基坑开挖变形监测报告.docx
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基坑开挖变形监测报告
郑州市健康路176号院改造工程
开挖变形监测技术成果报告
河南省
二〇一〇年十二月
郑州市健康路176号院改造工程
开挖变形监测技术成果报告
资质等级：
工程勘察综合类甲级
证书编号：
160104-kj
批 准：
审 核：
校对：
项目负责：
报告编写：
二〇一〇年十二月
第一章工程概况
工程名称：
健康路176号院改造工程
工程地点：
健康路与同乐路西北角
本工程基坑长约125m，宽约90m，基坑开挖深度约为11m（局部最深处13m）。
基坑东面为4栋7层的家属楼，南侧为省体保健中心和训练馆，西临黄河南街，北面距建筑物相对较远，周边环境较复杂。
支护采用了桩锚加土钉墙的结构形式，基坑安全等级为一级。
第二章监测依据及内容
2.1监测的目的：
具体包括以下几点：
1.将监测数据与预测值相比较以判断前一步施工工艺和施工参数是否符合预期要求，以确定和优化下一步的施工参数，做好信息化施工。
2.将现场监测结果反馈优化设计，使支护结构设计达到确保安全、经济合理、施工快捷的目的。
3.将现场监测的结果与理论预测值相比较，用反分析法导出更接近实际的理论公式，用以指导工程施工。
2.2监测的依据：
1、《健康路176号院基坑监测招标文件》；
2、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）；
3、《建筑变形测量规范》（JGJ/T8-2007）；
4、《工程测量规范》（GB50026-93）；
5、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；
6、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）；
7、《建筑基坑工程技术规范》（YB9258-97）；
8、《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）；
2.3监测内容
本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）规定，基坑工程监测项目的选择，应在充分考虑工程水文地质条件、基坑工程安全等级、支护结构特点及变形控制要求的基础上，考虑该工程特点，确定监测项目如下（布点详见郑州市健康路176号院监测点布置图）：
（1）围护桩顶竖向位移监测；
（2）围护桩顶水平位移监测；
（3）锚索应力监测；
（4）地下水位监测；
（5）周边地表沉降监测
（6）周边道路沉降监测
（7）周边建筑物沉降监测
（8）土体深层位移（测斜）
第三章监测精度及仪器选择
3.1精度要求
在监测工作中，监测精度满以下要求：
1、高程采用国家二级水准测量，进行闭合路线或往返观测。
按照要求水准测量观测点测站高差中误差精度为±0.5mm。
2、测斜仪的系统精度不宜低于0.25mm/m，分辨率不宜低于0.02mm/500mm。
3、平面位移监测精度不大于1mm。
4、观测前对水准仪进行“i”角检测，其“i”角小于15"即符合规范规定要求。
每次观测的高程中误差均小于±0.5mm。
3.2仪器选择
本项目投入仪器设备见表3－1：
表3－1使用仪器设备一览表
序号
仪器名称
数量
精度
1
苏州一光DS05水准仪
1台
±0.5mm
2
南方NTS-352全站仪
1台
2mm+2ppm、±2"
3
测读计
1台
2
铟钢水准标尺
2把
±0.02mm
3
测斜仪
1台
±0.1mm
4
水位计
1台
±1mm
5
卡尺
1把
±1mm
6
办公电脑
1台
7
打印机
1台
仪器设备选用
水准测量用苏州一光DSO5水准仪配合精密铟刚水准尺，其标称精度为：
±0.5mm。
图3-1苏州一光DSO5水准仪
平面控制点测量采用南方NTS-352全站仪，其标称精度为：
测距2mm+2ppm，测角2"。
图3-2南方NTS-352全站仪
控制精度的要求
1、水准控制网按国家二级水准要求进行，各项技术指标如下：
等级
读数基辅差
测站高差中误差
路线闭合差
备注
二级水准
±0.3mm
±0.5mm
±2
mm
L为公里数
2、平面控制网采用工程测量规范二级导线，其各项技术指标如下：
等级
测角中误差
边长中误差
二级导线
8"
1/20000
