深基坑监测详述
2012全国基桩无损检测培训班
1 前言
• 高层建筑城市地下轨道交通日益增多 • 规模和基础开挖深度不断加大
→深基坑工程
•地质条件 •荷载条件 •材料性质 →很难单纯从理论上预测工程中可能出现的问题 •施工条件 •外界其他因素 基坑工程事故屡见不鲜, 不仅给工程建设带来了巨大的损失, 甚至还 会波及邻近建筑及地下市政设施的安全。 为此, 在理论分析指导下有计划地进行现场工程监测十分必要。
3.1 监测精度指标
监测项目、测点布置和监测精度表
监测项目 支护结构桩 （墙）顶 水平位移 支护结构变形 位置或监测对 象 测点布置 仪 器 监测最 小精度 1mm
1
支护结桩（墙） 边长大于30m的按间距30m布点（按四舍五入原则 顶 计），小于30m的，按1点布置。 边长大于30m的按间距30m布点（按四舍五入原则 计），小于30m的，按1点布置。同一孔测点 间距0.5m. 车站基坑每层5根。通道、风道、出入口、施工竖 井、区间风井、盾构井每层支撑道数超过5根 的按2根计，5根以下，按1根计。 不少于锚杆总数的5%,且不少于5根
4.2 沉降监测
4.2.1 沉降监测点的布设
（1） 工作基点埋设
• • • • 必须成组埋设，至少埋设6个基点，利用这6个基点相互检核其稳定性 水准基点设在离开基坑100m以外 根据《建筑基坑工程监测技术规范》-GB50497-2009）6.2.2要求，离基坑边 3倍基坑深度以上 有条件的地方基点可采用深埋，也可选用桩基础的建筑物上埋设基点
由以上公式可知，两次观测基坑某方向水平位移观测变化量的中误差为 ±0.65mm移变形点的观测。 • 是利用全站仪或经纬仪（J1型）精确测出基准线与置镜点到观测点视 线之间的微小角度，并按下式计算偏离值：
LP
P SP
A、B已知观测墩，P、P1 点为待求坐标点 P1 A S β β ' P B
P

P
p
P

• 变形监测两期观测变化量中误差： mΔｐp′=（ｍLp2＋ ｍLp′２）1/2 ＝
×ｍ 2Lp
如基坑两观测墩长度为500m，观测墩P离A点距离为50m,测角中误差取1″（用 J1型仪器观测二测回），则 取本项目中观测墩P离A点距离的最大值300m,测角中误差取1″（用J1型仪器观测 二测回），则 采用小角度法观测时，一定要尽量将观测墩位置埋设在两端基点的连线上，使观测 角度微小，以减小正弦函数泰勒级数展开的舍入误差。
立柱总数超过25根的按20%计；总数大于10根，小 水准仪 于25根的，按5根计，小于10根的，按1根计。 经纬仪、水准仪
需保护建（构） 每个建（构）筑物不少于3个测点 筑物 靠近支护结构 的周边土 体 基坑周边
7
土体侧向变形
2～4孔，同一孔测点间距0.5m
测斜管、测斜仪
1.0mm
8
地下水位
间距20～25m
水位管、水位仪
1.0mm
3.2 监测频率及周期
监测频率——取决于变形大小、变形速度 和进行变形监测的目的。除系统观测外， 在特殊情况下，应进行应急监测。 周期——分为施工前期，施工期和稳定期 三个阶段。
• 施工前期——指观测对象相邻的车站或区间的土建施工尚 未开始之时，此时需观测二次，取平均值作为初始数据。 若初始观测时间距工点正式开工时间较久时，应在正式开 工前3天内重新测量初始值。 • 稳定期——指观测对象相邻的站点区间的土建施工完成以 后，再继续跟踪观测，观测频率以一月或半年一次，直至 完全稳定为止。
•
• •
测小角度法，其前提是观测中基准点采用强制对中设备，即必须建立观测墩， 另一方面，小角度法的测距是能够精确测定，且相对于测角而言容易得多，计 算偏离值精度时可以忽略测距引起的误差。在基坑监测中，沿基坑方向的变化 量很小，即S可以认为基本不变。 精度分析 m m mL SP 偏移量中误差： mL S P
观测墩顶部示意图
预制棱镜接头示意图
⑶ 监测的布点要求
• 首先布设工作基点墩 • 在建立好工作基点墩后，将仪器架设在工作基点墩上 • 沿基坑边布设观测点墩，观测点位置必须选择在通视处，要避开基坑 边的安全栏杆 • 一般情况下，离基坑300mm比较合适，既可避开安全栏杆，又不会 影响施工，也便于保护
4.1.2水平位移监测方法
4 监测实施方法
4.1 水平位移监测 4.1.1 水平监测点的布设 ⑴ 工作基点及基点的布设
在基坑周边稳定的区域内布设若干组基点（每组3个），基点布设在基坑 周边稳定区域内，同时在基坑周边较稳定的区域内布设若干个工作基 点，工作基点墩布置在基坑的冠梁上。
• 工作基点墩的布置：
•在相应冠梁处钻孔，孔深50mm •在孔内埋设Φ25钢筋，并浇筑混凝土观测墩，墩 尺寸：长×宽×高=250×250×1200mm •墩顶部埋设强制对中螺栓和仪器整平钢板，螺栓 尺寸暂定为10mm，并刻十字丝，在墩的中间增加 加强钢筋，每个墩都加工一个钢盖板，不使用点时 将盖板扣上，以保护测点不受破坏。 •具体尺寸根据仪器基座丝口尺寸决定。基点墩的 具体尺寸见基点观测墩标志图。
