第三章基坑工程监测

第六章基坑工程监测 6.1. 基坑监测的目的和内容 6.2 变形监测

6.3 土压力和孔隙水压力监测 6.4 支护结构的内力监测 6.5 监测警戒值与报警 6.6 监测期限与频率

基坑开挖的施工过程引起支护机构和土体的变形，如果支护结构内力和变形以及土体变形中的任一量值超过容许的范围，将造成基坑的失稳破坏或对周围的环境造成不利影响。所以在基坑施工过程中，在理论分析的指导下，对基坑支护结构、基坑周围的土体和相邻的建（构）筑物进行全面、系统的监测十分必要，通过监测才能

6.1 概述

对基坑工程自身的安全性和基坑工程对周围环境的影响程度有全面的了解，及早发现工程事故隐患，并能在出现异常情况时，及时调整设计和施工方案，并为必要的工程应急措施提供依据。

监测目的：

（1）、确保支护结构的稳定和安全，确保基坑周围建筑物、构筑物、道路及地下管线等的安全与正常使用。

（2）、指导基坑工程的施工。

（3）、验证基坑设计方法，完善基坑设计理论。 监测内容：

围护结构监测和周围环境监测。 6.1.1 基坑监测的内容

（1）、根据设计要求和基坑周围环境编制详细的监测方案，对基坑的施工过程开展有计划的监测工作；

（2）、监测数据的可靠性和真实性； （3）、监测数据的及时性；

（4）、警戒值的确定；

（5）、基坑监测资料的完整性，基坑监测应该有完整的监测记录，提交相应的图表、曲线和监测报告。

6.2 变形监测 变形监测的目的

通过对设置在场地内的观测点进行周期性的测量，求得格观测点坐标和高程的变化量，为支护结构和地基土的稳定性评价提供技术数据。

变形监测的内容

地面、邻近建筑物、地下管线和深层土体沉降监测；支护结构、土体、地下管线水平位移监测。

6.2.1沉降监测 1、基准点设置

基准点设置以保证其稳定可靠为原则，在监测基坑的四周适当位置，必须埋设3个沉降监测基准点。

2、邻近建筑物沉降监测

监测点设置要有代表性、稳定性。一般可以设在下列各处： （1）、建筑物的角点、中点及周边；圆形、多边形的构筑物宜沿纵横轴线对称布点；（2）、基础类型、埋深和荷载明显不同处、沉降缝处，新老建筑物连接处两侧，伸缩缝的任一侧；

（3）、工业厂房各轴线的独立柱基上； （4）、箱型基础底板除四角外宜在中部布设； （5）、基础下有不良地质现象或地基具备加固处； （6）、重型设备基础和动力基础的四角。 3、地表沉降监测

地面沉降监测主要采用精密水准量测（二等水准精密），不宜采用较低的三角高程测量。在一个测区内，应设立3个以上基准点，基准点要设置在距基坑开挖深度5倍距离以外的稳定地方。

4、地下管线沉降监测

管线走向、类型、埋设、材料、直径、厚度、接头形式、受力。

根据管线的重要性及对变形的敏感性来设置监测点。

5、土体分层沉降监测

土体分层沉降是离地面不同深度处土层内点的沉降或隆起。 磁性分层沉降仪量测：沉降管、磁性沉降环、测头、输出讯号指示器。

6、基坑回弹监测

基坑回弹是基坑开挖对坑底土层卸载引起基坑底面及坑外一定范围内土体的回弹变形或隆起。回弹监测标、深层沉降标

6.2.2 水平位移监测

水平位移监测一般包括地面与地下水平位移和深层水平位移监测。 （1）、地表水平位移监测

视准线法、小角度法、前方交会法、三角测量法等 （2）、深层水平位移监测

钻孔测斜仪：当被测土体产生变形时，测斜管轴线产生挠度，用测斜仪测量斜管轴线与铅垂线之间夹角的变化量，从而获得土体内部各点的水平位移。

6.3 土压力和孔隙水压力监测

基坑开挖过程中，当存在地下水渗流时，在流动方向上会产生渗透力。当渗透力达到某一临界值时，土颗粒九处于失重状态，出现所谓的“流土”现象。在基坑内采用不恰当的排水方法，会造成灾难性的事故。

当饱和粘性土被压缩时，由于粘性土的渗透性很小，孔隙水不能及时的排出，产生超静孔隙水压力。超静孔隙水压力的存在，降低了土体颗粒之间的有效压力。当超静孔隙水压力达到某一临界值时，同样会使土体失稳破坏。

因此监测土体中孔隙水压力子在施工过程中的变化，可以直观、快速地得到土体中孔隙水压力的状态和消散规律，也是基坑支护稳定性控制的依据。通过现场土压力和孔隙水压力的监测可达到以下主要目的：

