基坑变形监测方案设计.docx
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基坑变形监测方案设计
一、编制依据
1.1《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）
1.2《工程测量规范》（GB50026－2016）
1.3《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
1.4《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-2006）
1.5《天津市建筑地基基础设计规范》（TBJ1-88）
1.6设计方提供的设计图纸
依据规范和天津市建设主管部门对建筑物基坑施工相关文件的要求，以及基坑设计的相关要求；为确保建筑物地下基坑施工及周边环境的安全性和可靠性，使在基坑开挖和施工期间的变形得到有效控制，保证其不对基坑自身及周边环境造成破坏性的影响，用科学的数据指导基坑信息化施工，保证施工安全。
二、工程概况
2.1该项目包括：
1#~15#剪力墙住宅楼，配建1~6栋配套公建以及一座地下车库。
住宅楼：
11#、15#住宅楼为8层，结构高度23.5m。
其余住宅楼为20~26层，结构高度58.3~75.7m。
配建2、4为两层框架结构配套用房，结构高度6.9~7.5m。
配建6（幼儿园）为三层框架结构，结构高度11.9m。
配建1、3、5为单层框架结构变电站。
地下车库为单层板柱剪力墙结构。
总建筑面积：
182916.01m2，其中地上为145296.76m2，地下为37620.25m2。
，地下一层，建筑高度57.55m；16#、17#楼地上15层，地下一层，建筑高度48.55m。
2.2相关参建单位
工程地址
天津市滨海新区胡家园区域内，该地块东至菁华津城，西至远洋风景路，南至津塘公路，北至远洋道。
建设单位
天津普利达房地产建设开发有限公司
设计单位
天津天友建筑设计股份有限公司
监理单位
北京方圆工程监理有限公司
施工单位
江苏中南建筑产业集团有限责任公司
勘察单位
天津市地质工程勘察院
2.3基坑支护形式基本概况
1、根据拟建物的场地环境条件、土质条件和基坑深度综合考虑，该基坑采用二级放坡开挖，钻孔桩双排桩、钻孔桩单排桩加支撑、钻孔桩抗滑桩加坑内留土等方式支护，桩顶设冠梁。
2.4周边坏境
东侧为大部分为多层民用住宅楼，西侧为单层仓库用房，南车津塘公路，北侧远洋道。
2.5工程地质与水文地质情况
2.5.1按地层年代、成因分为10个工程地质层，按工程地质性质进而分为22个工程地质亚层。
2.5.2地基土分布特点（均匀性评价）
该场区埋深100.0m以上场地土，在垂直方向上成层分布，在水平方向上除⑨1粉土、⑨3粘土层局部地段缺失，⑨2粉质粘土层多夹粉土透镜体，⑩粉质粘土层局部夹粉土透镜体、⑫粉质粘土层层局部夹粉土透镜体外，其余各层土水平方向上分布较均匀、稳定。
从各土层物理力学指标统计结果看，各土层离散性不大，属低变异性，因此本场区可视为较均匀地基。
2.5.3物理力学指标统计
本工程共采取原状土样978个，对所取土样室内土工试验资料及原位测试资料进行统计分析，将该场区各土层物理力学性质指标列入表2-1。
为便于桩基沉降验算，将该场区⑨3粘土层以下各土层分级荷重下压缩模量Es值列入表2-2。
2.5.4地基土承载力特征值
根据本次勘察结果，将该场区地基土承载力特征值fak值列入表2-3。
表2-3：
地基土承载力特征值
层号
岩性
层顶标高（m）
层厚（m）
fak（kPa）
①2
素填土
2.78～0.74
0.6～3.3
80
④
粘土
1.76～-0.91
0.8～2.9
85
⑥1
淤泥质粉质粘土
