浅谈基坑开挖监测措施

维普资讯 http://www.cqvip.com 检测与监理　广东建材２００７年第６期　浅谈基坑开挖监测措施　王雪峰　（广东省基础工程公司）　摘　要：为保证基坑开挖及结构施工安全，对基坑进行动态监测，本文介绍基坑开挖常用监测方法　的工作原理、监测设施、数据处理与反馈。　关键词：基坑开挖；监测方法；监测设施；数据处理与反馈　随着经济建设的迅猛发展，大型和超高层建筑大量　气等严酷的环境条件。　涌现。基坑支护工程是建筑施工中不可或缺的一种施工　１．２高精度　方法，其施工过程极易发生坍塌伤亡事故。因此在理论　普通工程测量中误差限值通常在数毫米，例如６０ｍ　分析指导下有目的地进行工程动态监测十分必要，一方　以下建筑物在测站上测定的高差中误差限值为２．５ｍｍ，　面可及时采取技术措施防止发生重大工程事故，另一方　而正常情况下基坑施工中的环境变形速率可能在　面亦可为完善计算理论提供依据。　０．１ｍｍ／ｄ以下，要测到这样的变形精度，普通测量方法　１基坑施工监测的特点　和仪器部不能胜任，因此基坑施工中的测量通常采用一　１．１时效性　些特殊的高精度仪器。　普通工程测量一般没有明显的时间效应。基坑监测　１．３等精度　通常是配合降水和开挖过程，有鲜明的时间性。测量结　基坑施工中的监测通常只要求测得相对变化值，而　果是动态变化的，几小时以前的测量结果都会失去直接　不要求测量绝对值。在基坑边壁变形测量中，只要求测　的意义，因此深基坑施工中监测需随时进行，通常是１　定边壁相对于原来基准位置的位移即可，而边壁原来的　次／ｄ，在测量对象变化快的关键时期，可能每天需进行　位置可能完全不需要知道。　数次。　由于这个鲜明的特点，使得深基坑施工监测有其自　基坑监测的时效性要求对应的方法和设备具有采　身规律。例如，普通水准测量要求前后视距相等，以清除　集数据快、全天候工作的能力，甚至适应夜晚或大雾天　地球曲率、大气折光、水准仪视准轴与水准管轴不平行　示，靠近村落附近的Ｂ栋教学楼基桩因在软弱土层受到　５总结　土侧压力影响，导致缩颈，缩颈位置主要在桩１～５ｍ范　（１）对重点分部、分项工程要编制切实可行的施工方　围内。　案，并制定行之有效、有针对性的措施。　经对各种处理方案的比较、研究，最后确定了施工　（２）在总平面布置中对厨房、浴室等的临设搭设要综　速度快、安全和较为经济的“补桩”办法。即对不合格的　合考虑，并且要良好的排水沟网，以免影响工程施工质　Ｂ栋基桩，在柱的形心位置下补打一支　３００预应力管　量。　桩，作为柱主要支承基础，而原施打的　３４０灌注桩作　（３）对周围的环境要密切了解，要经常巡查工地，发　为加固地基考虑。　３００预应力管桩单桩承载力标准值　现排水管道等及时与有关部门联系、处理，必要时工地　设计为７５０ＫＮ。　要停工，待处理后再进行施工。　对静载结果符合设计承载力要求的Ｂ栋教学楼基　（４）对沉管灌注桩的设计，桩型选择上要考虑在穿过　桩　采取缩颈部分用高一级标号砼接驳后，按图施工。　淤泥或压力水土层中，较难保证限施工质量，能否考虑　在该工程主体结构已全部完成。全面进行装饰阶　其他桩型的设计。　段，已基本达到设计负荷。从现场检查、测量结果来看，　（５）粉砂质土层遇水产生液化，因此，施工中不要固　没有发现任何裂纹，沉降达到设计要求。可以这样说，该　守地质资料，若因场地突遇含水量有变化时，要进行综　工程桩基础经过以上处理办法后，已达到了设计要求。　合考虑桩型的使用是否会影响桩的质量。●　——１３２——　维普资讯 http://www.cqvip.com 广东建材２００７年第６期　检测与监理　等项误差，但在基坑监测中，受环境条件的限制，前后视　钢筋上，随钢筋笼一起放入桩孔内；土体内的测斜管就　距可能根本无法相等，只要每次测量位置保持一致，即　在预定的测斜管埋设位置钻孔。根据基坑的开挖总深　使前后视距相差悬殊，结果仍然是完全可用的。　度，确定测斜管孔深。