基坑及周边建筑物变形监测方案50页详细.docx
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基坑及周边建筑物变形监测方案50页详细
基坑及周边建筑物变形监测方案
北京麦格天宝科技XX公司
二零一五年四月
一、项目概况
1.1工程概况
拟建场地绿地新城2#地块位于XX市纬十二路与经四路交叉口西南角,包括B-1、B-2两个楼座及楼间地下车库。
本次基坑工程设计范围为该地块B-1、B-2楼座及其楼间地下车库,按一个基坑考虑,分两期开挖,两期之间设置临时支护剖面。
设计内容为基坑的支护、降水及监测设计。
拟建建筑物性质:
结构类型为框剪,13～27层,基础形式为桩筏基础。
该项目设计单位为XX市勘察测绘,施工单位为XX省深基XX公司。
受绿地集团XX公司委托我院承担该基坑的监测工作。
1.2基坑概况
本基坑开挖范围约200m×50m。
B-1楼基底标高为23.350,车库基础底标高为24.100；B-2楼基底标高为23.650,车库基础底标高均为24.550。
根据现场条件,现自然地表标高为33.83～37.94,基坑开挖前宜清除表层填土适当整平,基坑挖深自然地表下约10.0m～13.0m。
根据基坑支护设计文件确认该基坑工程安全等级为一级。
1.3基坑周边环境
基坑北侧为经四路,地下室外墙线距北侧用地红线最近约4.34m,距北侧道路边线最近约10.87m；
基坑南侧为1#、2#、3#住宅楼及售楼中心,地下室外墙线距南侧用地红线最近约0.58m,距1#住宅楼最近约8.14m,距售楼中心最近约2.96m；
基坑西侧为临时道路,地下室外墙线距西侧用地红线最近约12.28m；
基坑东侧为纬十二路,地下室外墙线距东侧用地红线最近约5.12m,距东侧道路边线最近约26.78m；
基坑北侧经四路、东侧纬十二路地下埋XX市政管线,管类包括雨水、污水和路灯等,埋深在0.5～3m不XX市政管线距离地下室轮廓线距离在15m以上,受基坑开挖变形影响较小。
基坑南侧挡土墙后埋设有给水管线和污水管线,紧邻基坑上口,埋深约1m,受基坑开挖变形影响较大,基坑开挖时需重点保护,加强监测。
1.4基坑支护及降水方案
该基坑工程支护设计方案拟对该基坑工程支护结构采用内支撑及桩锚两种支护形式；封闭式高压旋喷桩止水帷幕截水,坑内大口径管井降水进行地下水控制。
本工程基坑侧壁安全等级为一级,为临时性工程,设计使用时限12个月。
其它参数略。
根据《工程测量规范》GB50026-2007和《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009要求,为保证工程施工和周围建筑环境的安全,施工期间需进行工程监测。
二、建设场地岩土工程条件
2.1工程地质条件
根据《绿地新城公建及地下车库岩土工程勘察报告》,场地勘察深度范围内,地基土自上而下分为7层。
基坑工程影响范围内主要有4层土,自上而下分述如下:
①层杂填土（Qml）:
杂色,稍湿,稍密,主要由砖块、混凝土及粘性土组成。
该层厚度1.00～6.30m,层底标高29.81～34.27m,层底埋深1.00～6.30m。
②层黄土状粉质粘土（Q4al+pl）:
褐黄色,可塑,含少量钙质条纹。
该层分布有碎石夹层（即②-1层）,灰色,中密,碎石成分为石灰岩,呈亚圆状,粒径一般0.5～6cm,最大9cm,含量50％～75％,可塑状粘性土充填,厚度为1.10～3.50m。
该层厚度47.20__.50m,层底标高23.62～28.37m,层底埋深7.00～10.50m。
③层粉质粘土（Q3al+pl）:
褐黄～棕黄色,可塑,局部硬塑,含少量铁锰氧化物,混少量姜石粒径2-5cm。
该层厚度1.20__.80m,层底标高20.23～23.77m,层底埋深10.20～15.80m。
