2建筑基坑工程监测技术规范.

基坑工程监测与《建筑基坑工程监测技术规范》主要内容•一、基坑安全存在的问题•二、基坑监测的要求•三、规范的适用范围•四、规范中强制性条文规定的正确理解•五、规范的主要内容及有关规定•六、基坑监测实例一、基坑安全存在的问题•随着城市建设的发展，向空中求发展、向地下深层要土地便成了建筑商追求经济效益的常用手段。在建筑工程市场上，三层的地下室已是司空见惯，随之而来的基坑施工的开挖深度也从最初的5～7m发展到目前最深已达15m，地铁的深度更是超过了15m。•从80年代以来，我国从深圳的第一座深基坑设计施工至今，已积累了丰富的理论和实践经验。当初深度达到5m的就被定义为深基坑，而今天，可被定义为深基坑的深度则应为7m以上。•深基坑工程支护技术虽已在全国不同地区、不同的地质条件下取得了不少成功的经验，甚至在一些达到国际水平，但仍存在一些问题需进一步研究或提高，以适应现代化经济建设的需要。深基坑工程支护施工过程中常常存在的问题主要有以下几种：•(一)土层开挖和边坡支护不配套常见支护施工滞后于土方施工很长一段时间，而不得不采取二次回填或搭设架子来完成支护施工，一般来说，土方开挖技术含量相对较低，工序简单，组织管理容易。而挡土支护的技术含量高，工序较多且复杂，施工组织和管理都较土方开挖复杂。•（二）边坡修理达不到设计、规范要求常存在超挖和欠挖现象，一般深基坑在开挖时均使用机械开挖、人工简单修坡后即开始挡土支护的砼初喷工序。•而在实际开挖时，由于施工管理人员不到位，技术交底不充分，分层分段开挖高度不一，而人工修理时不可能深度挖掘，只能就机挖表面作平整度修整，在没有严格检查验收就开始初喷，故出现挡土支护后出现超挖和欠挖现象。•（三）成孔注浆不到位、土钉或锚杆受力达不到设计要求•深基坑支护所用土钉或锚杆钻孔直径一般为100~150的钻杆成孔，孔深少则五、六米，深则十几米，甚至二十多米，钻孔所穿过的土层质量也各不相同，钻孔如果不认真研究土体情况，往往造成出渣不尽，残渣沉积而影响注浆，有的甚至成孔困难、孔洞坍塌，无法插筋和注浆。•（四）喷射砼厚度不够、强度达不到设计要求目前建筑工程基坑支护喷射砼常用的是干拌法喷射砼设备，其主要特点是设备简单、体积小，输送距离长，速凝剂可在进入喷射机前加入，操作方便，可连续喷射施工。•但由于操作手的水平不同，操作方法和检查控制等手段不全，混凝土回弹严重，再加上原材料质量控制不严、配料不准、养护不到位等因素，往往造成喷后砼的厚度不够、砼强度达不到设计要求。•（五）施工过程与设计的差异太大深层搅拌桩的水泥掺量常常不足，影响水泥土的支护强度。我们发现在同样做法的支护，发生水泥土裂缝，有时不是在受力最大的地段，检查下来，往往是强度不足，地面施工堆载在局部位置往往要大大高于设计允许荷载。•基坑挖土是支护受力与变形显著增加的过程，设计中常常对挖土程序有所要求来减少支护变形而实际施工中土方往往不管这些框框，抢进度，图局部效益。•1工程概况•鞍山某大厦地上31层，高100m，基坑深14m，基础为箱形基础。•该场地的工程地质从上至下为：第一层土厚1.65m，r＝19KN/m;第二层土厚9.35m,r=19.1KN/m,c=23KPa,=8.3°;第三层土厚度大于10m,r=19.5KN/m,c=42.8KPa,=12.7°.地下水位为－5.0m某大厦基坑工程事故分析•2基坑设计与开挖•该基坑三面临街，一面与一建筑物相邻。基坑先放坡5.3m深，然后采用钢筋混凝土灌注桩加两层锚杆支护，桩径1.0m，桩长13.25m，间距1.6m,嵌固深度为4.55m，锚杆长16m，倾角15°，层距为3.5m，用槽钢作横梁，参考图2－102。基坑开挖时采用深井降水。•当基坑开挖到设计标高后不久，基坑局部便发生破坏。首先是锚杆端部脱落，横梁掉下，桩间土开裂。但随着时间的推移，桩土之间裂缝增大桩后4m远的基坑周围地面开始裂缝，裂宽逐渐增大，最后倒塌。