-0.41～-2.31
0.9～2.4
70
⑥2
粉土
-1.41～-3.54
0.8～2.6
110
⑥3
淤泥质粉质粘土
-3.11～-5.06
5.7～8.4
70
⑥4
粉质粘土
-10.21～-12.10
3.5～5.2
105
⑧
粉质粘土
-14.51～-16.38
2.5～5.8
120
⑨1
粉土
-18.25～-21.29
0.5～5.3
160
⑨2
粉质粘土
-17.79～-24.72
1.8～8.7
140
⑨3
粘土
-24.34～-27.34
1.4～4.2
120
⑩
粉质粘土
-27.03～-30.34
3.0～7.4
140
⑪
粉砂
-31.64～-35.51
11.7～16.1
180
⑫
粉质粘土
-45.23～-48.34
9.1～12.8
140
⑬1
粉砂
-56.10～-59.24
3.3～8.1
200
⑬2
粉质粘土
-62.00～-66.74
5.5～9.2
160
⑬3
粉砂
-69.43～-73.16
6.9
220
2.5.5不良地质作用及特殊性岩土
经钻探揭露，该拟建场地特殊土表层分布①1杂填土、①2素填土；3.4m以下普遍分布有⑥1淤泥质粉质粘土、⑥3淤泥质粉质粘土层。
其中①1杂填土、①2素填土、⑥1淤泥质粉质粘土在基坑开挖深度范围内，对本工程支护稳定性有一定影响，提请设计单位注意。
本场区不良地质作用主要为区域地面沉降，塘沽区最大累计沉降量（1959-2003年）为3.21m，近年平均沉降速率为25-28mm/a，预计本区域在未来地面沉降仍将按目前速率持续。
2.5.6地下水位
该场区浅层地下水属潜水，受大气降水补给，排泄方式主要为蒸发。
地下水位随季节有所变化，年变幅0.5～1.0m左右。
勘察期间，该场区初见地下水位埋深0.4～2.0m，稳定水位埋深为0.2～1.7m左右，水位平均大沽标高：
1.0m左右。
三、监测目的
在基坑开挖施工过程中，对基坑及周围环境的变形情况进行跟踪监测，所取得的数据能可靠地反映开挖及施工所造成的影响。
在基坑开挖和施工中，由于地质条件、荷载条件、材料性质、施工技术和外界其它因素的复杂影响，实际情况与理论上常常有出入。
在理论分析指导下有计划地进行现场监测工作，对于保证安全、减少不必要的损失是很重要的。
监测的目的可归纳为如下几点：
（1）及时发现不稳定因素
及时掌握基坑开挖过程中，支护体系的工作性状及对工程和周围环境的影响，及时获取相关信息，确保基坑稳定安全。
（2）验证设计、指导施工
通过监测可以了解结构内部及周边土体及周围环境的实际变形（化），用于验证设计与实际符合程度，并根据变形情况为施工提供有价值的指导性意见。
（3）保障业主及相关社会利益
通过对监测数据的分析，在理论分析指导下有计划地进行现场施工工作，对于保证安全、减少不必要的损失，起着重要作用，同时也有利于保障业主利益及相关社会利益。
（4）分析区域性施工特征
通过对围护结构监测数据的收集、整理和综合分析，了解各监测对象的实际变形情况及施工对周边环境影响程度，分析区域性施工特征，为类似工程累积宝贵经验。
四、基坑监测项目
4.1为了及时收集、反馈和分析周围环境要素在施工中的变形信息，实现信息化施工并确保施工安全，综合本工程周边环境状况及围护结构和支护体系的特点，遵照设计的相关要求，本工程共进行如下几项基坑监测工作：
（1）坡顶，支护桩顶水平及竖向位移；
（2）周边地表裂缝监测；
（3）周边道路沉降；
（4）周边建筑沉降；
（5）周边地面沉降；
（6）观测井水位监测；
4.2根据项目要求和特点，设置本工程监测对象的精度要求如下：
表2.1监测对象及精度
序号
监测对象
监测项目
综合监测精度要求
备注
1
基坑围护结构
桩顶垂直位移
30mm，3mm/d
2
桩顶水平位移
40mm，3mm/d
3
