基坑变形监测技术方案设计.docx

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1、基坑变形监测技术方案设计 基坑变形监测技术方案 一、工程概况 本工程由一幢门字形酒店、六幢不同高度公寓和整体地下车库组成，总占地面积约30000m 2，总建筑面积约23 万m 2，地下建筑面积约8.7 万m 2。 本工程基坑总面积约29300m 2，东西向长约300400m，南北方向长约40110m。基坑总延长线为785m，地下室为三层，基坑开挖深度为-18.2m、-18.7m，管线分布复杂。基坑北侧紧邻海河，南侧是车流量较大的公路，海河水位的变化及张自忠路面动荷载的干扰都将是某基坑监测的难点。基坑监测等级为一级，监测手段众多，监测内容、监测工作量及监测难度均较大。 二、依据及原则 1. 建筑

2、变形测量规程（JGJ/T8-97） 2. 工程测量规范（GB50026-93） 3. 建筑基坑支护技术规程JGJ120-99 4. 国家一、二等水准测量规范（GB12897-93） 5. 天津市建筑地基基础设计规范（TBJ1-88） 依据规范和天津市建设主管部门对建筑物基坑施工相关文件的要求，以及基坑设计的相关要求；为确保建筑物地下基坑施工及周边环境的安全性和可靠性，使在基坑开挖和施工期间的变形得到有效控制，保证其不对基坑自身及周边环境造成破坏性的影响，用科学的数据指导基坑信息化施工，保证施工安全。 三、基坑监测项目 为了及时收集、反馈和分析周围环境要素在施工中的变形信息，实现信息化施工并确保

3、施工安全，综合本工程周边环境状况及围护结构和支护体系的特点，遵照设计的相关要求，本工程共进行如下几项基坑监测工作： 1、周边环境监测 A、地下管线变形监测； B、基坑外道路变形监测； C、基坑外地下潜水水位监测； D、基坑外承压水水位监测； E、基坑外土体水平位移（测斜）监测； F、基坑外土体表面变形监测； G、海河堤岸变形（沉降、变形）监测； 2、围护结构监测 A、围护桩桩体水平位移（测斜）监测； B、围护桩桩顶变形（沉降、位移）监测； C、围护桩内、外侧水土压力监测； D、围护桩的竖向钢筋应力监测； 3、支撑体系和立柱监测 A、支撑轴力监测； B、钢格构柱及立柱角钢应力监测； C、立柱位移

4、和沉降监测； 4、其它监测 A、基坑开挖过程中土体分层沉降监测； 四、基坑监测点位布置 1、周边环境监测 A、地下管线、路面等的变形监测 包括基坑周边的张自忠路、兴安路的地下管线、路面、海河堤岸的沉降监测点的布设。管线和路面每间隔30 米布设一个监测断面，共约 239 个监测点。其中海河堤岸监测点编号为HD1HD10，而地面沉降监测点共105 个，布点数量较多，最终编号以实地布设完点位后的编号为准（详细点位见附后“地面及海河堤岸监测点位示意图）。供电管线沉降监测点编号为GD1GD10；路灯管线沉降监测点编号为 LD1LD10；电信管线沉降监测点编号为DX1DX25（电力管线监测点详细点位见附后

5、“电力管线沉降监测点位示意图”）。输水管线沉降监测点编号为SS1SS15；污水管线沉降监测点编号为WS1WS7；雨水管线沉降监测点编号为YS1YS15（雨污水管线监测点详细点位见附后“输排水管线沉降监测点位示意图”）。煤气管线沉降监测点编号为MQ1MQ40（煤气管线监测点详细点位见附后“煤气管线沉降监测点位示意图”）。 沉降监测点的布设采用铆钉嵌入法布设（如图一），首先在设点剖面图图一俯视图处用电钻打出12 直径的圆孔，深度约10CM 左右，再将专用圆铆钉牢固地嵌入孔中，圆帽的下边缘与地面齐平。圆铆钉的顶部圆帽适用于水准测量，顶部的强制归心孔适用于海河堤 岸水平位移观测。 重要地下管线主要包括