⑶ 前方交会法
• • • • 尽量选择较远的稳固目标作为定向点 测站点与定向点之间的距离要求一般不小于交会边的长度。 观测点应埋设在适于不同方向观测的位置。 交会角度一般满足30°≤α≤150°，在基坑观测点的观测中不是很适 用 • 如对工作基点墩C进行稳定性检查时，可以在基坑外100～150m埋设 2～3个基点，用前方交会法检定C的稳定性。 其计算公式为：
经纬仪
2
支护结构内 钢管支撑：端 部；钢筋 砼支撑： 中部 锚杆位置或锚 头 支撑立柱顶上
测斜管、测斜仪 钢管支撑：轴力 计； 钢筋砼支撑：应 变计 钢筋计、压力传 感器
1mm
3
支撑轴力
≤1/100 (F· s)
≤1/100 (F· s) 0.5mm 1mm
4 5 6
锚杆拉力 支撑立柱沉降 监测 沉降、倾斜、 裂缝
XC S AB sin sin sin
A、B已知点，C 点为待求坐标点 C
YC
S AB sin cos sin
α A β B
⑷ 后方交会法
• 后方交会法也用于工作基点墩的稳定性检查，利用周边稳定的基点做 观测目标。
⑸ 导线测量法
• 导线测量法主要用于基坑周边建筑物特别密集，对工作基点墩稳定性 检查用前方交会法和后方交会法都难以实现的情况，此时在基坑外面 布设导线，通过导线测定工作基点的稳定性。
利用沉降观测点和沉降观 测数据进行建筑物倾斜计 算。计算方法为：
4.3 围护结构墙体变形和土体侧向变形监测 4.3.1 测斜管的埋设
（1）钻孔埋设
（2）绑扎埋设
（3）测斜管埋设时注意的问题
① 测斜管的上下管间应对接良好，无缝隙，接头处牢固固定、密封。 ② 测斜管安放就位后，调正方向，使管内的一对测斜槽垂直于测量面。 ③ 调正后盖上顶盖，保持测斜管内干净，通畅、平直，管顶高出冠梁约 10-50cm。如后期施工需要可加长。 ④ 进行钻孔和测斜管之间的回填，宜选用 中粗砂缓慢进行，注意采取措施避免塞孔 使填料无法下降形成空洞，回填过程中通 常灌水，间隔一段时间后检查，发现会填 料有下沉时，继续回填。 ⑤ 为确保测斜管与墙体、土体同步变形。 埋设时间应在基坑开挖之前。做好清晰的 标示和可能的保护措施，保护措施一般是 用砖砌一个保护墩。
S
YC YB S sin BC
X C X B S cos BC
点位中误差：ｍ点=（ｍ角2＋ ｍｓ２）1/2 ＝1.25mm 两次观测同一点水平位移变化量中误差：ｍΔｃｃ′＝ｍ点/
2 ＝0.9mm
2
在变形监测中，对于基坑的位移关心的是垂直于基坑方向的变化量，基坑监测 水平位移坐标系选择时，一般选择基坑长边为x轴，垂直基坑长边为y轴，即矩形基 坑变化量关心的仅是y方向或是x方向的变化量，根据公式
2 基坑监测的目的
（1）为施工开展提供及时的反馈信息。 （2）为基坑周围环境进行及时、有效的保护提供依据。 （3）将监测结果用于反馈优化设计，为改进设计提供依据。 （4）通过对监测数据与理论值的比较、分析，可以检验设计 理论的正确性。 （5）在施工全过程中，通过监测，将结构变形严格控制在标 准限值内，保证既有建筑物和构筑物的安全。 （6）积累量测数据，为今后类似工程设计与施工提供工程参 考数据。 （7）在本项目中，建筑物、构筑物监测主要是为了保证能及 时反映其变形情况，以便对工程施工中出现问题能及时采 取措施及处理办法。
3 监测主要技术依据
1《建筑基坑工程监测技术规范》 中华人民共和国国家标准 GB50497-2009 2《建筑变形测量规程》 中华人民共和国行业标准 JGJ8-2007 3《建筑地基基础设计规范》 中华人民共和国国家标准 GB50007-2002 4《工程测量规范》 中华人民共和国国家标准 GB50026-2007 5《建筑基坑支护技术规程》 中华人民共和国行业标准 JGJ120-99
4.2.2 沉降监测的方法
（1）布设水准控制路线 （2） 水准控制点观测 （3）建筑（构）物各沉降点观测 （4）使用仪器 （5） 数据记录及处理 （6） 倾斜监测
（7）由于本基坑施工进度不 一，在进行沉降监测时， 以施工区域为原则，先对 距离施工区域二倍基坑深 度范围内的建构筑物进行 监测，当监测区域内建构 筑物变形明显时，应加大 监测范围直至无明显变形 区域为止。
精度分析 在采用观测墩时，其误差来源包含测角误差，测距误差。 取视距长度100m，角度二测回，用TCR1201全站仪观测（1″，1+1.5ppm） m 测角中误差： m角 =1 S ″/206265×100×1000=0.48mm 测距中误差： m a b D = 1 1.5 106 100 1000