主要目的：

（1）、验证挡土墙构筑物各特征部位的土压力理论分析值及沿深度的分布规律；

（2）、监测土压力在基坑开挖过程中的变化规律。由观测到的土压力急剧变化，及时发现影响基坑稳定的因素，以采用相应的应急措施；

（3）、积累各种条件下的土压力分布规律，为提高理论分析水平积累资料。

6.3.1 土压力监测

土体中出现的应力可以分为由土体自重及基坑开挖后土体中应力重分布引起的土中应力和基坑支护结构周围的土体传递给挡土构筑物的接触应力。

（1）、监测设备：土压力盒（钢弦式、电阻式） 钢弦式土压力盒 钢筋计土压力盒 2、土压力盒工作原理

埋设好压力盒后，根据施工进度，采用频率仪测得土压力计的频率，从而换算出土压力盒所受的总压力。

土压力盒实测的压力为土压力和孔隙水压力的总和，应当扣除孔隙水压力计实测的压力值，才是实际的土压力值。

2、土压力盒选用

对于长期量测静态土压力时，一般选用钢弦式土压力盒，土压力盒的量程一般应比预计压力大2-4倍，避免超量程使用。同时，土压力盒应具有较好的密封防水性能。

3、土压力盒的布置

在反力变化比较大的区域布置的较密，反力变化不大的区域布置较稀疏，用有限的压力盒测到尽量多的有用数据，通常将测点布置在有代表性的结构断面上和土层中。

4、土压力盒埋设方法

（1）、土中土压力盒埋设通常采用钻孔法 （2）、地下连续墙侧土压力和埋设通常用挂布法

6.3.2 土中孔隙水压力监测 孔隙水压力计 水管式 差动电阻式 电阻应变片式 钢弦式

2、钢弦式孔隙水压力计工作原理 3、孔隙水压力计埋设方法 （1）、钻孔埋设法 （2）、压入埋设法 6.3.3 地下水位监测

地下水位监测主要是用来观测地下水位及其变化。 监测设备：钢尺或钢尺水位计 6.4 支护结构的内力监测 内力监测 应力 应变 轴力 弯矩

6.4.1 柱（墙）体内力监测 1、监测点布置：

最大弯矩所在位置和反弯点位置；各层土的分界面，结构变截面或配筋率改变截面位置；结构内力支撑或拉锚所在位置。

2、墙体内力监测：

在钢筋混凝土中埋设钢筋计，测定构件受力钢筋的应力和应变。 3、支撑轴力监测：

支撑内力的监测一般可采用下列途径进行：

1）、对于钢筋混凝土支撑，可采用钢筋应力计和混凝土应变计分别量测钢筋应力和混凝土应变，然后换算得到支撑轴力；

2）、对于钢支撑，可在支撑上直接粘贴电阻应变片量测钢支撑的

应变，即可得到支撑轴力，也可采用轴力传感器（轴力计）量测。

通过埋设在钢筋混凝土结构中的钢筋计，可以量测： 1、支护结构沿深度方向的弯矩； 2、支撑结构的轴力和弯矩； 3、圈梁或围檀的平面弯矩； 4、结构底板的弯矩。

对于H型钢、钢管等钢支撑的轴力监测，可通过串联安装轴力计或压力传感器的方式来进行，尽管支撑轴力计价格略高，但经过标定后可以重复使用，测试简单，测得的读数根据标定曲线可直接换算成轴力，数据比较可靠。

6.4.2 土层锚杆监测

锚杆监测一般仅监测锚杆拉力的变化。锚杆受力监测用专门的锚杆测力计。

6.5 监测警戒值与报警

一般情况下，每个警戒值应由两部分控制，即总允许变化量和单位时间内允许变化量。

6.5 .1警戒值确定的原则

（1）、满足设计计算的要求，不可超出设计值，通常是以支护结构内力控制；

（2）、满足现行的相关规范、规程的要求，通常是以位移或变形控制；

（3）、满足保护对象的要求；

（4）、在保证工程和环境安全的前提下，综合考虑工程质量、施工进度、技术措施和经济等因素。

6.5 .2警戒值的确定

警戒值的确定要综合考虑基坑的规模、工程地质和水文地质条件、周围环境的重要性程度以及基坑施工方案等因素。

大多警戒值的确定是最大允许值或变形值。 根据工程经验积累，提出如下警戒值作为参考： （1）、支护墙体位移；

（2）、煤气管道的变位； （3）、自来水管道变位； （4）、基坑外水位； （5）、立柱柱差异隆沉； （6）、支护结构内力；

（7）、对于支护结构墙体侧向位移和弯矩等光滑的变化曲线，若曲线上出现明显转折点，也应作出报警处理。

6.5 .3施工监测报警

在施工中综合考虑各项监测内容的量值和变化速度，结合对支护结构、场地地质条件和周围环境状况等现场调查作出预报，设计合理可靠的基坑工程。对报警制度宜分级进行。

6.6 监测期限与频率

监测报表：当日报表、周报表、阶段报表 监测曲线：

（1）、监测项目的时程曲线； （2）、监测项目的速率时程曲线；

（3）、监测项目在各种不同工况和特殊日期的变化趋势图。 监测报告是监测工程的回顾和总结，监测报告主要包括以下几部分：

（1）、工程概况；

（2）、监测项目、监测点的平面和剖面布置图； （3）、仪器设备和监测方法；

（4）、监测数据处理方法和监测成果汇总表和监测曲线。