即假定基底标高以下某～位置处　因此，基坑监测要求尽可能做到等精度。使用相同　围护结构后的土体侧向位移为零，并以此作为侧向位移　的仪器，在相同的位置上，由同一观测者按同一方案施　的基准。　测。　（２）安装测斜管时，随时检查其内部的一对导槽，使　其始终分别与坑壁走向垂直或平行。测斜管顶部和底部　２监测项目　基坑开挖过程中，围护结构位移、内力、支撑轴力等　都有变化，采用多项监测手段，其结果可以互相验证。监　测项目及方法见表１。监测频率为：基坑开挖过程中每　天一次，主体结构施工时３天一次。　表１监测项目及监测方法　序号　监测项目　位置和监测对象　监测方法与　仪器　１　桩体变形　围护结构内　测斜仪　２　桩顶水平位移　围护桩上端部　全站仪　３　支撑轴力　钢支撑端部　应力计　４　地面沉降　基坑周围１～１．５倍基坑　水准仪　深度范围内地表及建筑物　５　土体侧向变形　靠近围护结构周边土体　测斜仪　６　围护结构侧土压力　围护结构侧土体　土压力计　７　钻孔桩内力　围护结构内　钢筋应力计　３监测方式与方法　３．１地面沉降、桩顶水平位移　沉降观测使用仪器是精密水准仪和铟合金水准尺。　桩顶水平位移使用全站仪。这些都是常用的测量仪器。　测量控制点要安全，其位置不要设在变形、位移区内。　（１）水准仪：在基坑监测中，可观测：①基坑围护结构　的沉降；②基坑周围地表、地下管线、四周建筑物的沉　降；⑨基坑支撑结构的差异沉降；④确定分层沉降管、地　下水位观测孔、测斜管的管顶标高。　（２）经纬仪：在基坑监测中，可观测：①周围建筑物、　地下管线的水平位移；②围护结构顶面及各层支撑的水　平位移；③测斜管顶的绝对水平位移。　３．２围护结构、被围护土体的侧向位移　围护结构和被围护土体的侧向位移监测使用的仪　器是测斜仪。测斜仪是一种可以精确地测量沿铅垂方向　土层或围护结构内部水平位移的工程测量仪器，可以用　来测量单向位移，也可以测量双向位移，再由两个方向　的位移求出其矢量和，得到位移的最大值和方向。　３．２．１测斜管的埋设　（１）围护桩内的测斜管在吊放钢筋笼之前，就绑扎在　都要装上盖子，防止砂浆、泥浆及其他杂物入内。　（３）测斜管固定完毕后，用清水将测斜管内冲洗干　净，将探头模型放入测斜管内，沿导槽上下滑行一遍，以　检查导槽是否畅通无阻，滚轮是否有滑出导槽的现象。　由于测斜仪的探头十分昂贵，在未确认测斜管导槽畅通　时，不允许放入探头。　（４）测量测斜管管口坐标及高程，做出醒目标志，以　利保护管口。现场测量前务必按孔位布置图编制完整的　钻孔列表，以与测量结果对应。　３．２．２操作要点　（１）埋入测斜管，应保持垂直，如埋在桩体或地下连　续墙内，测斜管与钢筋笼应绑牢；　（２）测斜管有两对方向互相垂直的定向槽，其中一对　要与基坑边线垂直；　（３）测量时，必须保证测斜仪与管内温度基本一致，　显示仪读数稳定才开始测量；　（４）由于测斜仪测得的是两滑轮之间的相对位移，所　以必须选择测斜管中的不动点为基准点，一般以管底端　点为基准点，各点的实际位移是测点到基准点相对位移　的累加。测斜管埋入开挖面以下：岩层不少于ｌｍ，土层　不少于４ｍ。　３．３围护结构的内力、支撑轴力测量　３．３．１钢筋计的安装　围护桩内的钢筋计焊接在钢筋笼主筋上，当作主筋　的一段，焊接的面积不应少于钢筋的有效面积。在焊接　钢筋计时，为避免热传导使钢筋计零漂增加，需采取冷　却措施，可用湿毛巾或流水冷却。钢支撑的钢筋计是焊　接在端头附近，两侧对称各布置一个。　３－３．２钢筋计的原理　钢筋计有振弦式和电阻应变式两种，接收仪分别为　频率仪和电阻应变仪。　振弦式钢筋计的工作原理是：当钢筋计受轴力时，　引起弹性钢弦的张拉变化，改变钢弦的振动频率，通过　频率仪测得钢弦的频率变化即可测出钢筋所受作用力　——１３３——　维普资讯 http://www.cqvip.com 检测与监理　的大小，换算而得混凝土结构所受的力。　