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基坑监测方案1

XX改扩建项目楼基坑监测工程

监测技术方案

2011年1月　北　京

附图1：

变形监测点位布置图

附图2：

深层变形与内力监测点布置图

附图3：

各剖面锚索计与钢筋计布置图

1工程概况

拟建工程为XX楼工程，建设单位为XX。

场地位于XX院内，为拆除现在多层建筑改建17层住宅楼和5层的楼。

基坑长约140.4m，宽度约111.4m，±0.00m相当于绝对标高47.4m，现状地面标高平均为46.9m，基础底标高为-23.0m，基坑开挖深度为22.5m，基坑支护深度为22.5m。

根据XX工程有限公司的基坑支护方案，基坑支护结构采用上部挡土墙+护坡桩+预应力锚索的复合支护结构形式。

为了确保基坑工程安全，做到信息化施工，受业主委托我公司勘测工程部承担该工程的基坑监测工作。

2场地岩土工程条件和基坑周边环境状况

2.1场地岩土工程条件

场地地形平坦，地面标高约为47.0m。

场地最大勘察深度37m深度内，岩性以细砂和卵石为主，自上而下可分为三大层：

第一层：

由杂填土①1和素填土①2组成。

杂填土①1：

杂色，主要由砖块、水泥块等建筑垃圾、卵石、粉土等组成，该层在整个建筑地段均有分布。

该层底板一般埋深0.6～1.70m，平均厚度1.25m。

土质不均匀，工程性质差。

素填土①2：

褐黄色，以粉土和粘性土为主，含砖灰渣等。

第一层底板一般埋深2.70～4.70m，相应标高42.25～44.25m；一般厚度1.40～3.30m，平均厚度为2.27m。

第二层（层号②）：

细砂、黄褐色，密实状态，湿，部分为中砂。

该层底板一般埋深4.40～5.90m，相应标高41.30～42.70m；一般厚度0.50～1.80m，平均厚度为1.10m。

第三层（层号③）：

卵石，杂色，密实状态，局部夹圆砾、细砂层。

钻孔揭露最大粒径10～13cm，一般粒径2～5cm，含量50～60%，圆砾含量15～20%，中砂细砂充填，磨圆度好。

根据勘察报告，勘察期间场地稳定地下水位23.7～24.6m，场地历史最高水位59年接近自然地面，根据《北京市城郊区1971～1973年地下水最高水位等值线图》，高水位标高为43.0m左右。

地下水位于基底以下，本次监测不考虑地下水对土方开挖及基坑支护的影响。

2.2支护结构简介

本基坑上部两米采用砖墙支护，下部采用排桩+锚索的支护形式，排桩采用Φ800钢筋混凝土灌注桩，间距1.6m。

锚索采用7φ5预应力锚索，见图1：

支护结构剖面图。

根据各断面土层性质、周边环境和开挖深度分段设计，具体支护方式如表1所示：

表1基坑各断面支护结构一览表

位置

桩顶标高

（m）

桩底标高

（m）

锚杆标高（m）

第一道

第二道

第三道

AB段

-3.1

-26.5

-8.7

-13.7

-18.7

BC、DE、FA段

-3.1

-26.5

-5.5

-11.5

-18.0

南侧C1D1段

-3.1

-26.5

-8.1

-13.5

-19.0

西侧EF段

-3.1

-26.5

-5.5

-12.0

-18.5

南侧CD段

-3.1

-26.5

-8.1

-13.5

-19.0

坡道口

-3.1

-26.5

-5.5

-11.5

-18.0

注：

表中标高为相对标高。

2.3基坑周边环境状况

拟建基坑北侧为广安路，基础边线距建筑红线约为8m，距马路约为17m。

拟建基坑西侧的北段距基坑边线17.0m为一18层居民楼，该楼两层地下室，基础埋深-6.65m；南段距基坑边线16.7m外为2层的医技楼，基础埋深为-4.45m，单身宿舍、车库及营养食堂距基坑边线约17.4，基础埋深为-4.45m。

拟建场地南侧为一栋9层的病房楼，基础埋深为-8.28m，距基坑边线约为11.2m，最近处为4.47m；病房楼下蓄水池基础埋深为6.3m。

拟建建筑东侧的北段有一12层的健康管理楼，基础埋深为-8.57m，最近处距基坑开挖线为2.2m，南段为施工用场地。

见图2：

基坑平面布置图。

图1：

支护结构剖面图

3监测目的和依据

3.1监测目的

根据国家行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）等规范和设计要求，建筑基坑岩土工程施工环境监测的主要目的为：

