基坑监测作业指导书

山西裕宏岩土工程勘察检测有限公司长治分公司二零一三年一月基坑监测作业指导书第一章序言第二章前期工作第三章正式监测第四章监测结束第五章监测管理第六章基本术语第七章引用规范第八章附录附录1垂直位移、水平位移监测点安装埋设方法附录2监测孔埋设方法附录3深层水平位移（测斜）测点安装、埋设方法附录4测斜仪探头的使用、维护和保养附录5测斜仪电缆的使用、维护和保养附录6测斜仪读数仪的使用、维护和保养附录7测斜仪疑难问题解答第一章序言1基坑工程建筑物或构筑物地下部分施工时，需开挖基坑，为保证基坑施工、主体地下结构的安全和周围环境不受损害，要进行支护、降水和开挖，并进行相应的勘察、设计、施工和监测等工作，这项综合性的工程就称为基坑工程。基坑工程的设计原则：1）安全可靠：满足支护结构本身强度、稳定性以及变形的要求，确保周围环境的安全。2）经济合理性：在支护结构安全可靠的前提下，要从工期、材料、设备、人工以及环境保护等方面综合确定具有明显技术经济效果的方案。3）施工便利并保证工期：在安全可靠经济合理的原则下，最大限度地满足方便施工（如合理的支撑布置，便于挖土施工），缩短工期。基坑工程的设计方法：根据中华人民共和国行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）的规定，基坑支护结构应采用分项系数表示的极限状态设计方法进行设计。基坑支护结构的极限状态，可以分为下列两类：1）承载能力极限状态：对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致的支护结构或基坑周边环境破坏。2）正常使用极限状态：对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工，或影响基坑周边环境的正常使用功能。基坑重要性分级：根据国家标准《基坑工程设计规程》（DBJ08-61-97），按基坑重要性分为以下3级：1）符合下列情况之一时，属一级基坑工程:（1）支护结构作为主体结构的一部分时；（2）基坑开挖深度大于等于10m时；（3）距基坑边两倍开挖深度范围内有历史文物、近代优秀建筑、重要管线等需严加保护时。2）开挖深度小于7m，且周围环境无特别要求时，属三级基坑工程；3）除一级和三级基坑工程以外的，均属二级基坑工程。对位于地铁、隧道等大型地下设施安全保护区范围内的基坑工程，以及城市生命线工程或对位移有特殊要求的精密仪器使用场所附近的基坑工程，应遵照有关的专门文件和规定执行。基坑围护结构：基坑围护结构包括挡土结构和支撑结构两部分。挡土结构主要承受基坑开挖卸荷所产生的土压力和水压力并将其传递到支撑，主要类型有钢板桩挡墙、钻孔灌注桩挡墙、水泥土搅拌桩挡墙（重力式挡墙）、地下连续墙挡墙、SMW工法挡墙（水泥土桩内插型钢）等；支撑结构则承受挡土结构所传递的土压力和水压力，按选用材料，支撑可分为两类:现浇钢筋混凝土支撑和钢结构支撑。基坑开挖施工：基坑开挖的施工工艺一般有两种：放坡开挖（无支护开挖）和有支护开挖。前者既简单又经济，在地质条件和周围环境允许时能保证边坡稳定的条件下优先选用。在软土地区地下水位往往较高，需要用围护墙承受基坑外的水、土压力，并与支撑（或锚杆）、围檩、防渗帷幕等结构体系形成支护结构。基坑开挖方式，常见的有放坡开挖、无支撑围护开挖、围护分层开挖、中心岛开挖、逆作法开挖等。基坑降水：基坑降水主要有疏干井和承压井，疏干井起到降低坑内潜水，优化作业环境和提高被动土体强度的作用，承压井起到降低承压含水层水头，确保坑底稳定的作用。2基坑监测所谓基坑监测是指在基坑开挖施工过程中，借助仪器设备和其它一些手段对围护结构、周围环境（土体、建筑物、构筑物、道路、地下管线等）的应力、位移、倾斜、沉降、开裂及对地下水位的动态变化、土层孔隙水压力变化等进行综合监测。