基坑开挖监测方案

1.工程概况

拟建综合楼工程项目为地下二层、地上八层（局部三层、五层），设地下室二层，预计开挖深度约为地面以下9.0m左右。挡土结构和支承结构为钻孔灌注桩，止水桩为高压旋喷水泥土桩，大量土方为支撑和支挡下挖土。

地理位置处于解放东路、茶局路交汇处西北角，场地为原供电局旧址。基坑四周建筑物密集，东侧为十层交通大厦，其余四周为4-5层砖混结构的住宅楼，紧邻基坑为110KV城中高压变电所，该所为本工程监测的重点。

设计单位：工程桩为机械工业部深圳设计研究院，围护桩为南京南大岩土工程技术有限公司，《岩土工程勘察报告》由宜兴市建筑设计研究院提供。

2.施工监测的重要性和目的

2.1施工监测的重要性

在基坑开挖的施工过程中，基坑内外的土体将由原来的静止土压力状态向被动和主动土压力状态转变，应力状态的改变引起维护结构承受荷载并导致围护结构和土体的变形，围护结构的内力（围护桩和墙的内力，支撑轴力或土锚拉力等）和变形（深基坑坑内土体的隆起、基坑支护结构及其周围土体的沉降和侧向位移等）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环境造成不利影响，深基坑开挖工程往往在建筑密集的市中心，施工场地四周有建筑物和地下管线，基坑开挖所引起的土体变形将在一定程度上改变这些建筑物和地下管线的正常状态，当土体变形过大时，会造成邻近结构和设施的失效或破坏。同时基坑相邻的建筑物又相当于较重的集中荷载，基坑周围的管线常引起地表水渗漏，这些因素又是导致土体变形加剧的原因。基坑工程设置于力学性质相当复杂的地层中，在基坑围护结构设计和变形预估时，一方面，基坑围护体系所承受的土压力等荷载存在着较大的不确定性；另一方面，对地层和围护结构一般都作了较多的简化和假定，与实际有一定的差异；加之，基坑开挖与围护结构施工过程中，存在着时间和空间上的延迟过程，以及降雨、地面堆载和挖机撞击等偶然因素的作用，使得现阶段在基坑工程设计时对结构内力计算以及土体变形的预估与工程实际情况有较大的差异，并在相当程度上仍依靠经验。因此，在基坑施工过程中，只有对基坑支护结构、基坑周围的土

体和相邻的构筑物进行全面、系统的监测，才能对基坑工程的安全性和对周围环境的影响程度有全面的了解，以确保工程的顺利进行，在出现异常情况时时反馈，并采取必要的工程应急措施，甚至调整施工工艺或修改设计参数。

2.2施工监测的目的

基坑采取适当的支护措施是为了防止深基坑开挖影响周围建筑物、道路、设施及地下管线的安全。但在基坑工程中，由于地质条件、荷载条件、材料性质、施工条件等复杂因素的影响，很难单纯从理论上预测施工中遇到的问题，加之周围环境对基坑变形的严格要求，深基坑临时支护结构及周围环境的监测显得尤为重要。

基坑开挖和地下室施工期间开展严密的现场监测可以为施工提供及时的反馈信息，做到信息化施工，监测数据和成果是现场管理人员和技术人员判别工程是否安全的依据；另一方面，设计人员通过实测结果可以不断地修改和完善原有的设计方案，确保地下施工的安全顺利进行。

因此基坑监测的目的主要有：

1）根据监测结果，发现可能发生危险的先兆，判断工程的安全性，防止工程破坏事故的发生，采取必要的工程措施；

2）以基坑监测的结果指导现场施工，进行信息化反馈优化设计，使设计达到优质、安全、经济合理、施工快捷；

3）为设计人员提供准确的现场监测结果使之与理论预测值相比较，用反分析法求得更准确的设计参数，修正理论公式，不断地修改和完善原有的设计方案，以指导下阶段的施工，确保地下施工的安全顺利进行，同时也能为其它工程的设计施工提供参考。