6、三条煤气管线，分别为 DN529、DN325 和DN219。其监测点的布设首先用雷迪 4000 管线探测仪（如右图）测定出地下管线的平面位置和埋深，再用电钻在垂直于管线的路面上打孔，嵌入圆铆钉，其它管线利用“地下综合管线探测图”结合实地位置进行布点，埋设标志方法同上。在基坑周边绿地内或未硬化路面中有重要压力管线的，采取直接布点法，将观测标志设置在监测管线的管壁上。 B、地下水位监测 地下水位观测包括基坑外的潜水和承压水水位监测，水位观测井反映的是基坑开挖过程中基坑外侧的水位变化情况。共计设置15 口潜水水位观测井，编号SW01SW15；设置9 口承压水观测井，编号 CY01CY09(观测井的详

7、细位置及编号见附后“基坑外水位监测井位置图”)。根据某岩土图三承压水层PVC管工程详细勘察报告所述，某场地潜水含水岩组埋深约 16 米，初见水位埋深约3.14.3 米，静止水位埋深约 2.53.2 米。故水位观测井布设时首先用钻探机在设计位置钻150mm 的孔，孔深为 15 米。将专用PVC 水位管（左图）下端封堵好后，底端用电钻打上一些小孔，并填入粗砂或包上土工布用来渗水并防止泥浆的灌入。往钻探孔中一边下水位管，一边用套管接头将PVC 水位管一节节的连接上，同时用胶带密封。全部水位管下完后在管中灌入清水，最后用细砂及回填土填满水位管外围的孔隙。 根据某岩土工程详细勘察报告所述，某场地承压含水

8、岩组第一承压含水层为更新统第五组陆相冲积层上部粉土（力学分层号为 7a），位置深约在大沽高-15-21 米之间，实际埋深约为1825 米。为保证基坑止水工作的安全，防止承压水头外涌，在公寓 A 和公寓 B 附近各设置1 口b 层承压水观测井，埋设深底为35 米。其它7 口为a 层承压水观测井，埋设深度为22 米。水位管的埋设方法同潜水水位监测井的图四基坑测斜管塑料套管埋设，但需对管体接口进行有效的密封。 C、基坑外土体变形监测 土体变形监测包括土体表面的沉降监测以及深层土体水平位移（测斜）监测。测点与围护体的水平位移监测点有所对应，坑外土体共设置14 个监测点T01T14（详细点位见附后“支护

9、结构监测点位示意图”）。其埋设方法是在坑外土体中钻150mm 的钻探孔，考虑到测斜管的埋设深度应不会造成深层承压水与地下潜层水的连通，土体测斜管实际埋设深度为 35 米。首先将测斜管下端封堵好后，一边往钻探孔中下一边将测斜管用套管接头一节节的连上，同时用胶带密封并灌入清水。全部下入后用细砂及回填土填满管周围的孔隙。测斜管材料为PVC 硬塑，内有定向槽，管径70 毫米（左图）。测斜管顶部加套一米长的80mm 的硬塑管进行保护，并做醒目标志，防止施工过程中的意外破坏（如图四）。 2、围护结构的监测 A、灌注桩桩身水平位移（测斜）硬件埋设依据设计图纸某基 坑共计埋设灌注桩桩身倾斜监测孔25 处，埋设

10、深度图一基坑测斜管塑料套管灌注桩30 米，其监测孔的布设方法如图一所示。在测斜管安装时应注意，对接两根管子时要对好管壁内侧的导向槽，接头处用封口胶带和螺丝固定，外面缠上胶带，以防止污水或砂浆从管子接头处渗入。管顶、管底用专用封堵帽，防止异物进入管道造成堵塞。用铁丝将测斜管固定在钢筋笼背向基坑的一侧或中间部位，以防止基坑开挖后，平整围护桩内壁时损坏管道，同时应保证测斜管导槽与基坑开挖面在水平方向的垂直性。当测斜管随同钢筋笼下入挖好的槽孔中后，应及时向管内注入清水，以减轻测斜管承受的外界水压和混凝土的压力。在砼浇筑时, 测斜管最上部一米范围要加150mm 塑料保护套管，防止管壁在剔桩头作帽粱时被破

11、坏。 B、灌注桩内、外侧水土压力硬件埋设依据设计要求，在不同区域的灌注桩内、外侧共计设置4 组水土压力监测点，每组设置 5 个观测断面，每个断面皆进行水土压力监测，其中 3 个断面还要进行坑内水土压力监测。每个测点布置1个测试元件，即一组监测点包括8 个水压力计和 8 个土压力计，4 组共计 64个监测元件。本工程围护体孔隙水压力及土压力计的硬件埋设采用挂布法，挂布选用土工布，要求透水性能好，但不允许渗透水泥浆。预先在挂布上按设计要求深度固定好传感器，受压膜放在挂布向外直接面向土体的方向，将挂布包裹在钢筋笼上，挂布接缝处搭边约20CM，并将接缝紧密连接固定。在吊装安放时，现场安装人员应注意避免

