第10章 基坑工程監(jiān)測

變形觀測與數(shù)據(jù)處理成都理工大學地球科學學院測繪工程系

第10章

基坑工程監(jiān)測主要內容監(jiān)測內容監(jiān)測方法實例10.1概述一、基坑工程基坑深度基坑尺寸飛速發(fā)展基坑數(shù)量從80年代以來，我國從深圳的第一座深基坑設計施工至今，已積累了豐富的理論和實踐經(jīng)驗。當初深度達到5m的就被定義為深基坑，而今天，可被定義為深基坑的深度則應為7m以上。二、基坑監(jiān)測的目的安全確保基坑支護結構及鄰近建筑物安全驗證設計參數(shù)完善基坑工程設計施工水平10.2基坑監(jiān)測內容及方法深基坑施工，必須要有一定的圍護結構用以擋土、擋水。圍護設施必須安全有效。淺基坑的圍護結構以前常用的是鋼板樁或混凝土板樁；深基坑則大多采用現(xiàn)場澆灌的地下連續(xù)墻結構或排樁式灌注樁結構，并配以混凝土攪拌樁或樹根樁止水。7-15m深的基坑，中間必須配二到三道水平支撐，水平支撐采用鋼管式結構或鋼筋混凝土結構。

(1)地下管線、地下設施、地面道路和建筑物的沉降、位移（基坑周邊）。

(2)圍護樁地下樁體的側向位移(樁體測斜)、圍護樁頂?shù)某两岛退轿灰啤?/p>

(3)圍護樁、水平支撐的應力變化。

(4)基坑外側的土體側向位移(土體測斜)。

(5)坑外地下土層的分層沉降。

(6)基坑內、外的地下水位監(jiān)測。

(7)地下土體中的土壓力和孔隙水壓力。

(8)基坑內坑底回彈監(jiān)測。一、監(jiān)測內容10.2.1圍護樁墻頂水平和沉降監(jiān)測水平位移

極坐標前方交會視準線法全站儀坐標測量坐標系統(tǒng)：獨立坐標，一般以基坑縱橫軸線方向一致沉降監(jiān)測

精密水準或精密三角高程測量10.2.2深層水平位移監(jiān)測（側向位移）

基坑圍護樁墻和土體在不同深度的水平位移采用測斜儀測量1.測斜儀的組成測斜管測斜探頭連接電纜測讀儀

測斜管：長2-4m管徑60mm、70mm、90mm埋設在圍護樁墻和土體內測斜探頭：傾角傳感元件上、下兩端有兩對滑輪連接電纜：提升和下放探頭探頭的深度尺向探頭供應電源向測讀儀傳遞測量數(shù)據(jù)測讀儀：顯示探頭測量信息（傾斜角或其正弦值）

2.測斜管埋設測斜管(測地下土體、圍護樁體的側向位移)的埋設：測斜管應根據(jù)地質情況，埋設在那些比較容易引起塌方的部位，一般按平行于基坑圍護結構以20~30m的間距布設；圍護樁體測斜管應在圍護樁體澆灌混凝土時放入；地下土體測斜管的埋設須用鉆機鉆孔，放入管子后再用黃砂填實孔壁，用混凝土封固地表管口，并在管口加帽或設井框保護。

測斜管的埋設要注意十字槽須與基坑邊垂直。

3.測量原理與方法原理：通過擺錘受重力作用測量測斜探頭軸線與鉛垂線之間的夾角，進而計算各高程點的水平位移。方法

（1）聯(lián)接測頭和測讀儀，

（2）測試自孔底開始測，自下而上每隔0.5m測讀一次，每次測讀時，測繩必須固定，測量完畢后，在同一孔里旋轉180度，再測一次。

（3）每次全部測完后傳入電腦及時進行計算，出報告。

10.2.3土體分層沉降監(jiān)測

土體分層沉降是指地表以下不同深度土層內的點的沉降或隆起采用磁性分層沉降儀測量

10.2.4基坑回彈監(jiān)測

基坑開挖后，由于卸除地基土自重，引起基坑底面及坑外一定范圍土體相對于開挖前的隆起變形，稱為基坑回彈。采用回彈監(jiān)測標和深層沉降標測量方法：幾何水準測量

1.回彈標形式及埋設

由于基坑回彈點要在基坑開挖前預先埋設到基坑底面的設計標高處,這就要求回彈點的測標要設的穩(wěn)定、牢固且便于進行觀測,才能保證監(jiān)測的必要精度?；貜棞y標的形式如圖(如采用輔助桿法圖中掛鉤可改做成圓帽頂)。