3.监测方案编制的依据

根据本工程监测技术要求、施工工况和具体的环境情况，本监测方案对监测项目的设置遵循合理、可靠、经济的原则。

（1）相关单位提供的设计图纸、勘察报告等相关资料

（2）设计图纸要求的监测方案

（3）相关规范、规程和标准

4. 监测内容的设置

☆支护结构顶部垂直、水平位移监测；

☆周围道路变形及沉降监测；

☆深层水平位移监测；

☆基坑周围建筑物沉降监测；

☆支撑立柱桩的沉/隆监测；

☆支撑轴力的监测；

☆地下水位监测；

☆桩身应力监测；

5.测量技术方法及要求

5.1监测技术方法

5.1.1沉降测量（建筑物、墙顶、地表、管线等、立柱）

采用相对高程系，利用建立的水准测量监测网，参照Ⅱ等水准测量规范要

求用水准仪引测。历次沉降变形监测是通过高程基准点间联测一条闭合或附合水准线路，由线路的工作点来测量各监测点的高程。各监测点高程初始值在施工前测定（至少测量

2次取平均）。某监测点本次高程减前次高程的差值为本次沉降量，本次高程减初始高程的差值为累计沉降量。

5.1.2水平位移测量

（一）视准线法

在基坑每边设立2个参照点，建立一条基准线，用经纬仪投影至地面，尽量在基准线上布设水平位移点，用钢尺量测位移点到轴线的偏距E，从而了解围护体顶部水平位移的情况。某监测点本次E值与前次E值的差值为该点本次位移变化量，本次E值与初始的E值之差值即为该点累计位移量。

（二）坐标法

对于无法采用视准线法的测点，采用坐标法观测。用全站仪架设于某稳定基准点，观测测点坐标，取三次平均值作为初始值。本次观测值与前次观测值之差为该点累计位移量。

5.1.3深层水平位移测量

深层水平位移监测是观测支护结构各深度的水平位移量，用以监测支护桩或土体的变形。当测出支护结构在没有外界荷载作用下位移急剧增大则表示土体临近破坏。其量测方法是：

①首先在预定位置埋设足够深（以达到不动点为止）铅直的测斜管，管内有互成90°的四个导槽，使其中一对互成180°的导槽与土体变形方向一致（与基坑边垂直）；

②放入带有导轮的测斜仪沿导槽滑动，由于测斜仪能反应出测管与重力线之间的倾角，因而能测出测斜仪所在位置测管在土体作用下的倾斜度θi，换算成该位置测斜仪上下导轮间（或分段长度）的位置偏差Δd:

Δd=Lsinθi

式中，L为量测点的分段长度。自下而上累加可知各点处的水平位置：

d=ΣLsinθi

与初次位置测值相减既为各点本次量测的水平位移。

深层水平位移采用CX-03A型伺服加速度测斜仪施测。CX-03A型伺服加速度测斜仪的性能指标见下表：

图测斜仪原理

5.1.4地下水位量测

在支护桩外侧布设9口水位观测井，将地下水位管放入孔中，再用中粗砂等渗透水材料填实，水位管管口高程可用水准仪测得。管口顶部至管内水位的高差由钢尺水位计测出，由此计算水位与自然地面相对标高。各孔水位高程的初始值在观测管埋设稳定后并在基坑开挖前作两次测定，取平均值为其初始值。日常监测值与初始值的差值为其累计变化量，本次与前次测得之值的差值为其本次变化量。

5.1.5支撑轴力量测

埋设的各应力测试传感器，出厂时厂方均提供其受力率定系数表，测量时，用配套频率计连接各应力计导线，测出各应力计频率，通过相关计算换算成轴力。

传感器埋设前需检查其无受力状态时频率f0，当其与出厂标定频率f0在误差范围内时方可采用。应在使用前分两次测定初始读数，取平均值为其初始值。日常监测值与初始值的差值为其累计变化量，本次值与前次值的差值为其本次变化量。

5.2监测要求

5.2.1沉降基准点的选择

基坑开挖期间对周边环境影响范围一般在2倍的基坑开挖深度，本工程主要是采取相对测量的方法，在远离施工区（大于3倍基坑开挖深度）的稳定区域设立3个水准基点，三个基准间距大于30米，基准点的选择宜选在带基础的建筑物底部或坚实的空旷区域,水准测量在此基础上建立水准测量控制网，必要时可与业主单位提供的水准高程点进行联测，确定其水准高程。每次测量前3个基准点进行联测，是否有变化，如果某一点有沉降进行及时修正，如果联测正常则进行正常测量。

为了保证沉降观测的精度，在布设水准路线时，如现场通视条件较好可参照Ⅱ等水准规范测量要求，视距不超过30米，进行闭合或符合线路测量；水准观测时间尽量选择早上温差变化小，在阳光下测量必须撑伞。由于工地现场情况复杂,线路测量时尽可能固定测站位置。

本工程采用相对高程系，如有特殊要求也可与业主提供的绝对高程水准点进行联测采用绝对高程系。

5.2.2水平位移起视点的选择

水平位移起视点易选择距基坑4倍开挖深度以外的建构筑物房角或醒目的标志，起视点选择后应有详细的图示，注明起视点位置特征以便观测时较容易的寻找到目标；仪器的架设易选择水平位移变化较小的基坑的转角处。