根据前段开挖期间监测到土体变位动态等各种行为表现，提取大量的岩土信息，及时比较勘察、设计所预期的性状与监测结果的差别，对原设计成果进行评价，并判断现行施工方案的合理性。通过反分析方法计算和修正岩土力学参数，预测下阶段施工过程中可能出现的新动态，为优化和合理组织施工提供可靠信息，对后期开挖方案与开挖步骤提出建议，对施工过程中可能出现的险情进行及时的预报。当有异常情况时，立即采取必要的工程措施，将问题消灭在萌芽状态，以确保工程安全。1)基坑监测的重要性和目的在深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围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浅层水的渗漏，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，与工程实际有一定的差异；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结构和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，在深基坑施工过程中，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，在出现异常情况时及时反馈，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。国家相继颁布实施的国家工程建设规范《基坑工程设计规程》DGJ08-61-1997、《地基基础设计规范》DGJ0811-1999、《基坑工程施工监测规程》DG／TJ08-2001-2006都对现场监测作了具体规定，将其作为基坑工程施工中必不可少的组成部分。而在地铁、隧道和合流污水工程等大型构筑物安全保护区内的基坑，相关部门都颁布了有关文件确定其环境保护的标准和要求。基坑工程监测已成为建设管理部门强制性指令措施，受到业主、监理、设计、施工和相关管线单位高度重视。基坑监测应达到的目的：(1)对基坑围护体系及周边环境安全进行有效监护在深基坑开挖与支护施筑过程中，必须在满足支护结构及被支护土体的稳定性，避免破坏和极限状态发生的同时，不产生由于支护结构及被支护土体的过大变形而引起邻近建筑物的倾斜或开裂，邻近管线的渗漏等。从理论上说，如果基坑围护工程的设计是合理可靠的，那么表征土体和支护系统力学形态的一切物理量都随时间而渐趋稳定，反之，如果测得表征土体和支护系统力学形态特点的某几种或某种物理量，其变化随时间而不是渐趋稳定，则可以断言土体和支护系统不稳定，支护必须加强或修改设计参数。在工程实际中，基坑在破坏前，往往会在基坑侧向的不同部位上出现较大的变形，或变形速率明显增大。在20世纪90年代初期，基坑失稳引起的工程事故比较常见，随着工程经验的积累，这种事故越来越少。但由于支护结构及被支护土体的过大变形而引起邻近建筑物和管线破坏则仍然时有发生，而事实上大部分基坑围护的目的也就是出于保护邻近建筑物和管线。因此，基坑开挖过程中进行周密的监测，可以保证在建筑物和管线变形处在正常范围内时基坑的顺利施工，在建筑物和管线的变形接近警戒值时，有利于采取对建筑物和管线本体进行保护的技术应急措施，在很大程度上避免或减轻破坏的后果。(2)为信息化施工提供参数基坑施工总是从点到面，从上到下分工况局部实施。基坑工程监测不仅即时反映出开挖产生的应力和变形状况，还可以根据由局部和前一工况的开挖产生的应力和变形实测值与预估值的分析，验证原设计和施工方案正确性，同时可对基坑开挖到下一个施工工况时的受力和变形的数值和趋势进行预测，并根据受力和变形实测和预测结果与设计时采用的值进行比较，必要时对设计方案和施工工艺进行修正。