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深基坑安全监测技术及其应用

文档作者：何春保1 黄菊清2 徐醒华1 文档来源： 1、东莞市桦业土木基础工程有限公司 2、东莞市建设工程质量监督站		点击数：	更新时间： 2022年10月12日
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第9期
2008年9月
广东土木与建筑
GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING
No．9
SEP 2懈
深基坑安全监测技术及其应用
何春保1 黄菊清2 徐醒华1
(1、东莞市桦业土木基础工程有限公司 广东东莞523129；2、东莞市建设工程质量监督站 广东东莞523076)
摘 要：基坑监测在信息化施工中发挥着重要的作用，文中对目前主要采用的深基坑监测方法进行了较详细的
介绍，并通过工程实例数据说明数据分析在基坑信息化施工中的重要性，供技术人员参考。
关键词：深基坑：监测：信息化施工
1 前言
随着我国现代化建设的飞速发展．城市地下空
问的开发利用越来越多．基坑设计和施工水平也得
到了较大的提高 鉴于深基坑工程的复杂性和不确
定性．迄今为止深基坑工程还没有成熟的理论基础
和合理的计算模式．复杂的地质条件又给选择支护
结构方案和合理设计参数的选择带来一定的限制
在目前深基坑工程中．施工方案的不合理性和施工
经验的不足．是导致深基坑丁程失效的重要原因 岩
土工程量测已成为深基坑施工中必不可少的手段．
信息化施工法的应用．将从根本上改变人们对基坑
安全性的传统认识．有助于提高深基坑工程的安全
性．缩短施工时间和降低工程造价
2 基坑监测的目的
2．1 为施工提供及时的反馈信息。
基坑开挖施工是分层分段进行的．通过将施_[
监测结果与预估值作比较．可验证原开挖施工方案
的正确性．或根据分析结果调整施工参数．必要时采
取附加施T措施．以达到信息化施工的目的
2．2 作为设计与施工的重要补充手段
基坑工程设计与施工方案是设计人员对实体进
行物理抽象．采取数学分析方法进行定量预测计算，
加之以长期工程实践经验而确定的．在很大程度上
反映了基坑的实际情况 但由于各个场地的地质条
件不同．施工工艺和周边环境存在差异．具体项目之
间千差万别．设计计算未曾计入各种复杂因素．因此
必须依据监测结果进行局部修改或完善
l8
2-3 作为施工开挖方案修改的依据
根据监测结果来判断原施工方案是否安全和适
当．必要时对其进行调整．如减少日出土量、改变开
挖顺序或采取加固排险措施等．可以说监测数据是
基坑提高施工安全度的至关重要的定量化依据
2．4 积累经验以提高基坑工程设计和施工水平
就目前的技术水平而言．基坑工程的设计和施
工，对通常采用的力学分析、数值计算和室内试验，
总是在不同程度上对客观事物进行了简化或近似处
理．而现场监测技术则客观真实地反映了工程结构
和环境相互关系 通过对监测数据的分析．可以为今
后积累相关经验
2．5 监测数据也是解决法律纠纷的有力证据
在建筑物和地下管网密布的城市内进行基坑施
工．不可避免地对周边环境造成影响．由此引起的法
律纠纷屡见不鲜．一份完整的监测报告能为客观公
正解决这些问题提供依据
3 监测内容与方法
3．1 基坑监测的基本内容
针对基坑侧壁的安全等级．不同规范对基坑监
测项目有不同的规定 一般监测内容由设计单位根
据具体情况选定 我国规范规定的基坑监测项目详
见文献『3～4](略)
3．2 基坑监测的基本要求
①监测工作必须有计划地进行：②监测数据必
须真实可靠和及时：③埋设在结构中的监测元件应
尽量减少对结构正常受力的影响．埋设水土压力检
测元件、测斜管和分层沉降管时应注意回填土与岩
石介质匹配：④采取多种方法，实行多项内容的监测
方案；⑤预先设定报警制度，报警值包括变形和内力
2008年9月第9期 何春保等：深基坑安全监测技术及其应用 sEP 2oo8 No．9
的量值和变化速率；⑥监测应有完整的记录表、数据
报表、图形和曲线
