深基坑施工监测技术.docx
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深基坑施工监测技术
镇江万达广场
十项新技术应用总结之11
深基坑施工监测技术
二0一一年八月
一、工程简况
镇江万达广场位于镇江市润州区，地处庄泉路东侧，庄泉东路西侧，北府路北侧，黄山南路西。
镇江万达广场地块总面积约为8万平方M，总建筑面积约38.88万平方M，地上面积约30万平方M，地下面积约8.88万平方M，分为写字楼、公寓、商业及酒店等。
公寓由3栋酒店式公寓和商业用房组成，其中公寓31层，面积7.47万平方M，框剪结构；商业用房2—3层，面积4.17万平方M，结构埋深约4M；商务区由2栋写字楼及购物广场构成，2栋写字楼26层，面积5.07万平方M，均为框剪结构；裙房购物广场5层，面积8.57万平方M，框架结构，结构埋深约10M。
酒店区由五星级酒店及商务酒店和独立酒楼及裙房组成，五星级酒店主楼20层，主楼面积为2.14万平方M，酒店裙房为4层，面积1.41万平方，地下二层，商务酒楼为9层，0.78万平方M，独立酒楼为5层，面积为0.42万平方。
整体地下室为两层，局部一层，面积约8.88万平方M。
以上拟建工程基坑面积约为54840平方M左右，周长约为1173.8M。
基坑开挖深度在4.5到13.7M之间不等，基坑南侧采用悬臂桩的支护形式，基坑北侧采用放坡土钉和支护桩加两层锚索相结合的支护桩形式，桩间挂网喷浆。
两侧采用排桩加两层支撑的支护形式，两侧CD、CM、NO及PQ段采用自然放坡的支护形式，其余两段均采用放坡支护形式。
二、监测目的、依据、原则
2.1监测目的
在基坑开挖期间，随着取土的深入，围护结构由于受到土压力和周围道路动载力作用，会产生比较明显的变形。
如果超过一定的范围，会引起基坑的倒塌和对周围道路及管线的破坏。
因此应对基坑在开挖期间进行必要的监测，及时提供基坑及周围附属物的变形数据，指导施工的顺利进行，保证施工的安全。
2.2监测依据
序号
名称
编号
1
工程测量规范
GB50026-2007
2
建筑变形测量规范
JGJ/T8-2007
3
建筑基坑支护技术规程
JGJ120-99
4
建筑基坑工程监测技术规范
GB50497-2009
5
岩土工程勘察规范
GB50021-2001
6
精密工程测量规范
GB/T15314-94
7
建筑地基基础设计规范
GB50007-2002
8
国家一、二等水准测量规范
GB12897-2006
9
招标文件要求
2.3监测原则
基坑开挖是基坑卸荷过程。
由于卸荷而引起坑底土体产生以向上为主的位移，同时也引起围护墙在两侧压力差的作用下而产生的水平方向位移和因此产生的墙外侧土体的位移，基坑变形包括维护墙的变形坑底隆起及基坑周围地层位移等，加强基坑在开挖期间的监测工作可以保证基坑及周围附属设施的安全，并可合理地利用土体自身在基坑开挖过程中控制土体位移的潜力而达到保护环境的目的，根据本工程自身特点和现场施工的具体情况，监测方案按以下原则进行。
1、设置的监测内容及监测点必须满足本工程设计要求及各有关规范要求，并能客观全面反映工程施工过程中周围环境及基坑维护体系的变化情况。
2、监测过程中采用的方法、设备、频率，均应符合设计要求和有关规范要求，能及时、准确地提供监测数据，满足现代化、信息化施工要求。
3、检测对象应为本基坑在开挖期间所影响到的范围。
三、监测内容及代表照片
根据招标文件的内容要求，为确保基坑施工过程中的安全，结合本工程的特点和设计要求，本基坑施工监测要求内容如下表：
（附监测代表照片）
序号
内容
监测点数量
1
周边道路管线的位移与沉降监测
35
2
基坑支护桩的位移与沉降监测
48
3
深层水平位移观测
34
4
坑外水位监测
23
四、监测实施
4.1周围环境监测
沿基坑周边每25M左右、沿道路每15M左右布设一个沉降观测点。
监测采用精密水准测量，其基本方法为在施工影响区域外布设3个基准点，基准点必须牢固稳定，且构成一个基准网，通过对基准网监测，确定基准点高程，通过精密水准测量，将基准点的高程引测到各监测点上，从而得到各监测点的高程，根据监测点两次所监测高程之差即可得知监测点在这两次期间的沉降量。
4.2支护桩位移与沉降监测
在支护桩顶部每隔12—15M布设一个水平位移监测点，水平位移监测采用坐标法。
在远离基坑影响区域外设立3个一级基准点，构成平面三角网。
