并開挖至管線：后者
則簡單易行．特別是對于埋深較淺的管線，通過在地
面打金屬管線至管線頂部．再清除整理．可避免道路
開挖．但缺點(diǎn)是監(jiān)測精度較低
(9)土壓力與孔隙水壓力監(jiān)測
采用在量測位置上埋設(shè)土壓力傳感器來進(jìn)行監(jiān)
測，常用的土壓力盒有鋼弦式和電阻式等．選擇時(shí)應(yīng)
參照樁墻測點(diǎn)標(biāo)高水土壓力的計(jì)算預(yù)估值．選擇合
適的測試量程．以充分提高量測精度 土壓力盒實(shí)
測的壓力為土壓和孔隙水壓力的總和．應(yīng)扣除孔隙
水壓力及實(shí)測的壓力值才是實(shí)際的土壓力值 孔隙
水壓力量測結(jié)果可用于固結(jié)計(jì)算及有限應(yīng)力法的穩(wěn)
定性分析，在打樁、堆載預(yù)壓法地基加固的施工速度
控制，以及基坑開挖、沉井下沉和降水等引起的地表
沉降控制中具有十分重要的作用．其原因在于飽和
軟土粘土受荷后孔隙水壓力會發(fā)生變化．掌握其規(guī)
律就能及時(shí)采取措施．避免不必要的損失．孔隙水壓
力計(jì)可采用壓入法或鉆孑L法進(jìn)行埋設(shè)
4 基坑監(jiān)測頻率與控制標(biāo)準(zhǔn)
4．1 基坑監(jiān)測頻率
①監(jiān)測可由施工單位自測。并結(jié)合建設(shè)單位委
托的第三方監(jiān)測：⑦ 監(jiān)測須在支護(hù)施工前測得穩(wěn)定
的初值，且不少于2次：③ 由施T單位完成的自測。
必須按照規(guī)范要求．根據(jù)不同施工階段．結(jié)合基坑側(cè)
壁的安全等級，動態(tài)調(diào)整監(jiān)測頻率，詳見文獻(xiàn)[5]；
④第三方監(jiān)測視為委托方和設(shè)計(jì)要求．一般在開挖
卸載急劇階段的監(jiān)測頻率為2d～3d測一次．其余工
況下可延長5d～lOd：⑤ 當(dāng)結(jié)構(gòu)變形超過有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或
場地條件變化較大時(shí)．應(yīng)加密觀測，當(dāng)出現(xiàn)危險(xiǎn)事故
征兆時(shí)，應(yīng)連續(xù)進(jìn)行監(jiān)測
4．2 基坑變形的控制標(biāo)準(zhǔn)
基坑支護(hù)工程應(yīng)控制支護(hù)結(jié)構(gòu)和周圍土體的變
形．防止基坑變形過大而影響周圍環(huán)境、樁基和地下
室的施工．因此應(yīng)根據(jù)基坑安全等級和實(shí)際條件來
確定基坑變形的控制值和報(bào)警值．報(bào)警值為現(xiàn)場監(jiān)
測報(bào)警的標(biāo)準(zhǔn)，可取控制值的70％～80％。文獻(xiàn)『5]、
f6 1規(guī)定的支護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制值見表1
表1 規(guī)范規(guī)定的支護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制值
廣東省標(biāo)準(zhǔn)l5 廣州市標(biāo)準(zhǔn)[6]
安全 支護(hù)結(jié)構(gòu) 周圍 最大 與坑深
等級 水平位移 地面沉降 水平位移 (日)的
(mm) (mm) (mm) 比值
一級 O．oo2 且≤3O 0．0015 且≤20 30 0．0025
二級 0．004H且≤50 0．003H 且≤4O 50 0．004日
三級 0．025 且≤150 0．O2 且≤120 100 0．O2
5 工程實(shí)例
廣州金盛大廈基坑工程．施工期間在基坑周圍
設(shè)置了19個(gè)位移監(jiān)測點(diǎn)(WY01～WY19)和9個(gè)測
斜點(diǎn)(01 ～09 )。地面水平位移采用小角法監(jiān)測．結(jié)
果表明．隨著開挖順序的不同．各點(diǎn)位的水平位移相
差較大，對于開挖較早較快、深度大的位置，一般位
移較大．應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)監(jiān)測
測斜法獲得的基坑側(cè)向位移結(jié)果表明．大部分
基坑位移均為頂部大．8 兩孔出現(xiàn)中間數(shù)據(jù)大于頂
面數(shù)據(jù) 其原因是當(dāng)錨固力較大時(shí)．錨固點(diǎn)位移將較
穩(wěn)定．而由于一般錨固點(diǎn)的彎矩較大于靠近地面的
部分．因此當(dāng)預(yù)加的錨固力對點(diǎn)位的位移約束不是
足夠大時(shí)．一般錨固點(diǎn)的位移會稍大
6 結(jié)語
基坑監(jiān)測在信息化施工中發(fā)揮著重要的作用．
本文詳細(xì)介紹了目前基坑監(jiān)測的深基坑工程現(xiàn)場監(jiān)
測的主要內(nèi)容和方法．并對基坑丁程的具體監(jiān)測結(jié)
果進(jìn)行了分析評價(jià)．便于在基坑施工過程中對相關(guān)
數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析．通過監(jiān)測數(shù)據(jù)與原設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)情
況進(jìn)行對比．判斷現(xiàn)設(shè)計(jì)施工的合理性．必要時(shí)及早
調(diào)整施工方案．確保基坑施工安全
參考文獻(xiàn)
f1]吳小將，劉國彬等．基于深基坑工程測斜監(jiān)測曲線的地下
連續(xù)墻彎矩估算方法研究[J]．巖土工程學(xué)報(bào)，2005(9)
[2]黃克輝．基坑測斜觀測數(shù)據(jù)誤差分析方法研究[J]．上
海地質(zhì)．2005(1)
[3]GB 50021—2001 巖土工程勘察規(guī)范[S]
[4]JGJ 120—99 建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S]
[5]DBJ／T 15—2O一97(廣東省標(biāo)準(zhǔn)) 建筑基坑支護(hù)工程技
術(shù)規(guī)程fS] ’
[6]GJB 02—98 廣州地區(qū)建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)定[S]

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