3．3 基坑监测的基本方法
(1)沉降监测
采用重复精密水准测量的方法进行．一般是在建
筑物的外围布设1条闭合水准环线．再由水准环中
的固定点测定监测点的高程．这样每隔一定周期进
行一次精密水准测量．求出各水准点和沉降点的高
程平差值 某一沉降监测点的沉降量即为首次观测
求得的高程与本次复测求得的高程之差
(2)水平位移监测
① 轴线法：沿要测量的基坑边线设置1条视准
线(如图1)，两 A C1 2 3⋯． D B
端设置工作基点厂—————]
A、B，并在直线 I I
边上布设水 平位 图1 视准线的设置示意图
移点．将轴线用经纬仪投射到位移点旁边．即可量取
位移点与轴线的垂距．两次垂距的差值即为水平位
移量，该法方便直观，但要求仪器架设在变形区外．
且测站与位移点不宜太远
② 小角法：视准线小角法(如图2)与轴线法相
类似．也是沿基坑
每一边建立1条天
轴线(即以各固定
的方向)．通过测量
固定方向与测站至 图2 小角法测量示意图
位移点方向的小角变化△ ，并测得测站至位移的
距离 ，通过公式Ai=L．A ／p计算各观测点的位
移量Ai。该法也要求仪器架设在变形区外．且测站
与位移点不宜太远
此外．还有观测点设站法和前方交会法等．但因
相对繁琐而应用较少
(3)深层水平位移监测
测量围护结构和土体在不同深度上的点的水平
位移，通常采用测斜仪进行．测斜管在基坑开挖前埋
设于围护结构和土体内 放入测斜管内的活动探头
测出的量是各个不同量测段上测斜管的倾角 ．而
该分段两端点(探头下滑动轮作用点与上滑动轮作
用点)的水平偏差可由测得的倾角用下式表示：
= 厶·sin
式中：△ 为第i量测段的水平偏差值(mm)；L 为
第i量测段的长度，常用的测斜仪多为500mm；妒 为
第i量测段的倾角
当测斜管埋设足够大时．管底可以认为是位移
不动点．从管底上数第n量侧段处测斜管的水平偏
差总量为：
= ΣA FΣL ·sinA
1 l
测斜管用于测量双向位移时．由两个方向的测
量值求出其矢量和．得出位移的最大值和方向
(4)土体分层沉降仪量测
土体分层沉降是指离地面不同深度处土层内各
点的沉降或隆起．通常用磁性分层沉降仪量测 在基
坑开挖前预埋分层沉降管和钢环．并测读各钢环的
起始标高．与其在基坑施工开挖过程中测得标高的
差值，即为各土层在施工过程中的沉降或隆起
(5)支撑内力监测
钢筋混凝土围护构件的内力或轴力监测通常是
在其内埋设钢筋计．通过测定构件受力钢筋的应力
或应变．再根据钢筋与混凝土共同作用和变形协调
条件等计算得到。钢筋计有钢弦式和电阻片式两种．
分别用频率计和电阻应变仪测量。由于主钢筋一般
沿混凝土结构截面周边布置．因此钢弦式钢筋应力
计应上下或左右对称布置．或在矩形断面的4个角
点处布置．由钢筋计的拉力或压力可以计算构件内
力．在室外温度变化较大的季节还需注意温差对监
测结果的影响
(6)锚杆位移拉力监测
采用锚杆轴力计监测锚杆拉力的变化．钢筋锚
杆可采用钢筋应力计和应变计．其埋设方法与钢筋混
凝土中的埋设方法相类似 在整个基坑开挖过程中．
每天宜监测一次．并根据开挖进度和监测结果的变
化情况适当增减 当基坑开挖到设计标高时．锚杆上
的荷载应是相对稳定的．如果每周荷载变化量大于锚
杆所受荷载的5％．就应查明原因并采取适当措施
(7)地下水监测
采用钢尺水位计量测．对于地下水位较高的水
位观测井。也可用干的钢尺直接插入水位观测井．记
录湿迹与管顶的距离．根据管顶高程即可计算地下
水位的高程，钢尺长度需大于地下水位与孑L口间距
(8)地下管线变形监测
对地下管线的监测是对其进行间接保护．主要
采用间接测点和直接测点两种形式 间接测点常设
在管线的窑井盖上．或管线轴线相对应的地表．将钢
筋直接打入地下，深度与管底一致作为标记．但因测
点与管线之间存在介质．与管线本身的变形有一定
差异．适用于人员与交通密集不宜开挖的地方．或设
19
2008年9月第9期 广东土木与建筑 SEe 20o8 『0．9
防标准较低的场合 直接测点是通过埋设一些装置
直接测读管线的沉降．常用的方案有抱箍式和套筒
式测点 前者监测精度较高．能测得管线的沉降和