回彈監(jiān)測標形式回彈測點布設的幾種形式測點一般以沿基坑縱橫中心軸線及其它重要位置成對稱布置,并在基坑外一定范圍內(基坑深度的1·5-2·0倍)布設部分測點。點距一般為10-15m,也可根據(jù)需要而定?；踊貜棻O(jiān)測通常采用幾何水準測量法。基坑回彈監(jiān)測的基本過程：在待開挖的基坑中預先埋設回彈監(jiān)測標志,在基坑開挖前、后分別進行水準測量,測出布設在基坑底面各測標的高差變化,從而得出回彈標志的變形量。觀測次數(shù)不應少于3次:即第一次在基坑開挖之前;第二次在基坑挖好之后;第三次在澆注基礎混凝土之前。在基坑開挖前的回彈監(jiān)測,由于測點深埋地下,實施監(jiān)測就比較復雜,且對最終成果精度影響較大,亦是整個回彈監(jiān)測的關鍵。2.基坑回彈監(jiān)測方法

基坑開挖前的回彈監(jiān)測方法通常有輔助桿(適用于較淺基坑)和鋼尺法。鋼尺法又可分為鋼懸吊掛鉤法(簡稱掛鉤法),一般適用于中等深度坑;鋼尺配掛電磁錘法或電磁探頭法,適用于較深坑。掛鉤法的工作實質如下:首先在地面上用鉆機成孔,把回彈測標埋設到基坑底面設計標高處,在標志上吊掛鋼尺引出地面；然后通過在地面實施水準測量,把高程引測到每個回彈標志上,并依此所得高程作為初始值。而基坑開挖后各測點的高程,則在基坑內按一般水準測量方法進行,所得的高程與初始高程比較,其差值即為回彈變化量?；娱_挖前觀測工作方式見圖。開挖前回彈觀測工作示意圖10.4工程實例

10.4.1工程概況

某辦公樓高79·50m,地上主樓19層,裙樓2層,地下2層,地面面積43·20m×50·40m。設計基礎埋深-8.7m,采用天然地基箱形基礎。上部結構采用框剪結構。該工程設計采用主樓與裙樓用同一個基礎形式,不留沉降縫。因此,對地基土的變形要求靈敏,地基土的回彈變形及其分布,是基礎設計和變形驗算的重要參數(shù),故設計要求進行基坑回彈監(jiān)測。10.4.2場地地形及地下水場地地形平坦,西部稍高(約0·70m)。場地地下水為第四系孔隙潛水,勘探期間測得地下水位深13.00-13.20m,故本次觀測未考慮地下水影響。10.4.3回彈標志的布設與觀測本次回彈監(jiān)測的基坑形狀和測標的布設如圖。由于場地地質條件和基坑形狀較簡單,故標志點沿基坑縱橫中心軸線布設9個和4個角各設1個共13個,點距為10.00-15.00m,標志點埋設深度在-8.90m?；貜棙酥镜穆裨O方式如前述。水準測量采用Ni007型補償式自動安平水準儀配以因瓦水準尺,按二等水準測量精度要求進行?；鶞庶c選在場地西南方約20m(基坑開挖深度2倍以外)處?；貜棻O(jiān)測采用鋼尺懸吊掛鉤直接測量法,依逐點直接觀測進行?；悠矫婧蜏y點布置基坑平面和測點布置10.4.4觀測成果的整理和分析按逐點觀測的每個回彈標志與基準點的高差,直接推算各測點的初始高程,然后以引測到坑底的工作基點進行坑底的各測點標高測量,并比較推算出各點的回彈量。其各點的坐標和回彈量見表。從表中可以看出,基坑回彈量最大值在8#點,其值為36.00mm,最小值在13#點,其值為18.00mm,平均回彈量為26.00mm。（最大、最小及平均回彈量）從整個基坑底面回彈變化規(guī)律看,在基坑中間的回彈量大于四周,而西部回彈量又稍大于東部。依其結果繪制出基坑縱橫中心軸線回彈剖面圖和基坑回彈等值線圖?；涌v橫中心軸線回彈剖面基坑回彈等值線第十四章邊坡工程監(jiān)測邊坡工程監(jiān)測的特點、內容和技術手段一、邊坡工程監(jiān)測的特點1．監(jiān)測區(qū)域大,涉及的巖土性質復雜；

2．監(jiān)測的內容相對較多，主要有地面變形監(jiān)測和地下變形監(jiān)測，物理參數(shù)如應力等參數(shù)監(jiān)測，環(huán)境因素如地下水、天氣、地震因素的監(jiān)測；監(jiān)測的工作量大，工種復雜，對于監(jiān)測人員而言，必須是多面手，對于不同的工作都能適應。3.邊坡逐漸形成，部分監(jiān)測點的位置要隨之變動；