对三角网采用高精度全站仪进行观测。
并对观测数据采用平差软件进行严密平差处理，得到基准点的高精度坐标。
在上述监测点附近布二级监测工作基点，每次监测时，将全站仪架设在基准点上，测量出工作基点平面坐标，再根据工地通视情况将仪器架设在其中的任一个工作基点上，测得各监测点的平面直角坐标，通过两次观测所测得各监测点坐标之差即可得知这两次期间监测点的水平位移量。
4.3深层水平位移观测
深层水平位移监测是观测支护结构各深度的水平位移量，用以监测支护桩或土体的变形。
当测出支护结构在没有外界荷载作用下位移急剧增大则表示土体临近破坏。
其测量方法如下：
①、在预定位置钻孔埋设测斜管，管周用砂浆填充，测斜管内壁有两组互成90°的纵向导槽控制测试方位。
埋设时，应保证让一组导槽垂直于基坑边，另一组平行于基坑。
②、测试时测斜仪探头沿垂直于基坑边的一组导槽缓缓沉放到测斜孔底部，停留10分钟左右让测斜仪探头的温度与测斜孔中的水温一致，然后从测斜管底部自下而上每0.5M测读一次直至管口。
为提高测量精度，消除测量设备的系统误差，逐段正、反方向各测读一次，计算得到相对于铅垂位置的水平偏移量沿深度的分布。
并用全站仪测量孔口位移来校核测斜仪的测量值。
4.4坑外水位测量
按设计要求位置在基坑内外进行观察，采用电子水位计测量水位到管顶的距离，用水准测量的方法测出水位管顶高程，从而计算出水位高程。
五、测量精度
1、本次测量精度按二级变形测量等级要求执行，其精度指标要求如下表：
变形测
量级别
沉降观测
位移观测
观测点测站高差中误差（mm）
观测点坐标中误差（mm）
二级
±0.5
±3.0
2、水准观测主要技术要求如下：
等级
视线长度（m）
前后视距差（m）
累计视距差（m）
视线高度（m）
基辅分划读数差（mm）
基辅分划高差之差（mm）
闭合差（mm）
二
≤50
≤2.0
≤3.0
≥0.3
0.5
0.7
≤1.0
3、导线测量技术要求如下：
等
级
附合导线长度
（公里）
每边测距中误差（毫M）
平均边长
（M）
测角中误差
（"）
测距相对误中差
二
2.4
±15
250
±8
1/14000
六、仪器设备
精密水准测量使用日本索佳PL1或DS05精密水准仪，精度均可达±0.4mm/km，精确读数至0.1mm，估读至0.01mm。
标尺使用2.0m木质铟钢尺。
全站仪使用DNA1型，测角精度2″，测距精度2+2PPM。
深层水平位移观测使用精度为±10mm/50m的测斜仪，所有使用仪器均经质量技术监督站检定合格。
七、测量周期
基坑围护结构与周边道路及管线监测频率，预估如下：
序号
时段工程
开挖前
坑开挖期间
底板浇筑期间
1
周边环境
2次
1-2天一次
2-3天一次
2
基坑支护桩位移/沉降监测
2次
1-2天一次
2-3天一次
3
深度水平位移观测
2次
1-2天一次
2-3天一次
4
坑外水位监测
2次
1-2天一次
2-3天一次
上述测量频率为正常状况下的监测频率。
现场监测时需根据施工情况和监测数据变化速率及时调整监测频率。
超过警戒值时应根据具体情况及时调整监测时间间隔，以确保施工安全。
八、预警报告
1、周围道路及管线沉降预警值为15mm。
2、支护桩位移预警值为15mm，沉降值为20mm。
3、地下水位变化预警值为80mm/d。
达到预警值80%，应立即口头报告甲方监测人员，并在中间报告上作预警记号，达到预警100%时，除口头报告甲方、监理方外，还应写出书面报告和建议，当日面交甲方和监理方，并建议研究应急措施。
九、预防措施、应急措施以及质量安全措施
9.1预防措施
基坑工程施工，必须以缩短基坑暴露时间为原则，减少基坑的后期变形。
基坑开挖前应做好准备工作：
（1）控制场地施工用水；
（2）做好坑内降水，降水效果应满足设计要求；
（3）做好止水堵漏的准备工作；
（4）做好底板钢筋的加工工作，缩短底板施工时间；
（5）围护体系有渗漏时，必须及时采取有效的堵漏措施；
（6）基坑暴露后，必须及时铺筑垫层；
（7）严格控制基坑周边的超载。
在载重汽车频繁通过的地段应铺设走道或进行地基加固；
（8）控制在坡顶堆放弃物或其它荷载。
（9）保持坡体干燥并做好坡面和坡脚保护措施。
基坑周边防止地面水渗入。
当地面有裂缝出现时，必须及时用粘土或水泥砂浆封堵。
应采用分层有序挖土，不得超挖。
（10）位移观测和沉降观测必须按照要求进行观测，对基坑的变形情况及时进行记录和分析，一有异常及时进行处理。
9.2监控与预警措施