④粘土（Q3al+pl）
棕黄～棕红色,硬塑～坚硬,局部可塑,含少量铁锰氧化物及结核,偶见姜石。
该层局部存在④-1碎石,灰色,中密,碎石成分为石灰岩,呈亚圆状,粒径一般0.5～6cm,最大9cm,含量70％,硬塑状粘性土充填,见于19#孔,该层厚度为2.20m。
该层厚度3.50～8.20m,层底标高14.63～18.29m,层底埋深17.00～21.70m。
2.2地形、地貌及地下水
场地地貌单元属山前冲洪积扇中后缘。
地形南高北低,孔口地面标高为33.42～37.94m,最大相对高差为4.52m。
勘察范围内,场地地下水为第四系孔隙潜水及基岩风化裂隙水。
勘察期间,从钻孔内测得地下水静止水位埋深6.50～7.30m,水位标高为26.64～30.84m,因为勘探期间场地南侧XX市中大槐树棚户区改造工程及中大南建设项目1#、2#楼工程基坑正在进行施工降水,对场地影响较大。
该水位不能客观反映场地的实际常年水位情况。
参照20__年XX省城乡建设勘察院的中大南建设项目1#、2#楼工程勘察资料（岩勘09154）,地下静止水位埋深1.20__.70m,水位标高为32.00～33.40m,地下水径流方向由南向北,该场地地下水位常年,变化幅度可按2m考虑。
三、监测目的及监测依据
3.1监测的目的
（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,防止工程破坏事故和环境事故的发生,采取必要的工程补救措施。
（2）以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；为甲方,设计方,施工方提供依据。
（3）将现场监测的结果与理论预测值相比较,用反分析法求得更准确设计参数,修正理论公式,指导下一阶段的施工或其它工程的设计施工。
3.2监测依据
（1）《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
（2）《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009
（3）《建筑变形测量规范》JGJ8-2007（以下简称《规范》
（4）《工程测量规范》GB50026-2007
（5）《国家一、二等水准测量规范》GB12897-2006
（6）绿地新城2#地块基坑支护设计方案。
3.3系统构架
基坑安全自动化监测系统采用总体设计,分项实施的架构模式,包括水平垂直位移监测子系统,深层水平监测子系统,锚索内力监测子系统,支撑内力监测子系统,地下水监测子系统及系统的防雷与供电系统,通讯系统,监控中心系统。
其中所有子系统的数据采集终端--前端数据处理器布置在基坑监测区域内,用于在线实时采集各监测站点的数据信息；监控中心子系统用于数据实时自动采集、分析、显示、综合预警、数据存储及数据web数据发布等。
详见系统总体拓扑图。
图2.1系统拓扑图
四、监测的项目和内容
依据有关规范的规定和围护设计方案及业主对施工监测工作的要求,为保证工程施工和周围建筑环境的安全,采用仪器监测与巡视检查相结合的方法。
4.1仪器监测项目
①支护结构坡顶水平位移和沉降监测
②深层水平位移
③周边地表及建筑物沉降监测
④地下水位监测
⑤管线监测
⑥支撑内力
⑦立柱内力及沉降
⑧锚索内力
4.2巡视检查对象
基坑工程施工和使用期内,安排专人对自然条件、支护结构、施工工况、周边环境、监测设施每天进行巡视检查,巡视检查如发现异常和危险情况,及时通知建设方及其他相关单位。
五、监测精度及方法
5.1平面基准点
基准点埋设:
拟在该基坑周边埋设4个稳定的基准点；监测过程中要定期检查基准点的稳定性,为保证监测工作的简单易行且提高观测精度的要求、消除测站的对中误差,水平位移控制点尽量采用强制对中的观测墩形式埋设,并宜采用精密的光学对中装置,对中误差不应大于0.5mm,安装全站仪,实时在线进行监测。