12、硬件和电缆与钻孔上边缘的刮碰，以免硬件的损坏，最上部一米范围要加150mm 塑料保护套管保护电缆。最后利用混凝土浇捣时的外挤力，将挂布及传感器受压膜紧贴于桩体外侧土面上，完成传感器的安装。 C、灌注桩内、外侧竖向钢筋应力硬件埋设围护体的竖向钢筋应力监测可直接反映开挖过程中地下围护结构的受力情况，本工程共设置 6 组观测点，每组5 个断面，每个断面共布置内外侧测试元件各2 个，即每组测点包括20 个，共计120 个钢筋应力计。在安装前应按待测钢筋直径选配相应规格的钢筋计，并根据下件的埋深选择适当的电缆长度。安装时将钢筋计并置在待测钢筋旁并用铁丝固定。将电缆线捆绑在钢筋内侧引出至围护桩顶外部不会被

13、混凝土掩埋的地方并加装150mm 塑料保护套管，防止破坏。在捆绑完成后，随钢筋笼一起吊装即可。 3、支撑体系和立柱监测 A、支撑轴力监测在支撑的主要受力杆件上布置轴力监测点，第一道支撑上设置测点24 个（如右图），第二、三道支撑各设置42 个测点，三道支撑共108 个测点，实际轴力监测点位根据支撑的最终布设形式来确定。编号方式为“支撑层数+位置+钢筋计自身编号”，例如：第二道撑，3号位置处的钢筋计编号为C2-ZL3-*。每一测点处在混凝土支撑内钢筋茏子两侧的主筋上各安置一个钢筋应力计。安置器件时左右两个钢筋计应尽量对称，监测时两侧钢筋计的数据才能够更好的进行对比和分析。安装时根据器件的位置、埋

14、深选择适当的电缆长度，将钢筋计并置在待测钢筋旁并用铁丝固定。将电缆线捆绑在钢筋上并引出至支撑外部不会被混凝土掩埋的地方并 加装保护套管，防止破坏（详细位置见“支撑轴力测点位置示意图”）。 B、钢格构柱及立柱角钢应力监测在支撑竖向荷载比较大和典型的位置布设钢立柱角钢应力监测点，依据设计要求共设置11 个钢格构柱表面应变计（如右图），测点编号为 JY1JY11（角钢应力监测详细点位图见附后“立柱桩及角钢应力监测点位示意图”），实际监测点位根据钢格柱及立柱桩的最终位置确定。安装时将应变计两端直接焊在或用螺钉固定在监测部位，并将读数电缆线引至安全地点并加以保护。 C、钢立柱位移和沉降监测与钢立柱的角钢

15、应力监测点有所对应，同时进行钢立柱的位移和沉降监测，测点数量为 38 个监测点，测点编号为 LZ1LZ38（立柱桩位移和沉降监测详细点位图见附后“立柱桩及角钢应力监测点位示意图”）。由于立柱桩在基坑开挖后的状态是悬空的，所以测点处无法上人架设棱镜和水准标尺，所以位移监测采用坐标法，沉降监测采用三角高程法。为了安全起见，点位标志设置的是全站仪贴片，该贴片是仿棱镜设计，有精确的高反光性，可以代替全站仪的专用反光棱镜。在钢立柱出露并有布点条件时，将全站仪贴片用胶水沾在钢立柱表面设计位置即可。 5、其它监测 A、基坑开挖中土体分层沉降监测基坑开挖阶段对坑内土体进行隆起监测，采用分层沉降标进行。依据设计

16、图纸共设置7 个监测点，编号为LQ1LQ7。每个测点设置5 个断面的分层沉降标，其中基底以上2 个，分别位于第二道和第三道支撑标高下1m 的位置；基底以下3 个，分别位于基底以下2m、5m、8 米的位置。考虑到不动点的深度应不会造成深层承压水与地下潜层水的连通，不动点（基准点）设置在基底以下15m 的位置（如图六）。图六基坑分层沉降围护桩围护桩 11 分层沉降标安装时首先用150mm 钻头打孔，钻孔深度约为35 米。将磁力环按设计深度套在导管上，将弹簧片用包装纸绳捆扎在导管外，防止下管时弹簧片卡在土中使位置改变及阻碍导管入孔。但纸绳不应缠绕过多，应保证导管下入钻孔后，经过短时间的水浸后，纸绳会