9.2.1监控措施
为了确保基坑安全，作到防范于未然，及时准确地信息化掌握基坑稳定状态，必须进行基坑稳定性监测，施工阶段工程部派专人对以下几方面进行观测与监控（同时将委托有资质的监测单位进行精确测量）：
（1）对基坑周边1.5H（H为基坑深度）范围内进行地面裂缝观测和基坑周边3H范围内建筑物、构筑物进行位变形观测（包括沉降与位移）。
（2）对基坑水平位移监测。
（3）对降水井点水位观测
9.2.2预警措施
（1）观测人员在发现安全隐患、基坑突变位移、地面裂缝的突然增大、周边建筑物的沉降或位移突变及周边地面的沉降等，及时上报工程部；
（2）工程部组织采取警戒疏散，及时调集紧急处理人员、物资。
（3）12小时内形成文字报告给相关部门，组织相关专业人员或专家进行研讨，并提出处理方案。
（4）加大监测频率或24小时跟踪监测。
9.2.3预警参数
在基坑开挖过程中，基坑顶部的侧向位移如超过支护设计提出的安全临界值时，应进行预警，密切加强观察、分析原因并及时对支护采取加固措施或必要时增用其它支护方法。
9.3应急措施
9.3.1物资准备
（1）现场准备草袋500条，随时保持与草袋供应商通讯联系，保证紧急需要时能及时供给；
（2）场地周边适当存土并随时与就近土场保持联系，保证紧急需要时及时拉土回填；
（3）随时保证与无缝钢管供应商或储存单位通讯联系，紧急需要时能及时提供斜支撑；
（4）施工现场储备空压机、电焊机、抽水泵及一定数量的脚手架管件等。
（5）现场配备发电机两台，并保证能应急时正常运转。
9.3.2紧急处理措施
A、坡面渗水处理
土方开挖后边坡出现渗水或漏水，对基坑施工带来不便，如渗漏严重时则往往会造成土颗粒流失，引起边坡面沉陷甚至围护结构坍塌。
在基坑开挖过程中，一旦出现渗水或漏水应及时采取以下措施：
对渗水量较小，不影响施工也不影响周边环境的情况，可采用坑底设沟排水的方法。
对渗水量较大，但没有泥砂带出，造成施工困难，而对周围影响不大的情况，可采用“引流-修补”方法。
即在渗漏较严重的部位先在边坡上水平（略向上）打入一根钢管，内径20～30mm，使管端插至边坡中端，由此将水从该管引出，后将管边边坡薄弱处用防水混凝土或砂浆修补封堵，从钢管流出来的地下水汇集并用泵排至污水井。
如出现第二处渗漏时，按上面方法再进行“引流-修补”。
如果引流出的水为清水，周边环境较简单或出水量不大，则不作修补也可，只需将引入基坑的水排出即可。
如止水帷幕渗漏水，则渗漏水量会较大，可将该处放坡土挖出，也也采用“引流-修补”进行处理，并用防水混凝土或砂浆修补封堵，待修补封堵的混凝土或砂浆达到一定强度后，再将钢管出水口封住，最后将挖出的土进行回填压实。
B、围护结构侧向位移或沉降过大
基坑开挖后，如位移过大，或位移发展过快，则往往会造成较严重的后果。
如发生这种情况，或环境条件发生变化等危险情况出现时，可采取下列措施：
第一步：
出现险情时采用及时回填土方或采用砂袋压坡，控制基坑边坡位移进一步扩大；
第二步：
增设斜支撑，对现有围护体系进行加固，采用基坑内设置锚墩，采用无缝钢管将围护桩与锚墩连接组成斜支撑体系。
C、降水井抽出浑水
在抽水过程中派专人巡视降水井抽水情况，如发现有浑水井，应及时停泵，检查周边地面情况与井的完整情况，待井外涌砂稳定后再开启泵抽水；如果涌砂不能稳定时，查出涌砂部位在槽底以下时，调整下泵深度，在涌砂面以上抽水，要是在槽底以上时，调整水泵深度时抽水无效，废井采取其他补救措施。
D、周边地下水变化过大
根据水位观测孔观测的水位变化情况，如发现基坑周边地下水位变化幅度较大时，开启回灌井点补充地下水。
9.4质量安全措施
1、所用仪器设备应经计量部门检定。
2、初始数据必须观测两次，取其平均值，以提高精度。
3、水准测量采用闭合水准路线进行观测。
4、原始记录不能随意涂改。
5、根据现场情况尽量做到固定仪器、固定人员、固定观测路线，以减少系统性误差。
6、每次观测后应及时进行数据处理，发现异常，立即进行分析，以保证观测数据的可靠准确。
7、各指标接近报警值时，及时预警。
8、协助做好测量标志的保护工作，使监测工作不受影响。
9、做好现场安全教育工作。
十、经济和社会效益以及应用体会
通过对深基坑施工监测技术的应用，大大加强了基坑安全性，节约了工程资金（约2.1万元），有效地减小了深基坑施工对周围建筑（构）物的影响。
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