4.監(jiān)測的周期較長，一般不少于2年或更長時間，有時是貫穿于整個工程建設過程中.二、邊坡監(jiān)測的內容測降雨量測地溫地震監(jiān)測觀測地下水位觀測孔隙水壓測泉流量測河水位

地音量測位移和沉降6.環(huán)境因素5.水文

4.應變3.地下變形

2.地聲1.地表變形廣義監(jiān)測內容：位移和沉降類型階段主要監(jiān)測內容滑坡

前期地表裂縫整治期地表的水平位移和垂直位移深部鉆孔測斜土體或巖體應力、水位整治后地表的水平位移和垂直位移深部鉆孔測斜地表傾斜地表裂縫土體或巖體應力、水位變形監(jiān)測的內容（工程測量規(guī)范2007）1.簡易觀測法

2.設站觀測法

3.儀表觀測法

4.遠程監(jiān)測法三、邊坡監(jiān)測的方法(一)簡易觀測法人工觀測：地表裂縫、地面鼓脹、沉降、坍塌；

建筑物變形特征；

地下水位變化、地溫變化等現(xiàn)象。簡易測量：在邊坡關鍵裂縫處埋設騎縫式簡易觀測樁；

在建（構）筑物裂縫上設簡易裂縫測量標記；

(二)設站觀測法要點：●在邊坡體上設立變形觀測點（成線狀、格網(wǎng)狀等）；

●在變形區(qū)影響范圍之外穩(wěn)定地點設置固定觀測站；

●用測量儀器定期監(jiān)測變形區(qū)內網(wǎng)點的三維位移。1．大地測量法

測二維水平位移：前方交會法（兩方向或三方向）；

雙邊距離交會法。

測某個方向的水平位移：視準線法；小角度法；測距法。

測垂直位移：幾何水準測量法；

精密三角高程測量法。

優(yōu)點：監(jiān)控面廣，能確定邊坡地表變形范圍；

量程不受限制；

能觀測到邊坡體的絕對位移量。

缺點：受到地形通視條件限制和氣象條件的影響；

工作量大，工作周期長；

連續(xù)觀測能力較差。

2．GPS（全球定位系統(tǒng)）測量法

GPS的特點：定位精度可達毫米級

優(yōu)點：觀測點之間無需通視，選點方便；

觀測不受天氣條件的限制，可全天候觀測；

可同時測定觀測點的三維坐標和速度；

在測程大于10km時，精密優(yōu)于光電測距儀。

缺點：價格貴。

用途：地形條件復雜、起伏大或建筑物密集、

通視條件差的邊坡監(jiān)測。

3．近景攝影測量法

優(yōu)點：攝影（周期性重復攝影）方便，外業(yè)省時省力；

能同時獲得許多觀測點的空間位置。

缺點：精度較低。

用途：崩滑體處于速變、劇變階段的監(jiān)測；

危巖臨空陡壁裂縫變化；

滑坡地表位移量變化速率較大時的監(jiān)測。類型水平位移監(jiān)測的點位中誤差（mm）垂直位移監(jiān)測的高程中誤差（mm）地表裂縫的觀測中誤差（mm）巖質滑坡63.00.5土質滑坡12105邊坡監(jiān)測的精度（工程測量規(guī)范2007）通常要求水平位移2-5mm，高程測量中誤差小于1.0-1.5mm/km(三)儀表觀測法特點：監(jiān)測的內容豐富，精度高，測程可調，儀器便于攜帶；

可以避免惡劣環(huán)境對測試儀表的損害；

資料直觀可靠，能連續(xù)觀測。用途：適用于中、長期監(jiān)測內容：用精密儀器儀表對變形斜坡進行地表及深部的位移、傾斜(沉降)動態(tài)，裂縫變化及地聲、應力應變等物理參數(shù)與環(huán)境影響因素進行監(jiān)測。分類:按所采用的儀表可分為機械式儀表觀測法(簡稱機測法)

和電子儀表觀測法(簡稱電測法)兩類。(四)遠程監(jiān)測法遠程監(jiān)測法特點：遠距離無線傳輸。

優(yōu)點：自動化程度高；

全天候觀測；

省時、省力、安全。

缺點：傳感器質量不過關；

儀器的組裝工藝和長期穩(wěn)定性較差；

運行中故障率高；

很難適應野外惡劣的監(jiān)測環(huán)境；

數(shù)據(jù)傳輸有中斷；

數(shù)據(jù)可靠度難以使人置信；

價格昂貴。四、邊坡工程監(jiān)測儀器簡介傾斜計邊坡工程監(jiān)測方案設計的內容：

●監(jiān)測內容--測什么；

●監(jiān)測方法和儀器--怎么測；

●施測部位和測點布置--測哪里；

●監(jiān)測期限和頻度--何時測；

●預警值及報警制度等實施計劃--怎么辦。一、監(jiān)測設計的原則

監(jiān)測項目選擇的原則：

●一般以光學,機械和電子設備為先后順序選用設備；

●考慮經(jīng)濟上的合理性；

●不影響正常施工及使用；

●能形成統(tǒng)一的結論和簡捷的報表。§9.3監(jiān)測方案設計二、測點布點原則

監(jiān)測點的布置一般有以下三個步驟:

1、測線布置

圈定監(jiān)測范圍；

估計主要滑動方向；

選取典型斷面,布置測線；

再按測線布置相應監(jiān)測點。

●對主滑方向和范圍不明確的邊坡，放射型布置更適用。

●測線放射型布置時，在不同方向交叉布置深部位移監(jiān)測孔。●對主滑方向和范圍明確的邊坡，測線可采用十字型或方格行布置；

●測線十字型布置時，深部位移監(jiān)測孔通常布設在主滑方向上；

2、監(jiān)測網(wǎng)形成:一次也可能分階段形成；3、局部加強，加深加密布點。三、邊坡工程監(jiān)測周期與頻率

1.施工的初期爆破階段：

1次/1-2天，每次爆破后監(jiān)測1次；監(jiān)測以地表及地下位移為主。

施工階段：

1-2次/周；(地表及地下位移為主)

2.運營階段：1次/2月，雨季：1次/2月。

3.變形量增大和變形速率加快時：加大監(jiān)測頻次。

1.監(jiān)測的報表●監(jiān)測日報表●階段性報表●監(jiān)測總表

四、監(jiān)測資料匯總及分析

2.相關圖件●各監(jiān)測項目時程曲線；●各監(jiān)測項目的速率時程曲線；●地表位移變形矢量圖和等值線；●各監(jiān)測項目在各種不同工況和特殊日期變化發(fā)展的形象圖

3.分析報告

一般分析報告中應含以下內容：●工程地質背景●施工及工程進展情況●監(jiān)測目的、監(jiān)測項目設計和工作量分布●監(jiān)測周期和頻率●各項資料匯總●曲線判斷及結論●數(shù)值計算及分析●結論及建議

§9.4露天開采邊坡監(jiān)測礦山邊坡是一種臨時性或半永久性邊坡,設計較為保守。主要平臺:布設運輸?shù)V巖和設備的運輸平臺總體邊坡角:從最下部臺階坡面的坡趾到最上部臺階坡面的坡肩的聯(lián)線的傾角.一、觀測內容包括：（1）邊坡面上移動值的大小和分布，移動的過程和規(guī)律；（2）滑動面位置、形狀、滑體的大小、滑動方向；（3）邊坡移動對坡頂及其附近各種建筑物的危害程度；（4）加固措施的效果。二、觀測站的設置1．觀測線的設置觀測線由位于同一直線上的控制點和工作點組成?？刂泣c（基準點）應布設在滑體外穩(wěn)定的地表或邊坡上；工作點（變形點）設置在滑體上。每條觀測線至少設兩個控制點，控制點至第一個工作點的距離和控制點間的距離為50～100m。工作測點的間距一般為5～15m。在一個臺階上至少應設兩個測點，分別靠近坡頂、坡腳每個平臺上均應設置觀測點。1-控制點2－工作點3－觀測線 露天礦邊坡觀測線的布設2.要求：觀測站（變形區(qū)域）應布置在工程地質條件較復雜地段。觀測線的條數(shù)取決于滑坡范圍（監(jiān)測范圍）的大小、邊坡巖石力學性質及地質條件的復雜程度。對特征點進行專門監(jiān)測，當發(fā)現(xiàn)有移動時，可在其上、下、左、右增設觀測點，以便準確確定邊坡移動范圍。水準基點不需要建立嚴格統(tǒng)一的高程控制系統(tǒng)?？梢悦?～3個臺階在非移動區(qū)建立一組，每組不少于3個點。為確定工作點的礦區(qū)統(tǒng)一高程值，可用等外水準進行各組水準基點間的連測。如果采用交會法觀測，則觀測點的布設可以更加靈活，觀測線上也可不布設控制點。1．導線法觀測點埋設10～15天后進行1）觀測站與露天礦基本控制網(wǎng)點聯(lián)測，按5”小三角或5”導線要求進行，高程按四等水準要求進行。2）觀測測線，按露天礦I級導線和露天礦I級高程測量方法和精度要求測量，首次觀測需要獨立進行兩次，高程閉合差均不大于±（L為導線總長，km），則取其平均值作為原始數(shù)據(jù)。2.前方交會法應使用J2級以上的經(jīng)緯儀以全圓觀測法測定水平角，水平角測量的各種限差不能低于四等三角測量的限差要求。高程測量也可以采用三角高程測量方法。三