在测量过程中固定观测人员和仪器，测量成果必须严格平差
3.3控制点的布设
为保证所有监测工作的统一，提高监测数据的精度，使监测工作有效的指导整个基坑施工，本次监测工作采用有整体到局部的原则。
即首先布设统一的监测控制网，再在此基础上布设监测点（孔）。
（布点详见郑州市健康路176号院监测点布置图）。
监测控制网主要用于建筑物沉降、立柱沉降、围护墙顶的位移、基坑周边地表沉降、地下水位、围护墙体变形监测、深层土体测斜等方面的监测。
监测控制网分两部分：
1、水准控制网：
用于各竖向位移监测项目（即沉降监测）的高程控制基准；
2、平面控制网：
用于各水平位移监测项目平面控制基准。
水准控制点布设9个，编号为01~09。
建立闭合环与施工高程控制点，每个月联测一次。
平面控制点布设4个，编号为P1~P4。
控制区域为整个监测区，为使测距、测角误差在横、纵坐标上均匀分布，网形为闭合导线网，引侧外方向为施工用平面控制网。
点位设在稳定、安全的地方，通常在地面埋设钢钉点，顶上刻划“+”字。
第四章监测点的布设及监测方法
4.1围护桩顶水平位移、竖向位移监测点的布设及监测
4.1.1监测目的：
在基坑开挖、支护结构施工中，根据围护桩顶部的水平、竖向位移的位移量，为围护桩体水平及竖向稳定性提供依据。
4.1.2布点原则：
监测点沿围护桩周边布置，在围护桩周边中部、阳角处布置监测点。
监测点间距不大于20m，每边监测点数目不少于3个。
监测点设置在冠梁上。
4.1.3测点布设:
在基坑冠梁上布设一组测点，共21个测点，编号S1~S21（布点详见郑州市健康路176号院监测点布置图）。
4.1.4埋设方法：
将顶端划“十”字的钢筋埋入冠梁中，用混凝土固定，确保测点牢稳。
4.1.5监测方法：
桩顶水平位移测量按照小角度法进行观测。
在平行于基坑围护桩延长线上的平面控制点设工作站，取远方50米外位置稳定、成像清晰的永久性目标作固定后视方向，分别测出各个监测点相对后视的夹角，每次四测取平均值A。
光电测距量处测站至监测点边长S。
同一测点相邻两次测角差dD=Ai-Ai-1,从而计算出该点本次位移量，第一次位移量累加至当本次位移量既为该测点累计位移量。
桩顶竖向位移计算方法同周边道路沉降监测。
4.2周边道路沉降监测点的布设及监测
4.2.1监测目的：
观测基坑开挖过程中周边道路竖向位移情况，掌握该区域道路的稳定性，了解基坑施工对周边道路的影响。
4.2.2布设原则：
道路及地表沉降测点按监测方案在受施工影响的地表设置。
测点间距为25～50m。
4.2.3测点布设:
在基坑周边道路黄河南街布设一组沉降监测点。
共布设6个测点，编号为D1～D6（布点详见郑州市健康路176号院监测点布置图）。
4.2.4埋设方法:
为保护测点不受碾压影响，道路及地表沉降测点标志采用窖井测点形式，采用人工开挖或钻具成孔的方式进行埋设，要求穿透硬质路面。
测点加保护盖，孔径不得小于150mm。
道路、地表沉降监测测点应埋设平整，防止由于高低不平影响人员及车辆通行，同时，测点埋设稳固，做好清晰标记，方便保存。
图4-1道路、地表测点埋设形式图
4.2.5监测方法：
周边道路沉降按照国家二等水准要求观测。
以水准控制点为基准，从高程控制网引入高程，固定测站进行闭合或者附合线路测量，进行平差并计算各测点高程，并与初始值比较，计算累计变化量，与上次高程比较计算本次变化量。
4.3周边建筑物沉降监测点的布设及监测
4.3.1监测目的：
观测基坑在开挖过程中周边建筑物的竖向变形情况，掌握该区域建筑物的稳定性，了解基坑施工对周边建筑物的影响。
4.3.2测点布设：
在邻近基坑建筑物的四角、中部，分别布置观测点。
本项目共布设64个测点，编号A1~A10、B1~B10、E1~E4、F1~F10、G1~G10、H1~H10、K1~K10（布点详见郑州市健康路176号院监测点布置图）。
4.3.3埋设方法：
将“L”型钢筋植入建筑物墙体内。
（如图4-2所示）
图4-2周边建筑物测点埋设形式图
4.3.4监测方法：
同周边道路沉降监测。
4.4周边地表沉降监测点的布设及监测
4.4.1监测目的：
观测基坑开挖过程中周边地表竖向变形情况，掌握基坑施工对周边地表的影响。
4.4.2布设原则：
同周边道路沉降监测
4.4.3测点布设:
在基坑外沿基坑周边布设一组地表沉降监测点。
共布设一组，编号为C2~C7（布点详见郑州市健康路176号院监测点布置图）。