各监测点需要用预埋件或膨胀螺栓固定小棱镜作为监测点。
全站仪架设样图如图1所示,监测点埋设样图如图2所示,基准点埋设样图如图3所示。
选用仪器:
美国天宝S8高精度自动机器人全站仪,标称精度:
测角0.5″,测距0.8mm+1ppm。
联测:
基准点每两个月进行一次联测,精度应满足《建筑变形测量规范》三级导线测量技术的要求,若不能满足前者要求,也可根据现场情况建立独立的监测控制网。
平差计算:
观测数XX公司T4D软件进行严密的实时平差解算。
取得各控制点及监测点的坐标数据。
全站仪架设样图1
监测点埋设样图2
基准点埋设样图3
平面控制网观测技术要求（按照二级要求）
级别
平均边长
（m）
角度中误差（″）
边长中误差
（mm）
最弱边边长相对中误差
二级
300
±1.5
±3.0
1:
100000
注:
1.最弱边边长相对中误差中未计及基线边长误差影响；
2.有下列情况之一时,不宜按本规定,应另行设计；
1）最弱边边长中误差不同于表列规定时；
2）实际平均边长与表列数值相差大时；
3）采用边角组合网时。
各级测角、测边控制网宜布设为近似等边三角形网,其三角形内角不宜小于30°；当受地形或其他条件限制时,个别角可放宽,但不应小于25°。
宜优先使用边角网,在边角网中应以测边为主,加测部分角度,并合理配置测角和测边的精度。
后期对水平位移监测控制网进行检测,边长较差需满足:
∆d/D<1/70000（mm）（∆d边长较差）。
各等级控制网适用范围,本基坑按照二级要求布设
变形测量级别
沉降观测
位移观测
主要适用范围
观测点测站高差中误差
（mm）
观测点坐标中误差
（mm）
二级
±0.5
±3.0
地基基础设计为甲、乙级的建筑的变形测量；场地滑坡测量；重要管线的变形测量；地下工程施工及运营中变形测量；XX市政桥梁变形测量等
5.2水准基准点
基准点埋设:
水准基准点埋设在施工影响范围以外位置,保证在整个监测过程中的稳定,根据现场情况可采用混凝土普通水准标石,采用深埋式水准标石。
选用仪器:
TrimbleDiNi03电子水准仪,标称精度:
±0.3mm/km,读数精度为0.1mm。
联测:
水准基准点采用独立假定高程基准,采用闭合导（附和）路线进行联测,精度应满足《建筑变形测量规范》二级水准测量技术的要求,往返闭合差应小于0.3
mm。
平差计算:
水准基准点高程通过严密平差得到基坑坡顶高程。
5.3监测方法
5.3.1坡顶水平位移
监测点埋设:
坡顶水平位移监测点布设在基坑边坡顶部,应埋入稳定地层,距离坑开挖上口约30~50cm处,以便于架设对中装置。
拟采用长度为50cm直径20mm的钢筋,并刻有十字标记,涂红油漆作好点号,测点间距一般在25-30米左右（根据《建筑基坑工程监测技术规范》要求）,位移点采用浅埋方法埋设监测标志。
其同时用于水平位移监测及竖向位移监测（见附件）。
测试仪器:
天宝S8全站仪,标称精度:
测角0.5″,测距0.8mm+1ppm。
观测方法:
极坐标法是利用数学中的极坐标原理,以两个控制点为坐标轴,以其中一个点为极点建立极坐标系,测定观测点到极点的距离,测定观测点与极点连线和两个已知点连线的夹角的方法。
如图:
测定待求点C坐标时,先计算已知点A、B的方位角
测定角度β和边长BC,根据公式
计算BC方位角:
计算C点坐标:
5.3.2坡顶竖向位移、周边地表及建筑物、管线沉降
监测点埋设:
坡顶沉降监测点同土体水平位移监测点共用,周边地表和管线监测点采用击入界址点钢钉的方法布设,周边建筑物采用植筋的方式或黏贴角铁的方式布设。
测试仪器:
TrimbleDiNi03电子水准仪,标称精度:
±0.3mm/km,读数精度为0.1mm。
观测方法:
按《建筑变形测量规范》二等水准测量技术的要求,往返闭合差应小于1.0
mm要求,形成闭和/附和观测路线,用精密水准仪测出各观测点的高程,经计算后可得到基坑坡顶监测点的沉降或隆起变化情况。
5.3.3深层水平位移监测
（1）量测仪器
监测仪器采用CX－3C型测斜仪以及配套PVC测斜管,监测精度可达到±0.01mm/500mm,探头抗震性达到50000g。
（2）测斜管的埋设
测斜管在基坑开挖1周前埋设,埋设时要符合下列要求:
1）埋设前检查测斜管质量,测斜管连接时保证上、下管段的导槽相互对准顺畅,接头处密封处理,并注意保证管口的封盖2）测斜管长度与围护墙深度一致或不小于所监测土层的深度；当以下部管端作为位移基准点时,保证测斜管进入稳定土层2～3m；测斜管与钻孔之间孔隙应填充密实；3）埋设时测斜管保持竖直无扭转,其中一组导槽方向应与所需测量的方向一致。
本监测工程的测斜管埋设采用绑扎埋设的方式。
绑扎埋设要点:
绑扎埋设通过直接绑扎或设置抱箍等将测斜管固定在支护桩钢筋笼内部,入槽孔后,浇注水下混凝土,与施工现场人员协调好,共同做好保护工作。
为了抵抗地下水的浮力和液态混凝土的冲力作用,测斜管的绑扎和固定必须十分牢固,否则很容易与钢筋笼相脱离。
测斜管绑扎埋设示意图
（3）量测方法
1）用模拟测头检查测斜管导槽；
2）使测斜仪测读器处于工作状态,将测头导轮插入测斜管导槽内,缓慢地下放至管底,然后由管底自下而上沿导槽全长每隔1.0m读一次数据,记录测点深度和读数。
测读完毕后,将测头旋转180°插入同一对导槽内,以上述方法再测一次,深点深度同第一次相同。
3）每一深度的正反两读数的绝对值宜相同,当读数有异常时应及时补测。
观测及数据采集技术要求如下:
初始值测定
测斜管应在测试前5天装设完毕,在3～5天内用测斜仪对同一测斜管作3次重复测量,判明处于稳定状态后,以3次测量的算术平均值作为侧向位移计算的基准值。
观测技术要求
测斜探头放入测斜管底应等候5分钟,以便探头适应管内水温,观测时应注意仪器探头和电缆线的密封性,以防探头数据传输部分进水。
测斜观测时每1.0m标记一定要卡在相同位置,每次读数一定要等候电压值稳定才能读数,确保读数准确性。
（4）数据处理及分析
首先,必须设定好基准点,围护桩桩体变形观测的基准点一般设在测斜管的底部。
当被测桩体产生变形时,测斜管轴线产生挠度,用测斜仪确定测斜管轴线各段的倾角,便可计算出桩体的水平位移。
设基准点为O点,坐标为（X0,Y0）,于是测斜管轴线各测点的平面坐标由下列两式确定:
式中
—测点序号,
=1,2,
;
—测斜仪标距或测点间距（m）；
—测斜仪率定常数；
—X方向第
段正、反测应变读数差之半；
—Y方向第
段正、反测应变读数差之半；
为消除量测装置零漂移引起的误差,每一测段两个方向的倾角都应进行正、反两次量测,即
当
或
＞0时,表示向X轴或Y轴正向倾斜,当
或
＜0时,表示向X轴或Y轴负向倾斜,由上式可计算出测斜管轴线各测点水平位置,比较不同测次各测点水平坐标,便可知道桩体的水平位移量。
测斜仪量测原理图
5.3.4锚索内力监测
（1）根据结构设计要求,锚索计安装在张拉端或锚固端,安装时钢铰线或锚索从锚索计中心穿过,测力计处于钢垫座和工作锚之间,如图所示。
锚索测力计安装示意图
（2）安装过程中应随时对锚索计进行监测,并从中间锚索开始向周围锚索逐步加载以免锚索计的偏心受力或过载。
（3）锚索测量及计算
1）将所有传感器按照一定次序接入MCU自动采集单元,按照预定采集周期,实时进行数据采集。
最后通过GPRS或有线方式将数据传回服务器。
2）振弦式锚索测力的计算公式:
P=K（Fo-Fi）+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--锚索测力计的计算修正值（KN）。