基坑的破坏使邻近的自来水管道断裂，基坑浸泡，接着再次塌方，支护桩在坑底附近被折断，见图。3事故分析3.1支护结构设计的安全储备不足。通过验算发现，如果不改动锚杆，而将支护桩的嵌固深度由4.55m增加到6.5m，支护结构稳定性和抗倾覆均能较好地满足要求。3.2基坑附近地下水管的渗漏，使得基坑上部的粘土含水量增大，支护结构所承受的压力增大。同时，地基土含水量增大使得锚杆的锚固力减小，导致支护结构受力趋于临界状态。3.3施工质量不过关。从事故现场可以发现，支护桩的混凝土强度，以及锚杆固段混凝土强度均达不到设计要求。3.4施工单位的一部分工人没有完全掌握工艺要求，所以在锚杆灌浆、横梁安装以及其它方面均存在一些较大的偏差。•（六）设计与实际情况差异较大深基坑支护由于其土压力与传统理论的挡土墙土压力有所不同，在目前没有完善的土压力理论指导下，通常仍沿用传统理论计算，因此有误差是正常的，许多学者对此进行了许多研究，在传统理论土压力计算的基础上结合必要的经验修正可以达到实用要求。•问题是对这样一个极为复杂的课题，脱离实际工程情况，往往会造成过量变形的后果。基坑支护失效实例1994年9月上海黄浦区某大厦基坑支护靠马路40m长支撑破坏，600厚地下连续墙倒塌。基坑挖深23.5m原因为设计、施工和监测多方面基坑支护失效角撑局部屈压•（七）工程监理不到位•按规定高层建筑、重大市政等的深基坑是必须实行工程监理的，大多数事故工程都没有按规定实施工程监理，或者虽有监理而工作不到位，只管场内工程，不管场外影响，实行包括设计在内的全过程监理的就更少。•（八）施工监测不重视•主要是建设单位为省钱不要求施工监测，或者虽设置一些测点，数据不足，忽视坑边住宅的检测，或者不重视监测数据，形同虚设。支护设计中没有监测方案，结果发生情况不能及时警报，事故发生后也不易分析原因，不利于事故的早期处理，省了小钱化大钱。•基坑向着大深度、大面积方向发展，周边环境更加复杂，深基坑开挖与支护的难度愈来愈大。•为了减少支护事故，除了精心设计、精心施工、强化监理，保护坑边住宅与环境，提高深基坑支护技术和管理水平外,还要加强基坑监测工作。由于地下土体性质、荷载条件、施工环境的复杂性，单单根据地质勘察资料和室内土工试验参数来确定设计和施工方案，往往含有许多不确定因素，尤其是对于复杂的大中型工程或环境要求严格的项目，对在施工过程中引发的土体性状、环境、邻近建筑物、地下设施变化的监测已成了工程建设必不可少的重要环节。当前，基坑监测与工程的设计、施工同被列为深基坑工程质量保证的三大基本要素。二、基坑监测的要求运用常规测量手段搞变形监测，已有悠久的历史了，并在道路、管线、建筑物的沉降、位移监测方面积累了丰富的经验。但在今天，非表面的沉降、位移监测已发展成为深基坑监测的主要内容。再停留在用常规的测量手段搞监测，在基坑监测市场中已占不到份额了。（一）深基坑监测的意义和目的•意义•深基坑的理论研究和工程实践告诉我们，理论、经验和监测相结合是指导深基坑工程的设计和施工的正确途径。对于复杂的大中型工程或环境要求严格的项目，往往难从以往的经验中得到借鉴，也难以从理论上找到定量分析、预测的方法，这就必定要依赖于施工过程中的现场监测。•目的•全面、高精度的监测是保证基坑工程安全的透视眼。随时根据监测结果调整施工参数，优化设计，或采取相应措施，以确保施工安全，顺利进行。•实现对基坑周边环境进行有效的保护。•􀂙监测数据同时为设计与科研工作人员提供第一手的现场资料，有益于认识围护体及周边环境在开挖过程中的变形与受力特性，为今后改进设计理论和施工技术提供依据，推动基坑工程理论水平的提高。•首先，靠现场监测提供动态信息反馈来指导施工全过程，并可通过监测数据来了解基坑的设计强度，为今后降低工程成本指标提供设计依据。•第二，可及时了解施工环境——地下土层、地下管线、地下设施、地面建筑在施工过程中所受的影响及影响程度。•第三，可及时发现和预报险情的发生及险情的发展程度，为及时采取安全补救措施充当耳目。