17、散开，弹簧片弹出来并嵌入土中使磁环与土体结合为一体。将导管一端用帽封住后插入钻孔，用外接头连接另一根管子，依次插入。为减轻浮力可在管中灌入清水，直到连接并安装完所有的磁环和导管后，用干细土或中粗砂缓慢地回填钻孔，完成全部安装工作（土体分层沉降详细测点位置见附后“基底隆起监测点位示意图”）。 五、综合监测方法 1、水平位移监测 水平位移监测包括围护桩顶部、坑外土体、海河堤岸及立柱桩等部位的水平位移监测，它是基坑开挖施工监测的一项基本内容，通过水平位移监测可以掌握各个结构部位在基坑开挖施工过程中的水平变形情况。依据规范的规定及设计要求，我们在进行水平位移监测时利用尼康 DTM-352C 高精度的全

18、站仪（如上图）。施测时采用极坐标法进行观测，因为它受现场环境条件的限制较小，施测较容易，精度较高，利用起算点坐标和实测的边长夹角，解算出每个待 测点的绝对坐标进而求出每个点的变化矢量来。观测时基准点的选择及坐标起算数据的设置尤为重要，由于水平位移的形变监测是绝对位移量的观测，所以基准点应尽量选在远离基坑、有稳固的基础、并且不容易被外界因素干扰破坏的地方。坐标设置上采用假定坐标系，应尽可能将待测点坐标均设置在坐标系第一象限内，这样有利于位移变化量在矢量方向和符号上的统一，便于数据的分析和理解。根据起算点的已知数据计算待测点的坐标的计算方法如下：如下图所示，为起算点，为待测点，点的假定坐标A、A

19、及坐标方位角AB 为已知，边长AB 实测，则可求得点的坐标B、 B。由图可知：AB A B AB A B Y Y Y X X X 其中，坐标增量的计算公式为：AB AB AB AB AB AB sin cos D Y D X 式中XAB, YAB 的 正负号应根据 cos AB、sin AB的正负号决定，故可得到： AB AB A B AB AB A B sin cos D Y Y D X X 2、基坑外地下水位监测：地下水位监测包括基坑外承压水水位观测及潜水水位观测。如果围护结构的截水帷幕质量没有完全达到止水要求，则在基坑内部降水和基坑挖土施工时，有可能使坑外的地下水渗漏到基坑内。渗水的后果

20、会带走土层的颗粒，造成坑外水、土流失，对周围环境，特别是地下管线的沉降危害较大。因此进行地下水位监测就是为了预报由于地下水位不正常下降引起的地层沉陷。观测时采用钢尺水位计（如上图），将仪器探头沿水位管下放，当探头接触到水时，接收机会发出蜂鸣声，此时读出钢尺 电缆在管口处的深度读数，再结合精密水准连测的管口高程，就可以求出地下水位的绝对高程，将每天的观测数据进行比对，就可以直观地反映出基坑外地下水位的变化。 3、应力、应变及轴力监测应力、应变及轴力监测包括围护桩竖筋应力监测、基坑内外水土压力监测、钢立柱角钢应力及支撑轴力监测等。表面应变及轴力监测部位的选择应该设置在受力较大、较敏感的部位。按设计

21、指定位置安置的应力应变器件其连线应保证安全外露并设置保护装置。开挖前用频率仪（如右图）测得初始频率值，按一定的周期进行人工巡检监测，获得应力分布状态。振弦式钢筋应力计的工作原理是利用一根张拉并固定在应力计变形段两端中心位置的钢弦，在其受力变形后自振频率发生改变，求出钢弦内应力的大小，进而推导出被测钢筋受力的变化的。它的计算公式如 下： f=L 2 1 f：钢弦的自振频率； L：钢弦的长度；钢 弦的内应力；：钢弦材料的密度； P= 2 2 0 f f K P：被测钢筋的受力； K：标定系数； f0：空载时钢筋自振频率；f：某一荷载下的自振频率； 4、位移（测斜）监测位移（测斜）监测包括基坑外土体测斜及围护桩桩体的倾斜变形测量，由于测斜管的埋设深度大于基坑开挖的深度，因此将最底部的初始监测点视为不动点。测斜基本原理是以桩体的底部为参照点，开槽前测得初始值，每一设定间隔（一米）测得一个数据，用测斜仪在施工不同阶段每次测得的观测值与初始值进行对比，以获得在施工不同阶段不同深度的位移，进而得