F--（F1+F2+F3）/3
注:
频率模数F=f2×10-3。
5.3.5支撑内力监测
当支撑钢筋笼绑扎时,将钢筋应力计串联焊接到受力主筋的预留位置上,并将导线编号后绑扎在钢筋笼上导出地表,从传感器引出的测量导线应留有足够的长度,中间不宜留接头。
在特殊情况下采用接头时,应采取有效的防水措施。
钢筋笼焊接时,要对测量电缆遮盖湿麻袋进行保护。
混凝土浇筑完毕后,应立即复测钢筋应力计,核对编号。
钢筋应力计两边的钢筋长度应不小于35d（d为钢筋笼钢筋的直径）,以备有足够的锚固长度来传递粘结应力。
钢筋应力计一般在绑扎钢筋笼的同时进行焊接,焊接时应采取降温措施,以避免钢筋传热引起钢筋应力计技术参数的变化。
在浇筑混凝土前应对钢筋笼上的钢筋应力计逐一进行测量检查,并对同一断面的钢筋应力计进行位置核定、导线编号,最好对不同位置钢筋应力计选用不同颜色的导线或标注标签,以便在日后施工中万一碰断导线,还可根据颜色来判断其位置。
并将所有传感器按照一定次序接入MCU自动采集单元。
最后通过GPRS或有线方式将数据传回服务器。
5.3.6立柱内力监测及沉降
通过测试连接在立柱轴上的应变计来实现的。
在待测试的内力轴上布置应变计。
应变计的布设方法:
在立柱轴测试端面位置焊接应变计,并把测试电缆沿支撑轴引到基坑外的集线箱内,通过频率仪进行测试。
精度要求:
应变计的量程宜为最大设计值的1.2倍,量测精度不宜低于0.5%F.S,分辨率不宜低于0.2%F.S。
钢筋应变计需在基坑开挖之前有2～3次应力传感器的稳定测量值作为计算应力变化的初始值。
由于温度对应力计的影响较大,且消除温度补偿较难,因此在测试时应基本固定在早上或晚上某个时段。
监测频率1次/天。
立柱沉降观测采用三角高程测量,在立柱结构出粘贴反射片,在基坑影响范围外稳定位置粘贴反射片作为基准点,通过全站仪三角高程测量测出监测点与基准点的高差,从而反映出立柱的沉降。
并将所有传感器按照一定次序接入MCU自动采集单元。
最后通过GPRS或有线方式将数据传回服务器。
5.3.7地下水监测
（1）地下水位观测仪器
使用水位计进行观测。
（2）地下水位观测孔的布设
充分利用设计方案的地下水位监测井做地下水位监测点,共计8眼观测井。
（3）地下水位观测
地下水位观测设备采用水位计,观测精度为0.5cm,当被测水压荷载作用在渗压计上,将引起弹性膜板的变形,其变形带动振弦转变成振弦应力的变化,从而改变振弦的振动频率。
电磁线圈激振振弦并测量其振动频率,频率信号经电缆传输至读数装置,即可测出水荷载的压力值。
同时可同步测出埋设点的温度值。
（4）地下水位计算
在施工前由水位计测出初始水位H0,在施工过程中测出的高程为Hn,则高差
即为地下水位变化值。
a） 当外界温度恒定,渗压计仅受到渗透（孔隙）水压力时,其压力值P与输出的频率模数△F具有如下线性关系:
P = k△F
△F = F0 – F
式中:
k — 渗压计的测量灵敏度,单位为KPa/F ；
△F — 渗压计基准值相对于实时测量值的变化量,单位为F；
F — 渗压计的实时测量值,单位为F；
F0 — 渗压计的基准值,单位为F。
b） 当作用在渗压计上的渗透（孔隙）水压力恒定时,而温度增加△T,此时渗压计有一个输出量△F´,这个输出量仅仅是由温度变化而造成的,因此在计算时应给以扣除。
并将所有传感器按照一定次序接入MCU自动采集单元。
最后通过GPRS或有线方式将数据传回服务器。
5.3.8巡视检查
基坑工程施工和使用期内,每天应由专人进行巡视检查,巡视检查以目测为主,可辅以锤、钎、量尺、放大镜等工器具及摄像、摄影等设备进行。
检查内容包括:
基坑工程巡视检查一览表
巡视检查项目
序号
巡视检查内容
备注
支护结构