坡顶水平位移
40mm，3mm/d
4
坡顶竖向位移
30mm，3mm/d
5
周边环境
周边道路沉降
15mm，5mmm/d
8
周边地表裂缝宽度
50mm，持续发展
7
周边地面沉降
30mm，5mm/d
8
周边建筑沉降
15mm，2mm/d
9
监测井水位下降
1000mm，500mmm/d
4.3巡视对象及内容
4.3.1基坑工程整个施工期内，每天均应有专人进行巡视检查。
4.3.2基坑工程巡视检查应包括以下主要内容：
1支护结构
（1）支护结构成型质量；
（2）冠梁、支撑、围檩有无裂缝出现；
（3）支撑、立柱有无较大变形；
（4）止水帷幕有无开裂、渗漏；
（5）墙后土体有无沉陷、裂缝及滑移；
（6）基坑有无涌土、流砂、管涌。
2施工工况
（1）开挖后暴露的土质情况与岩土勘察报告有无差异；
（2）基坑开挖分段长度及分层厚度是否与设计要求一致，有无超长、超深开挖；
（3）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；
（4）基坑周围地面堆载情况，有无超堆荷载。
3基坑周边环境
（1）地下管道有无破损、泄露情况；
（2）周边建（构）筑物有无裂缝出现；
（3）周边道路（地面）有无裂缝、沉陷；
（4）邻近基坑及建（构）筑物的施工情况。
4监测设施
（1）基准点、测点完好状况；
（2）有无影响观测工作的障碍物；
（3）监测元件的完好及保护情况。
5根据设计要求或当地经验确定的其他巡视检查内容。
4.3.3巡视检查的检查方法以目测为主，可辅以锤、钎、量尺、放大镜等工器具以及摄像、摄影等设备进行。
4.3.4巡视检查应对自然条件、支护结构、施工工况、周边环境、监测设施等的检查情况进行详细记录。
如发现异常，应及时通知委托方及相关单位。
4.3.5巡视检查记录应及时整理，并与仪器监测数据综合分析。
现场巡视与仪器监测相结合，若监测数据出现较大波动，可通过现场巡视查找原因，并立即采取措施进行解决，以确保基坑和周边建筑安全。
5、基坑监测点布置及埋设
5.1一般规定
5.1.1基坑工程监测点的布置应最大程度地反映监测对象的实际状态及其变化趋势，并应满足监控要求。
5.1.2基坑工程监测点的布置应不妨碍监测对象的正常工作，并尽量减少对施工作业的不利影响。
5.1.3监测标志应稳固、明显、结构合理，监测点的位置应避开障碍物，便于观测。
5.1.4在监测对象内力和变形变化大的代表性部位及周边重点监护部位，监测点应适当加密。
5.1.5应加强对监测点的保护，必要时应设置监测点的保护装置或保护设施。
5.2坡顶及支护水平、竖向位移监测
监测点布置：
基坑边坡顶部的水平位移和竖向位移监测点应沿基坑周边布置，基坑周边中部、阳角处应布置监测点。
监测点间距不宜大于20m，每边监测点数目不应少于3个。
监测点宜设置在基坑边坡坡顶上按照设计要求水平位移与沉降监测点使用同一点，不再另行埋设。
基坑围护结构四周共布设47个垂直、水平位移监测点。
埋设方法：
监测点设置于基坑四周围护结构桩顶部，预埋钢筋或用冲击钻在设计位置处钻孔后埋入钢筋并灌注混凝土，并在顶部刻上“+”标记作为监测平面位移使用，桩顶水平位移测点与沉降测点共用。
桩顶沉降及水平位移监测点布设图
5.3周边建筑及道路沉降
5.4地下水位监测
监测点布置：
基坑周边共设九口地下水位观测井，井管500mm、井深8.0m。
转角部位设有六个观测井，且在长边中间添加共计3个观测井，均位于止水帷幕外侧边（见附图）。
地下水位监测图（观测井）
5.5周边地面沉降监测
5.5.1从基坑边缘以外1~3倍开挖深度范围内需要保护的建筑物、地下管线等均应作为监控对象。
必要时，尚应扩大监控范围。
5.5.2位于重要保护对象安全保护区范围内的监测点的布置，尚应满足相关部门的技术要求。