（二）深基坑监测的内容•深基坑施工，必须要有一定的围护结构用以挡土、挡水。围护设施必须安全有效。浅基坑的围护结构以前常用的是钢板桩或混凝土板桩；深基坑则大多采用现场浇灌的地下连续墙结构或排桩式灌注桩结构，并配以混凝土搅拌桩或树根桩止水。•开挖时，坑内必须抽去地下水，7~15m深的基坑，中间必须配二到三道水平支撑，水平支撑采用钢管式结构或钢筋混凝土结构。围护结构必须安全可靠，并能确保施工环境稳定。从经济角度来讲，好的围护设计应把安全指标取在临界点附近，再靠现场监测提供的动态信息反馈来调整施工方案。•􀂙基坑工程的监测是设计的必要部分，设计应明确提出监测•项目和具体要求•􀂙受基坑开挖影响的周边管线、房屋等建（构）筑物，应根据相关文件与标准确定监控对象和指标•􀂙监测应包括对围护结构自身监测和周边环境监测两部分监测内容监测内容监测内容监测内容（三）目前应该做到的监测项目•(1)地下管线、地下设施、地面道路和建筑物的沉降、位移。•(2)围护桩地下桩体的侧向位移(桩体测斜)、围护桩顶的沉降和水平位移。•(3)围护桩、水平支撑的应力变化。•(4)基坑外侧的土体侧向位移(土体测斜)。•(5)坑外地下土层的分层沉降。•(6)基坑内、外的地下水位监测。•(7)地下土体中的土压力和孔隙水压力。•(8)基坑内坑底回弹监测。北京西客站沉降观测沉降观测基准点在施工现场进行沉降观测沉降观测现场支撑轴力监测和混凝土构件内力监测•混凝土构件内力的量测是一个较复杂的问题。一般要分裂缝开展前后两个阶段考虑。•构件内力一般无法直接测读，能直接测读的尽是位移。从位移的变化得到应变，从应变算出应力。•到目前为止，有一定可靠度的量测仅限于轴向受压构件周详压力的监测。钢筋应力计焊接安装支撑轴力监测和混凝土构件内力监测土体深层水平位移监测监测目的1.挡土墙板、排桩变形后的形状2.不同深度土体位移，监测是否有土体失稳的预兆及现象3.在与坑边垂直的剖面上位移随与坑边距离变化的规律钻孔测斜仪测斜仪探头：竖直角传感器——圆气泡测倾斜方位传感器——指南针测方位CCD摄象系统微机：将图象处理成坐标测斜仪工作原理土体深层水平位移监测土体深层水平位移监测土体深层水平位移监测土体深层水平位移监测土体深层水平位移监测20(淤泥质粉质粘土)(淤泥质粘土)(粘土)(粉质粘土)9.610.4YXO安全系数K=1.38,圆心O(2.27,0.78)整体稳定验算20(淤泥质粉质粘土)(淤泥质粘土)(粘土)(粉质粘土)0.59.610.4Prandtl:K=2.78Terzaghi:K=3.2墙底抗隆起验算20(淤泥质粉质粘土)(淤泥质粘土)(粘土)(粉质粘土)0.59.610.4坑底抗隆起验算K=1.896.5m土体深层水平位移监测•注意侧斜管扭转的影响•注意位移的方向滑动测微计•􀂙80年代初,瑞士联邦苏黎世科技大学K.Kovari教授等提出了线法监测原理。其显著特点区别于以应变计为代表的点法监测原理。•点法监测只能测定元件埋设处的应变信息,而线法监测是连续地测量相邻2点间的信息,从而导出整条测线上的变形分布。•􀂙本工程采用瑞士生产的滑动测微计，运用线法检测原理，确定灌注桩在荷载作用下轴力、摩阻力、端承力等参数及其变化规律。滑动测位计测试示意地下连续墙水土压力测试（挂布法）土压力计孔隙水压力计地下连续墙水土压力测试（挂布法）地下连续墙水土压力测试（挂布法）地下水水位和地下水压力监测•坑外地下水位的监测：浅层水位：监测隔水帷幕是否漏水深层承压水层水位：监测降承压水头的效果估算水头降低的影响地下水水位和地下水压力监测•降水效果的检测，是对降水单位监督。（1）坑内水位的监测（2）各井抽水量的监测（3）真空深井井管中真空度的监测地下水水位和地下水压力监测•坑内水位的监测监测降水后浅层水位的降低，直接判断可否挖土。监测深层承压水位的降低，直接判断有否冒底突涌的危险。地下水水位和地下水压力监测完整井非完整井承压完整井承压非完整井地下水水位和地下水压力监测地下水水位和地下水压力监测（四）