1
支护结构成型质量；
2
冠梁有无裂缝出现；
3
坡后土体有无裂缝、沉陷及滑移；
4
截水帷幕有无开裂、渗漏；
施工工况
5
开挖后暴露的土质情况与岩土勘察报告有无差异；
6
基坑开挖分段长度是否与设计要求一致；
7
场地地表水、地下水排放状况是否正常,基坑降水、回灌设施是否运转正常；
8
基坑周边地面有无超载；
周边环境
9
周边管道有无破损、泄露情况；
10
周边建筑有无新增裂缝出现；
11
周边道路（地面）有无裂缝、沉陷；
监测设施
12
基准点、监测点完好状况；
13
监测元件的完好及保护情况；
14
有无影响观测工作的障碍物；
对自然条件、支护结构、施工工况、周边环境、监测设施等巡视检查情况应做好记录并及时整理,并与仪器监测数据进行综合分析。
巡视检查如发现异常和危险情况,应及时通知建设单位及其他相关单位。
六、观测周期
基坑工程监测工作应贯穿于基坑工程和地下工程施工全过程。
监测期应从基坑工程施工（含降水）前开始,直至地下工程完成为止。
基坑工程监测频率应综合考虑基坑类别、基坑及地下工程的不同施工阶段以及周边环境、自然条件的变化和当地经验而确定,应满足能系统反映监测对象所测项目的重要变化过程而又不遗漏其变化时刻的要求。
当监测值相对稳定时,可适当降低监测频率,在无数据异常和事故征兆的情况下可按下表确定监测频率:
现场仪器检测的监测频率
施工进程
监测频率
开挖深度（m）
≤5
1次/2d
5～10
1次/1d
>10
2次/1d
底板浇筑后时间（d）
≤7
2次/1d
7～14
1次/1d
14～28
1次/2d
>28
1次/3d
当出现下列情况之一时,应提高监测频率
①监测数据达到报警值或连续3d超过报警值的70%；
②监测数据变化较大或者速率加快；
③存在勘察未发现的不良地质；
④超深、超长开挖等违反设计工况施工；
⑤基坑及周边大量积水、长期连续降XX市政管道出现泄漏；
⑥基坑附近地面荷载突然增大或超出设计限值；
⑦支护结构出现开裂；
⑧周边地面突发较大沉降或出现严重开裂；
⑨基坑底部、侧壁出现管涌、渗漏或流沙等现象；
⑩出现其他影响基坑及周边环境安全的异常情况或基坑工程发生事故后重新组织施工。
七、监测报警值
基坑及支护结构监测报警值基坑及支护结构监测报警值
变形特征
累计值
变化速率（mm/d）
绝对值（mm）
相对基坑深度（h）控制值
基坑支护结构顶部水平位移
30
0.3%
5
基坑支护结构顶部竖向位移
30
0.3%
3
深层水平位移
30
0.3%
5
建筑基坑工程周边环境监测报警值
变形特征
累计值（mm）
变化速率（mm/d）
备注
邻近建筑位移
10
2
—
地下水位变化
1000
500
—
管线
位移
刚性
管道
非压力
20
3
直接观察点数据
裂缝宽度
建筑
1.5
持续发展
—
地表
10
持续发展
—
基坑及支护结构监测报警值根据土质条件、设计结果及当地经验等因素确定,当出现下列情况之一时,须立即进行危险报警,并应对基坑支护结构和周边环境中的保护对象采取应急措施:
①监测数据达到监测报警值的累计值（见报警值列表）；
②基坑支护结构或周边土体的位移值突然明显增大
③基坑支护结构的锚索、土钉体系出现过大变形、压屈、断裂、松弛或拔出的迹象；
④周边地面出现较严重的突发裂缝或危害结构的变形裂缝；
⑤周边管线变形突然明显增长或出现裂缝、泄露等；
⑥根据当地工程经验判断,出现其它必须进行危险报警的情况。
八、应急预案
（1）当实际监测值超过报警值时,立即口头通知委托单位（或监理单位）,24小时内向委托单位（或监理单位）提交一份书面监测成果,2天内提交监测简报,并与委托单位（或监理单位）确定加密监测事宜。
（2）当实
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