5.5.3建筑物的水平位移监测点应布置在建筑物的墙角、柱基及裂缝的两端，每侧墙体的监测点不应少于3处。
5.5.4建筑物的裂缝监测点应选择有代表性的裂缝进行布置，在基坑施工期间当发现新裂缝或原有裂缝有增大趋势时，应及时增设监测点。
每一条裂缝的测点至少设2组，裂缝的最宽处及裂缝末端宜设置测点。
5.5.5基坑周边地表竖向沉降监测点的布置范围宜为基坑深度的1~3倍，监测剖面宜设在坑边中部或其他有代表性的部位，并与坑边垂直，监测剖面数量视具体情况确定。
每个监测剖面上的监测点数量不宜少于5个。
5.5.6土体分层竖向位移监测孔应布置在有代表性的部位，数量视具体情况确定，并形成监测剖面。
同一监测孔的测点宜沿竖向布置在各层土内，数量与深度应根据具体情况确定，在厚度较大的土层中应适当加密。
测点布置：
根据设计文件及监测技术规范要求，每30m左右布设一组地表点，共布设31组地表沉降监测点。
测点埋设：
围挡内硬化区域选定位置钻孔，孔径120mm，将硬化面层钻穿后，在孔内植入0.5m～1m的螺纹钢筋，顶部略低于硬化层表面，避免受车辆碾压等影响。
红线外道路上的测点采用表层点布设，形式与管线间接监测点相同。
若红线外为填土区的，则采用浇筑混凝土观测墩的方法布设，墩顶高出自然地坪10cm，测量标志采用道钉。
图3.5深层地表沉降测点埋设示意图图3.6填土区地表沉降监测点埋设示意图
5.6、周边地表裂缝监测
5.7测点保护
（1）地表点
硬化面地表点须加工到硬化面之下2cm，避免过往辎重车辆、建材的压覆，并加盖保护，并设立明显标志。
城市地下管线监测点的布设应尽量避免布设在行车、行人道内，否则给测点保护、日常观测带来较大的难度，如必须布设时应把测点加工到路面以下并加盖保护。
要确保基坑施工安全,连续可靠的监测信息是必不可少的。
在类似基坑监测过程中，现场施工监测点屡遭破坏,使监测信息面临中断的危险。
为了更好的保护监测点，提供可靠的监测数据，现将测点保护责任明确如下：
（1）施工单位负责监测点保护，是测点保护的主体单位，负责有关保护措施的制定和执行。
（2）监测单位负责监测点日常巡视、维护，配合施工单位做好监测点保护工作。
（3）各参建单位有保护监测点位免遭破坏的义务，积极参与，提高认识。
监测信息主要为工程主体提供信息服务，明确主体单位的责任，秉承破坏监测点由破坏方维修补充，费用自理。
相关措施如下：
（1）开挖前由总包单位对各施工队进行技术交底，交底内容包括对监测点的保护措施及责任；
（2）监测单位、施工单位项目部技术科成员、各施工队队长为测点保护领导小组成员，应把保护监测点位列入日常巡视、检查工作的重点；
（3）各参建施工队应把保护监测点安全的责任逐级分层细化，明确到各工区和班组的主要负责人，并在会议上就保护监测点安全的重要性传达到每个现场施工人员，促使他们提高自觉保护监测点安全的意识；
（4）因监测点破坏造成监测数据中断而无法指导正常施工的，由此带来的一切后果由责任单位负责。
监测点数量统计表
表3.1基坑监测点统计表
序号
监测项目
测点数量
备注
1
围护结构垂直水平位移监测点
31孔
2
坡顶水平、竖向位移监测点
16点
3
周边道路、建筑沉降监测点
47孔
4
周边地表沉降监测点
31孔
5
周边地表裂缝监测
20孔
6
地下水位监测点
9
5.8控制网建立
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工程施工，本次监测工作采用由整体到局部的原则。
利用施工测量控制网作为首级控制点，按照相关规范技术要求进行引测工作基点，加密控制网，控制网分为平面控制网和垂直控制网，平面控制点采用独立坐标系统。
控制网设计
根据现场踏勘和实际情况，在基坑外布设8个水准基准点，8个平面基准点，并在稳定区域加密2~3个工作基点。