（1）校核、修正设计。

通过对施工过程中有关项目监测获得反馈信息可及时了解工程工作情况，进而对基坑工程的安全性作出评判，必要时修正设计。

使基坑工程安全可靠、经济合理。

（2）指导现场作业，实现信息化施工。

由于支护结构的变形和失稳并不是在瞬时发生，而是随开挖的进行逐步发展的。

现场监测可全面及时了解开挖过程中围护体系的实际状态，有助于正确估计开挖工程基坑总的稳定性，分析其发展趋势，为开挖施工的顺利进行以及工程自身的工程桩、临近建筑物、地下管线等公用设施的安全提供科学的保证，监测过程中一旦发现异常情况，例如支护体系的水平位移过大、锚索内力超出设计值、道路管线沉降、建筑物沉降超过允许值等，即可及时发出警报，以便及时调整施工方式或采取必要的补救措施，防止事故的发生。

（3）有利于纠纷的解决。

建筑物等设施的损害是否由于临近深基坑开挖引起，常常造成纠纷。

现场观测资料可以为纠纷的解决提供可靠的依据。

3.2监测依据

（1）《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）；

（2）《工程测量规范》（GB50026-2007）；

（3）《国家一、二等水准测量规范》（GB/T12987-2006）；

（4）《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2009）；

（5）《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）；

（6）《建筑基坑支护技术规程》（DB11/489-2007）；

（7）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；

（8）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；

（9）《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）；

（11）《北京电力医院改扩建基坑工程支护方案》（中基发展建设工程有限公司）；

（12）《北京电力医院改扩建项目基坑支护监测技术指示书》。

4监测内容和项目及流程

4.1监测内容和项目

本工程基坑开挖深度为22.5m，根据《建筑基坑支护技术规程》（DB11/489-2007），本工程基坑侧壁安全等级为一级。

根据《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）和本基坑的支护结构形式、基坑开挖深度以及周边环境等。

拟将基坑影响区即基坑周边1H～3H（H基坑开挖深度）的范围作为监测的区域，重点是基坑支护结构及基坑周边的高层建筑物。

基坑监测内容和项目主要有以下几个方面：

（1）周边建筑的沉降及倾斜（高层建筑）；

（2）基坑周边重要地下管线沉降；

（3）支护桩顶的沉降和水平位移；

（4）支护桩深层的侧向位移（桩体测斜）；

（5）预应力锚索的应力变化；

（6）桩身内力监测。

4.2监测流程

在施工前，先收集和熟悉岩土工程资料、气象资料、基坑工程的设计资料以及施工组织设计等。

按监测需要对基坑周边的建（构）筑物现状进行调查，了解其基础埋深、基础形式等；对现有裂缝等异常情况进行编号，量测裂缝的长度和宽度，拍照记录存档，并在施工过程中观测发展变化情况。

各项监测内容在各施工阶段的工作内容及流程如表2：

表2各项监测内容流程表

施工阶段

周边高层建筑的沉降及倾斜

基坑周边重要地下管线沉降

支护桩顶的沉降和水平位移

支护桩深层的侧向位移

预应力锚索的应力变化

桩身内力监测

护坡桩施工

沉降及倾斜标志点制作、初始值测量

沉降标志点制作、初始值的测量

标志点制作、初始值的测量

测斜管的安装、初始值的量测

钢筋计的安装、初始值的量测

开挖至第一层锚杆、锚杆施工

按设计频率监测、及时提供监测数据

第一层锚索计的安装、初始值的量测

按设计频率监测、及时提供监测数据

开挖至第二层锚杆、锚杆施工

按设计频率监测、及时提供监测数据

第一层锚索计的监测、第二层锚索计的安装、初始值的量测

按设计频率监测、及时提供监测数据

开挖至第三层锚杆、锚杆施工

按设计频率监测、及时提供监测数据

第一、二层锚索计的监测、第三层锚索计的安装、初始值的量测

按设计频率监测、及时提供监测数据

开挖至基底

按设计频率监测、及时提供监测数据

地下施工期

按设计频率监测、及时提供监测数据

5基准点、监测点的布设与保护

5.1变形监测基准点的布设与保护

5.1.1变形监测控制网的基准

位移监测控制网采用独立坐标系，沉降观测控制网采用北京市高程系统，起算数据通过与建设方提供的控制点联测取得。

5.1.2变形监测基准点布置与保护

基坑边坡的变形监测基准点按基准点和工作基点两级布设，采用具有强制对中装置的观测墩，结构示意图如下：

拟在距离基坑较远的开阔地带布设3个变形监测基准点，在建筑基坑及周边建筑物附近布设3个工作基点，观测墩既有平面标志又有高程标志。

基准点采用钢筋混凝土浇筑，深度到稳定层，工作基点采用钢筋混凝土浇筑，埋深到稳定层。

5.2变形监测点布置

⑴基坑护坡桩水平位移观测

在基坑护坡周边桩顶冠梁上设置变形监测点，变形监测点水平间距20m左右，变形监测点的位置选择在与冠梁连接沿墙长方向设置的构造柱上，在周边中部、阳角与距离已有建筑物较近处应布置监测点，共设置变形监测点约23个见“基坑位移监测点布置图”。