5.3测量仪器的检校

DSZ2+FS1水准仪、DJ6-1经纬仪、2M铟钢尺,使用时仪器鉴定证书必须在有效期内，按照规定对要求每年必须对使用的仪器进行鉴定，鉴定合格后方可使用。

每天工作开始前检查标尺水泡、仪器气泡，发现异常应停止工作检查仪器，改正合格后方可使用。

水准仪i角不得大于6″。

2m铟钢水准尺的精度为0.01mm。

测站高差观测中误差不大于0.5mm。

5.4测量精度

1.高程测量误差≤1mm。

2.水平位移±1mm。

6.监测点的布置

6.1墙顶沉降、位移

用冲击钻将道钉打入支护结构圈梁顶或在浇筑支护结构圈梁顶混凝土时将钢筋插入。（见图1）

沉降测量采用精密水准仪，通过联测稳定的高程基准点，建立固定的水准线路，计算各监测点的高程。水平位移测量采用视准线法，通过建立稳定的基准线，量测监测点相对于基准线的位移量。

在整个支护结构圈梁顶上每隔15m左右布设沉降位移点。

圈梁顶

6.2道路变形及沉降监测

道路的变形主要是由于桩机施工及基坑开挖引起的。主要表现为隆降及出现开裂。

裂缝监测：道路裂缝主要通过巡视发现，若有明显裂缝则通过卡尺量得，并做好记录，计算出变化量。

沉降监测：将钢筋打入土中并固定或将测量钢钉直接固定在路面上，测量方法与墙顶沉降测量相同。解放东路和茶局路在基坑外离围护墙体外5ｍ左右位置设置地面沉降监测点，每15ｍ左右设置1点，并且设置与基坑垂直的地面沉降监测断面，每个断面沉降监测点间距为5ｍ。

6.3支撑立柱沉降监测

在支撑立柱施工完成后，间隔选择立柱设置沉降监测点（计12个）, 采用精密水准仪，通过联测稳定的高程基准点，建立固定的水准线路，计算各监测点的高程。在支撑立柱沉降的监测中如发现个别立柱沉降速率变化较大时，应立即对其设置倾斜监测点，对其进行倾斜监测。

6.4周围建筑物沉降监测

基地内北侧有一高压变电所，距基坑只有3～4m距离，西侧的4层砖混结构的楼房距基坑也只有几米的距离，东侧相隔一条茶局路为10层交通大厦，南侧为一4层砖混结构的楼房与之相隔一条解放东路。为了确保工程顺利进行和周边建筑物的安全，对应的周边建筑物均设立沉降监测点，每栋设置6个沉降观测点。在周围建筑物的沉降监测中如发现沉降速率变化较大或差异沉降过大时，应立即对其设置倾斜监测点，对其进行倾斜监测。

6.5深层水平位移监测

在支护桩施工结束后，在支护桩外侧土体中用钻孔机钻孔至设计深度，埋设PVC测斜管，设置约8个深层水平位移监测点，采用CX-03A型伺服加速度测斜仪施测各点的水平位移。

6.6坑外水位观测

在埋设测斜管的同时，用钻机钻孔埋设水位管，钻孔至设计埋深时，逐节放入PVC水位管设置水位观测井，在坑外布设9口水位观测井。

6.7支撑轴力监测

在钢筋砼支撑选择6各支撑面埋设的各应力测试传感器，进行支撑轴力的监测。

6.8桩身应力监测

选择5根钻孔灌注桩进行桩身应力监测。

7. 监测工作实施步骤及监测频次

7.1监测工作实施步骤

7.1.1前期准备工作：

根据测试项目订购PVC高精密度测斜管、水位管（滤水管）、沉降（水平位移）标志点、钢弦式钢支撑反力计以及辅助材料，并完成资料率定工作；制作沉降观测点的标记和基准测量标识。

7.1.2测试仪器设备埋设、安装阶段：

（1）在支护桩施工结束后，钻机进场钻孔埋设测斜管，钻孔至设计深度时，将专用PVC测斜管连接好插入孔中，用绿豆砂（或黄砂）填实空隙，并做好测斜管的保护标志。

埋设测斜管时，我方将派专业人员和钻孔队伍到现场进行钻孔埋设测斜管，并做好相应的保护标志，现场施工人员必须配合我方人员埋好测斜管。此项工作必须在基坑开挖前完成。

（2）在埋设测斜管的同时，用钻机钻孔埋设水位管，钻孔至设计埋深时，逐节放入PVC水位管，放完后，回填黄砂至透水头以上1m，再用膨润土泥丸封孔至孔口，并用砖和水泥砂浆砌筑好保护标志。此项工作也必须在基坑开挖前完成。

（3）支护结构浇注圈梁后，埋设好沉降及水平位移测量标点。同时埋设好

基坑周围道路、建筑物及道路管线的位移测量标志点。