(3)验证有关设计参数因基坑支护结构设计尚处于半理论半经验的状态，土压力计算大多采用经典的侧向土压力公式，与现场实测值相比较有一定的差异，基坑周围土体的变形也还没有成熟的计算方法。因此，在施工过程中需要知道现场实际的受力和变形情况。支护结构上所承受的土压力及其分布，受地质条件、支护方式、支护结构刚度、基坑平面几何形状、开挖深度、施工工艺等的影响，并直接与侧向位移有关，而基坑的侧向位移又与挖土的空间顺序、施工进度等时间和空间因素等有复杂的关系，现行设计分析理论尚未完全成熟。基坑围护的设计和施工，应该在充分借鉴现有成功经验和吸取失败教训的基础上，根据自身的特点，力求在技术方案中有所创新、更趋完善。对于某一基坑工程，在方案设计阶段需要参考同类工程的图纸和监测成果，在竣工完成后则为以后的基坑工程设计增添了一个工程实例。现场监测不仅确保了本基坑工程的安全，在某种意义上也是一次1：1的实体试验，所取得的数据是结构和土层在工程施工过程中真实反应，是各种复杂因素影响和作用下基坑系统的综合体现，因而也为基坑工程领域的科学和技术发展积累了第一手资料。2)基坑监测工作基本要求(1)基坑监测应由委托方委托具备相应资质的第三方承担。(2)基坑围护设计单位及相关单位应提出监测技术要求。(3)监测单位监测前应在现场踏勘和收集相关资料基础上，依据委托方和相关单位提出的监测要求和规范、规程规定编制详细的基坑监测方案，监测方案须在本单位审批的基础上报委托方及相关单位认可后方可实施。(4)基坑工程在开挖和支撑施工过程中的力学效应是从各个侧面同时展现出来的，在诸如围护结构变形和内力、地层移动和地表沉降等物理量之间存在着内在的紧密联系，因此监测方案设计时应充分考虑各项监测内容间监测结果的互相印证、互相检验，从而对监测结果有全面正确的把握。(5)监测数据必须是可靠真实的，数据的可靠性由测试元件安装或埋设的可靠性、监测仪器的精度、可靠性以及监测人员的素质来保证。监测数据真实性要求所有数据必须以原始记录为依据，原始记录任何人不得更改、删除。(6)监测数据必须是及时的，监测数据需在现场及时计算处理，计算有问题可及时复测，尽量做到当天报表当天出。因为基坑开挖是一个动态的施工过程，只有保证及时监测，才能有利于及时发现隐患，及时采取措施。(7)埋设于结构中的监测元件应尽量减少对结构的正常受力的影响，埋设水土压力监测元件、测斜管和分层沉降管时的回填土应注意与土介质的匹配。(8)对重要的监测项目，应按照工程具体情况预先设定预警值和报警制度，预警值应包括变形或内力量值及其变化速率。但目前对警戒值的确定还缺乏统一的定量化指标和判别准则，这在一定程度上限制和削弱了报警的有效性。(9)基坑监测应整理完整的监测记录表、数据报表、形象的图表和曲线，监测结束后整理出监测报告。基坑工程监测技术是一门综合性很强的技术，它以土力学、钢筋混凝土力学及岩土工程设计理论和方法等学科为理论基础，以仪器仪表、传感器、计算机、测试技术等学科为技术支持，同时还融合了基坑工程施工工艺与工程实践经验。3)基坑工程监测等级划分2006年颁布实施的国家工程建设规范《基坑工程施工监测规程》DG／TJ08-2001-2006对基坑工程监测进行等级划分。《基坑工程施工监测规程》规定基坑工程监测等级根据基坑工程安全等级、周边环境等级和地基复杂程度划分为四级。规程中表3.2.2、表3.2.3、表3.2.4和表3.2.5分别列出了基坑工程安全等级、周边环境等级、地基复杂程度和基坑工程监测等级划分标准。需要注意的是：①、同一基坑各侧壁的工程监测等级可能不同。对基坑各侧边条件差异很大且复杂的基坑工程，在确定基坑工程监测等级时，应明确基坑各侧壁工程监测等级。②、地基复杂程度划分表3.2.4和基坑工程监测等级划分表3.2.5中有二项（含二项）以上，最先符合该等级标准者，即可定为该等级。③