护坡桩位移观测点标志示意图

⑴基坑周边变形观测

基坑周边监测点布置见“基坑位移监测点布置图”，建筑物上观测点采用在结构上钻孔后埋设“L”型点位标志的方法；测点采用Ф20不锈钢，先用冲击钻在墙柱上成孔，在孔中装入加工好的高程标志，然后在孔内灌注混凝土或锚固剂进行固定（测点固定部位做成螺纹）。

见如下示意图：

“L”型点位标志

路上的点位布设，采用深埋螺纹钢标志。

西北侧18层住宅楼、健康管理楼、病房楼靠近基坑方向布设倾斜观测点，布设倾斜观测点6对，具体详见表3。

表3监测点布置一览表

序

号

监测内容

测点

数量

序

号

监测内容

测点

数量

护坡桩水平位移

约23个

18层住宅楼倾斜

2对

护坡桩竖向位移

约23个

健康管理楼附属用房竖向位移

约6个

健康管理楼竖向位移

约8个

单身宿舍及洗衣房竖向位移

约4个

健康管理楼倾斜

2对

广安路竖向位移

约5个

病房楼竖向位移

约8个

太平桥路竖向位移

约5个

病房楼倾斜

2对

地下管线竖向位移

约8个

18层住宅楼及商贸楼竖向位移

约8个

5.3桩体深层水平位移监测点布置与保护

在桩身中预埋测斜管进行深层水平位移监测，在周边中部、阳角与距离已有建筑物较近处应布置监测点，设置深层水平位移监测点15个，见深层变形与应力监测点布置图。

并应做好测斜管的保护措施，防止在施工中受损。

5.4支护结构应力监测点布置与保护

锚索应力监测点与桩身内力监测点在平面上均布置在受力较大且有代表性的位置，基坑每边中部、阳角处和距离已有建筑物较近荷载较大部位布置监测点。

锚索应力监测点，每层锚杆的监测点数量为各层锚杆总数的3%，各层监测点的位置竖向上保持一致，每层设置锚索应力监测点10根，共计30根（详见表4：

锚索应力监测点一览表）。

表4：

锚索应力监测点一览表

点号

钢绞线数量（束）

线长（m）

地段

设计拉力（kN）

MS1、MS2

402

562

748

MS3、MS4

713

586

657

MS5、MS7

578

502

641

MS6

C1D1

582

C1D1

541

C1D1

667

MS8、MS9

402

562

748

MS10

365

600

758

桩身内力监测点主要布置在距已有建筑物较近荷载较大部位，即东北角的健康管理楼附近、南侧病房楼附近以及西侧的18层居民楼附近共布置桩身内力监测点6个（详见表5：

桩身内力监测点一览表），平面布置详见深层变形与应力监测点布置图。

桩身内力监测点每根桩竖直方向上布置在支撑处和相邻两支撑的中间部位，共设置6个断面，应做好传感器与电缆的保护措施，防止在施工中受损。

表5：

桩身内力监测点一览表

点号

钢筋计位置

（从桩底算起）

备注

设计弯矩（参考值）（kN.m）

地段

WJ1、WJ2

AB段

7.8m

第三道锚索

-360

10m

-485.7

12.8m

第二道锚索

-200

15m

-180

17.8m

第一道锚索

540

WJ3、WJ4、WJ5

5.5m

-457

CD段

7.5m

第三道锚索

-274.2

9.5m

-502

13m

第二道锚索

-91.4

15m

-100

18.4m

第一道锚索

251.4

WJ6

-870

EF段

第三道锚索

-470

10m

-800

14.5m

第二道锚索

-180

17m

-400

21m

第一道锚索

280

6监测方法

6.1变形监测的精度确定