4.4.4埋设方法:
同周边道路沉降监测。
4.4.5监测方法：
同周边道路沉降监测。
4.5土体深层位移监测（测斜）
4.5.1监测目的：
土体深层位移变形通过预埋在基坑周边的测斜孔进行监测，主要了解随基坑开挖深度的增加，土体不同深度的水平位移变化情况。
4.5.2布设原则：
在基坑阳角、中部钻孔后分别布置，孔间距20～50米，本监测项目共布设11个测点，编号为CX1-CX11（布点详见郑州市健康路176号院监测点布置图）。
4.5.3埋设方法：
测斜管的埋设方法如下：
（a）钻孔：
孔深大于所测围护结构的深度5～10m，孔径比所选的测斜管大5～10cm。
在土质较差地层钻孔时应用泥浆护壁。
（b）接管：
钻孔作业的同时，在地表将测斜管用专用束节连接好，并对接缝处进行密封处理。
（c）下管：
钻孔结束后马上将测斜管沉入孔中，然后在管内充满清水，以克服浮力。
下管时一定要对好槽口。
（d）封孔：
测斜管放到位后，在测斜管与钻孔空隙内填入细砂或水泥和膨润土拌和的灰浆，其配合比取决于土层的物理力学性能和地质情况。
刚埋设完几天内，孔内充填物会固结下沉因此要及时补充保持其高出孔口。
（e）保护：
基坑施工阶段是测斜管最容易受到损坏阶段，如果保护不当将前功尽弃。
因此必须与施工单位协调好，派专人看护测斜管，以防被破坏。
测斜管管口一般高出圈梁面20cm左右，周围砌设保护井，以免遭受损坏。
4.5.4监测方法：
测斜管应在工程开挖前15～30d埋设完毕，在开挖前的3～5天内复测2～3次．待测斜管处于稳定状态后，取其平均值作为初始值，开始正式测试工作。
每次监测时，将探头导轮对准与所测位移方向一致的槽口，缓缓放至管底．待探头与管内深度基本一致、显示仪读数稳定后开始监测。
一般以管口作为确定测点位置的基准点，每次测试时管口基准点必须是同一位置，按探头电缆上的刻度分划，均速提升。
每隔500mm读数一次，并做记录。
待探头提升至管口处。
旋转180°后，再按上述方法测量，以消除测斜仪自身的误差。
图4-3滑动式测斜仪
通常使用的滑动式测斜仪采用带导轮的测斜探头，探头两对导轮间距500mm，以两对导轮之间的间距为一个测段。
每一测段上、下导轮间相对水平偏差量
可通过下式计算得到。
式中：
—上、下导轮间距；
—探头敏感轴与重力轴夹角。
测段n相对于起始点的水平偏差量
，由从起始点起连续测试得到的
累计而成，即
式中：
—起始测段的水平偏差量（mm）；
—测点n相对于起始点的水平偏差量（mm）。
计算各孔各深度段位移的累计差值，并与初始值比较，计算累计变化量，与上次累计变化量比较计算本次变化量，填入监测日报表中。
4.6锚索应力监测点的布设及监测
4.6.1监测目的：
锚索应力是反映锚拉支护结构锚索受力情况和安全状态的指标，能够测得锚索实际拉力随时间的变化情况，对该监测项目的实测成果进行分析，对检验锚索的实际工作状态和预加荷载的损失程度、研究锚索受力机理及其变化规律有着重要意义。
4.6.2测点布设：
锚索应力的监测点应选择在受力较大且有代表性的位置，基坑周边中部、阳角处和地质条件复杂区段宜布置监测点。
本项目共布设6个测点，编号为Y1~Y6（布点详见郑州市健康路176号院监测点布置图）。
4.6.3安装方法：
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，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。
图4-4锚索应力计安装图
4.6.4监测方法：
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平方的平均值相对于基准频率的平均值的变化量（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
4.7地下水位监测点的布设及监测
4.7.1监测目的:
观测在基坑开挖过程中地下水位情况，掌握该区域地下水位的稳定性。
通过坑内水位观测可以检验降水方案的实际效果，如降水速率和降水深度。
通过坑外水位观测可以控制基坑工程施工降水对周围地下水位下降的影响范围和程度，防止基坑工程施工中的水土流失。
4.7.2布设原则:
根据工程特点，在基坑内外各布设监测孔，要求坑体内、外孔位尽量在一个剖面上，其深度一般低于拟降水位深度0.5m以上。
4.7.3测孔布设:
本监测项目共布设9个测孔，编号SW1～SW9（布点详见郑州市健康路176号院监测点布置图）。
4.7.4埋设方法:
用钻机钻孔至设计深度后清孔，孔底部以上2m处安放Ф100mm的PVC透水管，在其外侧用铜网包好。
然后逐节将水位管插入孔内至设计深度。
在透水管顶部底部深度范围内回填黄砂，以保持良好透水性，其它段采用回填膨涨土将孔隙填实。
成孔后加清水，检验成孔质量，孔口用盖子盖好，防止地表水进入孔内。
图4-5水位计
4.7.5监测方法：
在基坑降水前测得各水位孔孔口标高及各孔水位深度，孔标高减水位深度即得水位标高，初始水位为连续二次测试的平均值。
每次测得水位标高与初始水位标高的差即为水位累计变化量。
W=Wo—Wl
式中：
W为本次水位标高（m）（计算结果精确至0.01m）
Wo为水位孔的孔口标高（m）。
WI为本次水位的深度（m）
4.8监测报警值和监测频率
4.8.1监测报警值
表4-1监测报警值
监测内容
安全性判别
判别标准
警戒值（报警值）
备注
围护墙水平位移
位移量，变化速率
≥30mm或≥0.3%H，2～3mm/d
围护墙竖向位移
位移量，变化速率
≥20mm或≥0.2%H,2～3mm/d
深层水平位移
位移量，变化速率
≥45mm或≥0.4%H,2～3mm/d
锚杆内力
实测锚杆内力与设计强度之比
≥0.7f2
f2为构件承载能力设计值
地下水位变化
坑内降水引起止水墙外水位下降
≥500mm/d
基坑周围地表沉降
位移量，变化速率
≥25mm或≥2～3mm/d
在施工期间，各监测项目如有达到上表所述警戒值时应立即通知业主及监理公司；并密切配合业主、监理单位及设计单位，提出合理化的建议措施，以保证工程安全顺利施工。
4.8.2监测频率
表4-2现场仪器监测的监测频率
本基坑
类别
施工进程
基坑深度11m（局部为13m）
一级
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
第五章监测成果表
本章节分别对周边道路监测项目、围护结构监测项目、地下水位监测项目等精心分类总结。
5.1围护桩顶水平位移、竖向位移监测
围护桩顶竖向及水平位移各监测点的详细变形，请参阅附图1-1~1-21、2-1~2-21。
现将围护桩顶竖向位移及水平位移各监测点的重要参数整理成表5-1。
从表5-1及附图1-1~1-21、2-1~2-21可以得出，围护桩顶各监测点变化规律，基本相同，主要特征有：
（1）各竖向位移监测点最大累计变化量均以下降为主，最大沉降量为-6.47mm。
（2）各水平位移监测点变化均为向基坑内位移，最大位移量为-9.4mm。
（3）在整个监测过程中各点虽出现过上下波动现象，但各点均未出现报警。
（4）底板形成后各点变化趋于稳定。
表5-1围护墙顶垂直及水平位移监测点重要参数一览表
监测点号
监测内容
最大累变量（mm）
出现时间
S1
竖向位移
---
--
水平位移
--
--
S2
竖向位移
-0.50
2010-8-5
水平位移
+2.00
2010-9-18
S3
竖向位移
-0.95
2010-8-26
水平位移
-4.50
2010-10-8
S4
竖向位移
-1.75
2010-9-15
水平位移
--
---
S5
竖向位移
-0.95
2010-8-31
水平位移
-1.20
2010-8-20
S6
竖向位移
-1.03
2010-8-10
水平位移
---
--
S7
竖向位移
-0.60
2010-7-25
水平位移
-4.90
2010-9-18
S8
竖向位移
-4.13
2010-9-21
水平位移
-6.20
2010-9-12
S9
竖向位移
-1.47
2010-9-21
水平位移
-8.80
2010-7-30
S10
竖向位移
-1.40
2010-7-5
水平位移
--
--
S11
竖向位移
-1.23
2010-8-31
水平位移
-6.70
2010-10-8
S12
竖向位移
-1.30
2010-6-30
水平位移
-3.80
2010-10-8
S13
竖向位移
-2.90
2010-7-20
水平位移
-7.30
2010-10-8
S14
竖向位移
-6.47
2010-9-21
水平位移
-9.40
2010-9-18
S15
竖向位移
-4.00
2010-8-26
水平位移
--
--
S16
竖向位移
-1.17
2010-9-15
水平位移
--
--
S17
竖向位移