控制网联测
高程引测：
测量路线为附和路线，由一个基准点出发，附和到另一个水准点上，每一侧段保证为偶数站，使用通达DSA320电子水准仪及配套塔尺,按照相关技术要求作业。
埋点时按前后视距等长,量好两变形点至镜点位置,并用油漆标记,以便每次监测基本保证仪器处于同一位置。
观测时前后视距差不大于0.5m,累积视距差不大于1.5m,视线距离地面最低高度不小于0.3m。
观测顺序往测时：
奇数站:
后—前—前—后
偶数站:
前—后—后—前
返测时正好相反，返测时需要交换测尺,以抵消零点误差的影响。
各项限差按有关规范规定执行。
平面测量：
主网采用大地DTM122NC全站仪,按二等导线要求施测,角度观测6测回,其中以单测回测左角,双测回测右角,取平均值。
每3个测回重新对中整平仪器,以减少对中误差的影响。
边长对向观测取中数,并加气象和投影改正。
工作基点在主网的基础上分别从两个不同测站上各测两测回,取其平均坐标,作为理论值。
观测时每测回同一方向不调焦,即同一方向盘左盘右一次读完,再换另一方向,以减少因视差造成的照准误差。
联测周期：
加密工作基点需要定期与高等控制点进行复核，检查工作地点稳定性，控制网复核周期至少1次/月，在基坑开挖过程中，应适当的增加复核频率。
相关技术要求
（1）水准控制网按《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）技术要求进行，各项技术指标如下：
表4.1 垂直位移监测网水准测量技术指标（mm）
监测网等级
测站高差中误差
往返较差、符合差、闭合差
检测已测测段高差之差
适用范围
二级
0.15
0.3
0.45
二级级基坑监测工程
注：
n为测站数
（2）平面控制网采用《上海市标准基坑工程施工监测规程》（DG/TJ08-2001-2006）技术要求导线，其各项技术指标如下：
表4.2水平位移监测网观测主要技术要求
监测网
等级
平均边长
（m）
测角中误差
（）
测距中误差
（mm）
最弱边边长相对中误差
适用范围
一级
200
1.0
1.0
1：
200000
一级基坑监测工程
（3）在测量过程中固定观测人员和仪器，测量成果必须严密平差。
（4）对监测基准点每个月要进行联测。
六、作业方法
6.1垂直位移监测
测量仪器：
沉降测量采用通达DSA320精密水准仪及相配套的塔尺，仪器设备相关参数如下：
（1）每公里往返测偶然中误差1mm，最小显示0.01mm；
（2）15′内自动补偿，安平精度为±0.5"；
（3）测距范围0.3-100m，测量时间3秒。
其性能满足国家一、二等水准测量对仪器设备的要求。
通达DSA320精密水准仪及标尺
测量方法：
沉降监测点观测以由临近工作基点（已平差）作为起测点，采用几何水准方法，按照附合水准方法和中视水准测量方法相结合进行施测，沉降监测点一般作为中视点。
后视工作基准点，然后前视转站点，采用“前-后-后-前”的测量方法，本站结束后，采用中视法测量该区间所有的沉降监测点，然后进行下一站，重复以上过程，直至附合到另外一个工作基点上。
图5.2沉降观测点测量示意图
单点相邻两次的高程变化为本次垂直变化量，与初测高程的变化为累计垂直变化量。
初始值观测：
地表沉降、管线沉降、墙顶沉降、工程桩位移在基坑开挖前一周取初值，采集要求独立测试3次，确认无误后取平均值。
6.2水平位移监测
测量仪仪器：
水平位移采用大地全站仪进行测量。
表5.1大地全站仪技术参数表
型号
大地DTM122NC
测角精度
1″
测距精度
±（2mm+2ppm.D）,±（3mm+2ppm.D）,
补偿精度
1″
测程
3000m/3500m
放大倍数
30X
最短视距
1.7m
工作温度范围
-20℃～+50℃
测量方法：