本工程基坑等级为一级，根据《建筑基坑支护技术规程》DB11/489-2007和《建筑变形测量规范》JGJ8-2007，确定位移和沉降变形观测的精度等级为一级。

6.2变形监测仪器设备

水平位移监测LeicaTCA2003全站仪，沉降观测LeicaDNA03电子水准仪及配套的铟钢条码尺，笔记本电脑，测斜仪、照相机等。

6.3变形监测控制网

6.3.1变形监测控制网的观测

⑴位移监测控制网

位移监测控制网，分基准点和工作基点两级布设，工作基点布设为单三角形为一级导线网，测角中误差±1"，边长中误差±1mm,最弱边相对中误差1/120000。

基准点设在距基坑较远的开阔地带，基准点本身及与工作基点联测采用GPS静态观测，观测的基本要求按《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）中表4.8.3的内容及《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2009）执行。

工作基点网经常进行角度和距离等相对关系检测，定期从基准点检测工作基点，提供工作基点的最新成果。

一级导线网的技术要求见《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）中的表4.3.5-2的内容。

采用LeicaTCA2003全站仪观测,仪器精度测角中误差±0.5"，测距精度1mm+1ppm.D。

为了保证精度测站仪器和照准点棱镜均采用强制对中。

⑵沉降监测控制网

沉降监测控制网布设为闭合水准路线，基准点和工作基点统一布网，按二等水准测量精度要求进行观测，观测限差按《国家一、二等水准测量规范》GB/T12897-2006中表7、表8、表9的要求执行，采用LeicaDNA03电子水准仪及配套的铟钢条码尺进行观测，仪器精度每km水准测量往返高差均值偶然中误差±0.3mm/km（配置条码铟钢尺）。

6.4水平位移监测

⑴基坑护坡桩水平位移观测

基坑支护结构的水平位移监测采用准直线法与测小角法相结合，定期对准直线端点及工作基点进行检测，仪器架设在工作基点上，采用LeicaTCA2003全站仪观测，水平角3测回，距离3测回，观测限差要求按《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）中的表4.6.2-1和表4.7.1的内容执行。

6.5周边建筑物的倾斜观测

周边建筑物倾斜观测采用测水平角法，仪器架设在固定的工作基点上，测量顶部观测点与底部观测点之间的夹角，测量仪器距底部观测点的距离，以所测角值与距离值计算顶部点的水平位移分量和位移方向，采用LeicaTCA2003全站仪观测，水平角3测回，距离3测回，观测限差要求按《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）中的表4.6.2-1的内容执行。

底部标志点采用上述“L”型点位标志，顶部在外墙固定方向照准标志。

6.6竖向位移监测

竖向位移监测包括护坡桩顶竖向位移、周边建筑物竖向位移、周边道路竖向位移和地下管线地表竖向位移。

以工作基点为起始点布设闭合水准路线，按《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）一级水准测量精度要求进行，观测限差按《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）中的表4.4.2-1和表4.4.2-2的内容执行，采用LeicaDNA03电子水准仪及配套的铟钢条码尺进行观测。