-1.25
2010-8-31
水平位移
-2.70
2010-9-18
S18
竖向位移
-0.30
2010-8-20
水平位移
--
---
S19
竖向位移
-0.38
2010-8-5
水平位移
-5.50
2010-8-10
S20
竖向位移
-0.97
2010-8-31
水平位移
-3.50
2010-8-10
S21
竖向位移
---
---
水平位移
-2.30
2010-8-20
5.2周边地表、道路及建筑物监测
5.2.1周边地表沉降
地表沉降各监测点的详细变化，请参考图5-1~5-6。
从变化图中可以得出，地表监测点变化规律符合理论的预期，即：
离基坑较近的点位沉降较大，越远则越小。
地表沉降监测点变化均以向下为主，最大沉降量为-2.84mm
图5-1基坑周边地表沉降点C2变化曲线图
图5-2基坑周边地表沉降点C3变化曲线图
图5-3基坑周边地表沉降点C4变化曲线图
图5-4基坑周边地表沉降点C5变化曲线图
图5-5基坑周边地表沉降点C6变化曲线图
图5-6基坑周边地表沉降点C7变化曲线图
5.2.2周边道路沉降
道路沉降监测点的详细变化，参考图5-7~5-12。
从变化图中可以得出，地表监测点变化规律符合理论的预期，即：
离基坑较近的点位沉降较大，越远则越小。
周边道路沉降监测点变化均以向下为主，最大沉降量为-4.54mm
道路沉降的变化规律，与基坑开挖深度、基坑距离远近、施工工况有密切关系：
开挖深度越深，变化量越大；离基坑越近，变化量越大。
图5-7道路沉降点D1变化曲线图
图5-8道路沉降点D2变化曲线图
图5-9道路沉降点D3变化曲线图
图5-10道路沉降点D4变化曲线图
图5-11道路沉降点D5变化曲线图
图5-12道路沉降点D6变化曲线
5.2.3周边建筑物沉降
周边建筑物沉降监测点的详细变化，详见附图3-1~3-62。
建筑物沉降的变化规律，与基坑开挖深度、基坑距离远近、施工工况有密切关系：
开挖深度越深，变化量越大；离基坑越近，变化量越大。
从图5-13建筑物沉降监测点H1沉降变化曲线及附图可以看出：
基坑开挖施工过程中，监测点变化曲线表现为沉降，底板完成后，变化量较小，趋势走向平稳。
本次监测周边建筑物沉降监测点最大沉降量为-7mm。
图5-13建筑物沉降监测点H1变化曲线图
5.3周边水位监测
本工程项目在基坑开挖前期水位变化表现为平稳；在开挖中期，水位变化表现为下降；底板完成至顶板完成变化趋于稳定。
在监测过程中未发现有异常变化。
详见附图4-1~4-9
5.4锚索应力变化趋势
从图5-14~5-19锚索应力监测点应力变化曲线可以看出：
基坑开挖施工过程中，监测点变化曲线表现为上升趋势，这是由于土体的开挖，桩体受力逐渐增大，锚索应力也相应增加；底板完成后，变化量变化较小，趋势走向平稳。
表5-2锚索应力监测点重要参数一览表
点号
最大累变量（KN）
监测日期（年-月-日）
Y1
+10.37
2010-8-15
Y2
+5.86
2010-10-8
Y3
-0.28
2010-7-5
Y4
-4.86
2010-8-5
Y5
+36.40
2010-9-9
Y6
-5.50
2010-10-8
图5-14锚索应力观测点Y1变化曲线图
图5-15锚索应力观测点Y2变化曲线图
图5-16锚索应力观测点Y3变化曲线图
图5-17锚索应力观测点Y4变化曲线图
图5-18锚索应力观测点Y5变化曲线图
锚索应力观测点Y6变化曲线图
-13.00
-11.00
-9.00
-7.00
-5.00
-3.00
-1.00
1.00
3.00
5.00
10-7-15
10-7-30
10-8-14
10-8-29
10-9-13
10-9-28
时间
变化量（KN）
图5-19锚索应力观测点Y6变化曲线图
5.5土体深层位移（测斜）监测
基坑土体测斜各监测孔的详细变化，请参阅附图,向基坑内位移为正，反之为负。
从附图5-1～5-10可以看出，土体测斜各监测孔位移变化规律，与基坑开挖施工工况有关，且变化规律基本相同，只是变化的幅度大小不同而已。
主要特征有：
（1）土体测斜各监测孔之间变化规律基本一致。
（2）基坑进行围护结构施工阶段时，各个监测孔变化均在正常范围内。
（3）基坑进行开挖阶段时，各监测孔变形曲线呈向基坑方向位移趋势，各孔均未出现累计
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