隆起，但埋设时必须凿开路面，并开挖至管线：后者
则简单易行．特别是对于埋深较浅的管线，通过在地
面打金属管线至管线顶部．再清除整理．可避免道路
开挖．但缺点是监测精度较低
(9)土压力与孔隙水压力监测
采用在量测位置上埋设土压力传感器来进行监
测，常用的土压力盒有钢弦式和电阻式等．选择时应
参照桩墙测点标高水土压力的计算预估值．选择合
适的测试量程．以充分提高量测精度 土压力盒实
测的压力为土压和孔隙水压力的总和．应扣除孔隙
水压力及实测的压力值才是实际的土压力值 孔隙
水压力量测结果可用于固结计算及有限应力法的稳
定性分析，在打桩、堆载预压法地基加固的施工速度
控制，以及基坑开挖、沉井下沉和降水等引起的地表
沉降控制中具有十分重要的作用．其原因在于饱和
软土粘土受荷后孔隙水压力会发生变化．掌握其规
律就能及时采取措施．避免不必要的损失．孔隙水压
力计可采用压入法或钻孑L法进行埋设
4 基坑监测频率与控制标准
4．1 基坑监测频率
①监测可由施工单位自测。并结合建设单位委
托的第三方监测：⑦ 监测须在支护施工前测得稳定
的初值，且不少于2次：③ 由施T单位完成的自测。
必须按照规范要求．根据不同施工阶段．结合基坑侧
壁的安全等级，动态调整监测频率，详见文献[5]；
④第三方监测视为委托方和设计要求．一般在开挖
卸载急剧阶段的监测频率为2d～3d测一次．其余工
况下可延长5d～lOd：⑤ 当结构变形超过有关标准或
场地条件变化较大时．应加密观测，当出现危险事故
征兆时，应连续进行监测
4．2 基坑变形的控制标准
基坑支护工程应控制支护结构和周围土体的变
形．防止基坑变形过大而影响周围环境、桩基和地下
室的施工．因此应根据基坑安全等级和实际条件来
确定基坑变形的控制值和报警值．报警值为现场监
测报警的标准，可取控制值的70％～80％。文献『5]、
f6 1规定的支护结构变形控制值见表1
表1 规范规定的支护结构变形控制值
广东省标准l5 广州市标准[6]
安全 支护结构 周围 最大 与坑深
等级 水平位移 地面沉降 水平位移 (日)的
(mm) (mm) (mm) 比值
一级 O．oo2 且≤3O 0．0015 且≤20 30 0．0025
二级 0．004H且≤50 0．003H 且≤4O 50 0．004日
三级 0．025 且≤150 0．O2 且≤120 100 0．O2
5 工程实例
广州金盛大厦基坑工程．施工期间在基坑周围
设置了19个位移监测点(WY01～WY19)和9个测
斜点(01 ～09 )。地面水平位移采用小角法监测．结
果表明．随着开挖顺序的不同．各点位的水平位移相
差较大，对于开挖较早较快、深度大的位置，一般位
移较大．应当加强监测
测斜法获得的基坑侧向位移结果表明．大部分
基坑位移均为顶部大．8 两孔出现中间数据大于顶
面数据 其原因是当锚固力较大时．锚固点位移将较
稳定．而由于一般锚固点的弯矩较大于靠近地面的
部分．因此当预加的锚固力对点位的位移约束不是
足够大时．一般锚固点的位移会稍大
6 结语
基坑监测在信息化施工中发挥着重要的作用．
本文详细介绍了目前基坑监测的深基坑工程现场监
测的主要内容和方法．并对基坑丁程的具体监测结
果进行了分析评价．便于在基坑施工过程中对相关
数据进行定量分析．通过监测数据与原设计预计情
况进行对比．判断现设计施工的合理性．必要时及早
调整施工方案．确保基坑施工安全
参考文献
f1]吴小将，刘国彬等．基于深基坑工程测斜监测曲线的地下
连续墙弯矩估算方法研究[J]．岩土工程学报，2005(9)
[2]黄克辉．基坑测斜观测数据误差分析方法研究[J]．上
海地质．2005(1)
[3]GB 50021—2001 岩土工程勘察规范[S]
[4]JGJ 120—99 建筑基坑支护技术规程[S]
[5]DBJ／T 15—2O一97(广东省标准) 建筑基坑支护工程技
术规程fS] ’
[6]GJB 02—98 广州地区建筑基坑支护技术规定[S]

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