首次连续进行两次观测，取三次观测成果的中数作为初值。

利用基准点定期对工作基点进行检测，检验工作基点的稳定性，并根据检测数据对工作基点的成果进行修正。

护坡桩顶、周边建筑物的观测点标志上述已说明，周边道路和地下管线地表观测点标志如下图。

6.7桩体深层水平位移监测方法

坡体的水平位移监测采用CX型测斜仪配合专用测斜管进行，采用测斜仪进行倾斜角测量。

CX系列测斜仪是专门用于岩土地基位移测量的仪器，适用于各种岩土地基横向位移的测量。

测斜仪器由测斜管（软质PVC）、测斜探头、数字式测读仪三部份组成。

仪器外观如图所示：

该仪器是以进口倾角加速度传感器作为敏感元件的数字显示滑动式测斜仪。

本仪器是一种可精确测量沿垂直方向土层或围护结构内部水平位移的工程测量仪器，仪器主要技术指标：

读数精度0.1mm/0.5m；测量范围为±30°。

（1）测斜管的埋设

埋设过程中要避免管子的纵向旋转，在管节连接时必须将上、下管节的滑槽严格对准，以免导槽不畅通。

埋设就位时必须注意测斜管的一对凹槽与欲测量的位移方向一致。

测斜管固定完毕或混凝土浇筑完毕后，用清水将测斜管内冲洗干净。

由于测斜仪的探头是贵重仪器，在未确认导槽畅通可用时，先用探头模型放入测斜管内，沿导槽上下滑行一遍，待检查导槽是正常可用时，放可用实际探头进行测试。

埋设好测斜管后，需测量测斜管十字导槽的方位、管口坐标及高程，要及时做好保护工作，如测斜管外局部设置金属套管保护。

（2）深层水平位移测量

测量时，将活动式测头放人测斜管，使测头上的导向滚轮卡在测斜管内壁的导槽中，沿槽滚动，活动式测头可连续地测定沿测斜管整个深度的水平位移变化，如图2所示：

测斜仪的工作原理是根据摆锤受重力作用为基础测定以摆锤为基准的弧角变化。

当土体产生位移时，埋人土体中的测斜管随土体同步位移，测斜管的位移量即为土体的位移量。

放入测斜管内的活动测头，测出的量是各个不同分段点上测斜管的倾角变化ΔXi，而该段测管相应的位移增量ΔSi为：

ΔSi＝LiSinΔXi

（1）

式中Li为各段点之间的单位长度。

当测斜管埋设的足够深时，管底可以认为是位移不动点，管口的水平位移值Δn就是各分段位移增量的总和：

（3）测试技术要求

观测时将测斜探头插入测斜管，使滚轮卡在导槽上，缓导下至孔底，测量自孔底开始，自下而上沿导槽全长每隔一定距离测读一次，测点间距为一般为0.5m，每次测量时，应将测头稳定在某一位置上。

测量完毕后，将测头旋转180°插入同一对导槽，按以上方法重复测量。

两次测量的各测点应在同一位置上，此时各测点的两个读数应是数值接近、符号相反的值。

如果测量数据有疑问，应及时复测。

6.8锚索应力监测方法

锚索应力监测采用MXR-1020型振弦式锚索测力计，测力计由弹性圆筒、密封壳体、信号传输电缆、振弦及电磁线圈组成。

安装时钢绞线从锚索计中心穿过，测力计处于垫板和工作锚之间。

当被测试载荷作用在锚索测力计上，将引起弹性圆筒的变形并传递给振弦，转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。

电磁线圈激振钢弦并测量其振动频率，信号经电缆传输到XP02型振弦频率测定仪，即可测读出频率值，从而计算出作用在锚索测力计上的荷载值，为了减少不均匀和偏心受力影响，设计时在锚索测力计的弹性圆筒周边安装了三套振弦系统。

MXR-1020型振弦式锚索测力计的计算公式：

P=K△F+b△T+B

式中：

P—被测锚索荷载值（kN）

K—仪器标定系数（kN/F）

△F—锚索测力计三弦实时测量频率模数的平均值相对于基准模数的平均值的变化量（F）

b—锚索测力计的温度修正系数（KN/℃）

△T—锚索测力计的温度实时测量值相对于基准值的变化量（℃）

B—锚索测力计的计算修正值（KN）

△F—=（△F1+△F2+△F3）/3

6.9桩身内力监测方法

桩身内力监测采用GXR型振弦式钢筋测力计。

GXR型振弦式钢筋计的敏感测量元件，与测力钢套的材料线膨胀系数极为接近，试验所得其温度修正系数b甚小，由此一般计算可用下列公式:

P=K△F

式中:

P-被测钢筋的载荷（KN）

K-钢筋计的标定系数（KN/F）

△F-钢筋计输出频率模数实时测量值相对于基准值的变化量（F）

注：

频率模数F=Hz2×10-3

6.10巡视检查

监测期内每天应由专人进行巡视检查，由于支护结构的施工质量、施工条件的改变、基坑边堆载的变化、施工用水不适当排放、管道渗漏以及气候条件的改变，还有工程隐患如地面裂缝、支护结构的失稳、临近建筑物裂缝等都可在巡检工作中及时发现，因此巡检是十分重要和很有必要的，应由有经验的工程师按期进行巡检，巡检工作应列入观测计划，按期进行，并保持记录。

表6监测精度要求与预警值

监测项目

仪器

监测方法

报警值

极限值

最小精度

累计值

变化速率

地下管线、地面道路

沉降监测

水准仪

一级水准测量

30mm

5mm/d连续3天

30mm

测站高差中误差≤0.3mm

周边建筑物沉降监测

水准仪

一级水准测量

30mm

3mm/d连续3天

30mm

测站高差中误差≤0.3mm

支护桩地下桩体的侧向位移（桩体测斜）

测斜管、测斜仪

倾斜测量

30mm

5mm/d连续3天

30mm

0.02mm/0.5m

支护桩顶的沉降和水平位移

水准仪

一级变形测量

30mm或0.2%H

3mm/d连续3天

30mm

高差中误差≤0.3mm

经纬仪

30mm或0.15%H

3mm/d连续3天

30mm

坐标中误差≤1mm

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