采用极坐标法进行测量，工作基点Pm1、Pm2、Pm3为后视点，测点采用和棱镜配套的螺纹钢预埋件，后视点、测站点、测点全部强制对中，利用全站仪的后方交会，测量监测点的坐标，根据基坑方向对控制网方位角进行矢量解算，计算出测点相对于基坑垂直和水平方向的位移量。
图5.3全站仪极坐标法测量示意图
精度要求：
水平位移监测精度：
变形点的点位中误差≤±3.0mm（横向中误差为士2.1mm）。
初始值采集：
管线在桩基施工前取得初始值，工程桩、墙顶水平位移在基坑开挖前一周取定，要求独立测试3次，确认无误后取平均值。
七、监测频率及报警值
7.1监测频率
7.1.1基坑工程监测频率应以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为原则。
7.1.2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。
监测工作一般应从基坑工程施工前开始，直至地下工程完成为止。
对有特殊要求的周边环境的监测应根据需要延续至变形趋于稳定后才能结束。
7.1.3监测项目的监测频率应考虑基坑工程等级、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。
当监测值相对稳定时，可适当降低监测频率。
对于应测项目，在无数据异常和事故征兆的情况下，开挖后仪器监测频率的确定可参照表7.0.3。
表7.1.3现场仪器监测的监测频率
基坑
类别
施工进程
基坑设计开挖深度
≤5m
5～10m
10～15m
＞15m
一级
开挖深度
（m）
≤5
1次/1d
1次/2d
1次2d
1次/2d
5～10
1次/1d
1次/1d
1次/1d
＞10
2次/1d
2次/1d
底板浇筑后时间
（d）
≤7
1次/1d
1次/1d
2次/1d
2次/1d
7～14
1次/3d
1次/2d
1次/1d
1次/1d
14～28
1次/5d
1次/3d
1次/2d
1次/1d
＞28
1次/7d
1次/5d
1次/3d
1次/3d
二级
开挖深度
（m）
≤5
1次/2d
1次/2d
5～10
1次/1d
底板浇筑后时间
（d）
≤7
1次/2d
1次/2d
7～14
1次/3d
1次/3d
14～28
1次/7d
1次/5d
＞28
1次/10d
1次/10d
注：
1.当基坑工程等级为三级时，监测频率可视具体情况要求适当降低；
2.基坑工程施工至开挖前的监测频率视具体情况确定；
3．宜测、可测项目的仪器监测频率可视具体情况要求适当降低；
4．有支撑的支护结构各道支撑开始拆除到拆除完成后3d内监测频率应为1次/1d。
7.1.4当出现下列情况之一时，应加强监测，提高监测频率，并及时向委托方及相关单位报告监测结果：
1.监测数据达到报警值；
2.监测数据变化量较大或者速率加快；
3.存在勘察中未发现的不良地质条件；
4.基坑及周边大量积水、长时间连续降雨、市政管道出现泄漏；
5.基坑附近地面荷载突然增大或超过设计限值；
6.支护结构出现开裂；
7．周边地面出现突然较大沉降或严重开裂；
8.邻近的建（构）筑物出现突然较大沉降、不均匀沉降或严重开裂；
9．基坑底部、坡体或支护结构出现管涌、渗漏或流砂等现象；
10．基坑工程发生事故后重新组织施工；
11．出现其他影响基坑及周边环境安全的异常情况。
7.1.5当有危险事故征兆时，应实时跟踪监测。
7.2监测报警
7.2.1基坑工程监测报警值应符合基坑工程设计的限值、地下主体结构设计要求以及监测对象的控制要求。
基坑工程监测报警值由基坑工程设计方确定。
7.2.2基坑工程监测报警值应以监测项目的累计变化量和变化速率值两个值控制。
7.2.3因围护墙施工、基坑
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