电阻应变式钢筋计的工作原理是：利用钢筋受力后　产生的变形，粘贴在钢筋上的电阻片产生变形，从而测　出应变值，得出钢筋所受作用力的大小。　广东建材２００７年第６期　４监测频率与预警位　监测频率根据施工进度确定，在基坑开挖阶段，每　天一次，其余可每隔３～５天１次。当监测结果超过预警　值时应加密观测，当有危险事故征兆时连续观测，并及　时通知有关人员立即采取应急措施。各监测项目按规范　要求设置预警值，超出预警值时迅速报有关部门处理。　３．３．３钢筋计操作要点　（１）做好钢筋计传感部分和信号线的防水处理；　（２）仪器安装前必须做好信号线与钢筋计的编号，做　到一一对应；　（３）钢筋计焊接必须保证质量；　（４）钢筋计安装好后，浇混凝土前测一次初值，基坑　开挖前测一次初值；　（５）测数时，同时用温度计测量气温，考虑温度补偿。　３．４围护结构侧土压力　３．４．１土压力计的安装　测量侧压力时，绑扎于钢筋上，接触面紧贴土体一　侧。但根据实际操作经验，土压力计绑扎在围护结构的　钢筋上，成功的把握不是很大，因为在浇混凝土时，难以　保证混凝土不包裹土压力计。最好的安装方法还是在围　护结构的外面钻孔埋设土压力计，并在孔中注入与土体　性质基本一致的物质，填实空隙。　３．４．２土压力计的工作原理　土压力计有电阻式和钢弦式两种。钢弦式最常用，　工作原理同钢筋计基本相同，其接触面对变化不大的土　压力较为敏感，受力时引起钢弦振动或应变片变形，弦　的白振频率也发生变化。利用脉冲激励，使钢弦起振，并　接收其频率。按事先标定的“压力一频率”关系曲线，可　得出作用在土压力计上的压力值。　３．５孔隙水压计　３．５．１孔隙水压计的安装　采用单独埋设法或钻孔埋设法。安装仪器前，在选　定的位置（一般离开基坑外侧３～５ｍ）钻孔至所需测的　深度，再将用砂网、中砂裹好的孔隙水压计放到测点位　置，然后孔内注入中砂，以高出孔隙水压计０．２～０．５ｍ　为宜，最后在孔内填入粘土，将孔封堵好。　３．５．２孔隙水压计的原理　振弦式孔隙水压计的构造和工作原理同土压力计　很相似，只是孔隙水压计多了一块透水石，土体中的土　压力、水压力作用于接触面上，经过透水石后，只有孔隙　水压力能传到弹性原件上，弹性原件的变形引起钢弦张　力的变化，从而根据钢弦频率的变化可测得孔隙水压　力。　——１３４——　５监测数据处理及反馈　（１）成果整理每次量测后，将原始数据及时整理成正　式记录，并对每一个量测断面内每一种量测项目，均进　行以下资料整理：①原始记录表及实际测点图；②位移　（应力）值随时间及随开挖面距离的变化图；③位移速　度、位移加速度随时间以及随开挖面变化图。　（２）数据处理。每次量测后，对量测面内的每个量测　点分别进行回归分析，求出各自精度最高的回归方程，　并进行相关分析和预测，推算出最终位移和掌握位移变　化规律，并由此判断基坑的稳定性。　利用已经得到的量测信息进行反分析计算，提供维　护结构和周围建筑物的状态，预测未来动态，以便提前　采取技术措施，验证设计参数和施工方法。　（３）反馈方式。监测数据全部输入计算机，由计算机　计算并描绘出各测量对象的变化曲线，然后反馈给有关　单位。由于该工程监测中采用的仪器大多数是传感式　的，其零漂移或温度补偿等都在计算机中设置，并由计　算机处理。　６体会　基坑开挖施工过程中，通对各项监测资料进行科学　计算、分析和对比。可做到：　（１）减少施工的盲目性，及时发现施工过程中的异常　并预警，预测基坑及结构的稳定性和安全性，提出工序　施工的调整意见及应采取的安全措施，保证整个工程安　全、可靠推进。　（２）通过监测数据的搜集为基坑支护的动态设计提　供了充分的依据，从而优化设计，使主体结构设计达到　优质、安全、经济合理、施工快捷的目的。●　【参考文献】　（１）赵志缙，应惠清）简明深基坑工程设计施工手册）北京：中国建　筑工业出版社　（２）刘建航，侯学渊）基坑工程手册）北京：中国建筑工业出版社　（３）广州地区建筑基坑支护技术规定（ＧＪＢ０２２１９９８）