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1、南理工紫金学院深基坑工程第10讲主讲教师主讲教师：孙茜孙茜10 基坑工程的监测10.110.1概述概述 基坑工程监测是基坑工程施工中的一个重要环节，基坑工程监测是基坑工程施工中的一个重要环节，组织良好的监测能够将施工中各方面信息及时反馈给组织良好的监测能够将施工中各方面信息及时反馈给基坑开挖组织者，根据对信息的分析，可对基坑工程基坑开挖组织者，根据对信息的分析，可对基坑工程围护体系变形及稳定状态加以评价，并预测进一步挖围护体系变形及稳定状态加以评价，并预测进一步挖土施工后将导致的变形及稳定状态的发展。根据预测土施工后将导致的变形及稳定状态的发展。根据预测判定施工对周围环境造成影响的程度，以制定
2、进一步判定施工对周围环境造成影响的程度，以制定进一步施工策略，实现所谓施工策略，实现所谓信息化施工信息化施工。监测目的通过监测成果分析预估基坑工程围护体系本身的安全度，保证施工过程中围护体系的安全。通过监测成果分析预估基坑工程开挖对相邻建(构)筑物的影响，确保相邻建(构)物和各种市政设施的安全和正常工作。通过监测成果分析检验围护体系设计计算理论和方法的可靠性，为进一步改进设计计算方法提供依据。施工监测一般可按图1的框图进行。在进行基坑工程设计和施工监测设计时，除了应具备工程地质勘察资料外，尚应对周围环境进行详细的调查，主要包括：相邻结构型式；地下管线（包括上、下水管道，煤气管道、电力电信电缆等
3、）的位置、管径、埋深、管材及接头构造；相邻道路的路基、路面结构情况及载重量等。图图1 1 施工监测框图施工监测框图根据基坑围护设计，即可制定监测方案，进行施工监测设计，其基本内容有：1）工程概况：围护结构情况，工程地质、水文地质条件，周围环境情况；2）监测目的和内容；3）监测点的布置；4）监测实施的具体方案：监测仪器的选择、率定、埋设、测试和报表形式、内容；5）报警值及应急措施等。基坑工程的监测内容大致有：1）围护结构的竖向位移与水平位移；2）坑周土体位移；3）支撑结构轴力；4）邻近建（构）筑物、道路及地下管网等的变形；5）地下水位及孔隙水压力；6）坑底隆起量。10.2土压力量测根据土力学中的
4、有效应力原理，作用在土中任意一点的总应力是由土颗粒接触面承担的有效应力与土体孔隙内的水所承受的孔隙水压力组成的。地基中出现的应力可以分为土中应力和土-结构边界的接触压力。这儿介绍的土压力量测，主要是指量测作用在挡土墙即围护墙体上的侧向土压力，亦是接触面总应力。从土压力量测的原理上讲，主要采用电测传感元件，它们可分为电阻应变计式、变磁组式及振弦式等。在原体观测与现场观测中，为了保证量测的稳定可靠，多采用振弦式土压力盒。10.3支护结构内力量测支护结构是指深基坑工程中采用的围护墙（桩）、支锚结构、围檩及防渗帷幕等。量测支护结构的内力（应力、应变、轴力与弯矩等），是深基坑监测中的重要内容，也是进行基
5、坑开挖反馈设计法需要获取的重要参数。1.墙体内力的量测2.支撑内力的量测10.4孔隙水压力与地下水位的量测在深基坑施工中，往往需要进行降水，降水则可能对邻近建筑物或管线产生不均匀沉降或开裂等危害，影响到建筑物的安全。为了解孔隙水压力或地下水位的变化，需要用孔隙水压力计或水位计来进行测定。10.5位移量测 在基坑工程中，土体位移的控制是工程成败的关键之一。由于基坑开挖使土中应力释放等因素，土体总是要发生变形的。即使进行了支护，变形也是难免的。这些变形包括：坑底隆起，坑边地面沉降，以及坑壁的水平位移等。影响基坑位移的因素主要有：影响基坑位移的因素主要有：（1 1）土质条件）土质条件 土质越坚硬，位
6、移越小，在软土中开土质越坚硬，位移越小，在软土中开挖，则位移就要大得多；挖，则位移就要大得多；（2 2）基坑尺寸）基坑尺寸 开挖深度越深，位移越大；开挖深度越深，位移越大；基坑边长基坑边长越长，靠中间部分越容易出现较大的位移；越长，靠中间部分越容易出现较大的位移；（3 3）坑边堆载）坑边堆载 施工期间，坑边如有较大而且集中的施工期间，坑边如有较大而且集中的荷载，则会产生较大位移；荷载，则会产生较大位移；（4 4）支护系统的刚度、嵌固深度与施工质量）支护系统的刚度、嵌固深度与施工质量（5 5）施工因素与环境因素）施工因素与环境因素 施工时土方开挖的顺序、施工时土方开挖的顺序、支撑是否及时、降水效
7、果、基坑周围管道渗漏以及支撑是否及时、降水效果、基坑周围管道渗漏以及雨水渗入等因素，均会影响位移的大小。雨水渗入等因素，均会影响位移的大小。基坑开挖过程中，对位移监测的主要目的是：获得基坑开挖过程中，对位移监测的主要目的是：获得支护结构、土体、邻近建筑物及地下管线的位移数支护结构、土体、邻近建筑物及地下管线的位移数据，以便及时调整开挖速度及位置，保护邻近建筑据，以便及时调整开挖速度及位置，保护邻近建筑物及管线不因土体位移的过量或过快而遭破坏，以物及管线不因土体位移的过量或过快而遭破坏，以利于工程的顺利进行。利于工程的顺利进行。监测的位移应包括：监测的位移应包括：1 1）支护结构顶面及深层的水平
8、位移及竖向位移（沉）支护结构顶面及深层的水平位移及竖向位移（沉降）；降）；2 2）土体表面及深层的水平位移及沉降；）土体表面及深层的水平位移及沉降；3 3）邻近建筑的沉降；）邻近建筑的沉降；4 4）地下管线的水平位移及沉降。）地下管线的水平位移及沉降。10.6基坑工程的信息化施工基坑工程也是一个系统工程，它涉及地质、水文及基坑工程也是一个系统工程，它涉及地质、水文及气象等条件及土力学、结构、施工组织和管理等学气象等条件及土力学、结构、施工组织和管理等学科各个方面，在基坑开挖过程中，土体性状和支护科各个方面，在基坑开挖过程中，土体性状和支护结构的受力状况都在不断起变化，恰当地模拟这种结构的受力状况都在不断起变化，恰当地模拟这种变化是工程实践所需要的。但用传统的固定不变的变化是工程实践所需要的。但用传统的固定不变的介质本构模型及参数来描述不断变化的土体性状是介质本构模型及参数来描述不断变化的土体性状是不合适的。不合适的。信息化施工是运用系统工程于施工的一种现代化施信息化施工是运用系统工程于施工的一种现代化施工管理办法，包括信息采集（监测）、反馈、反分工管理办法，包括信息采集（监测）、反馈、反分析（预测）、控制与决策等方面内容，其原理如图析（预测）、控制与决策等方面内容，其原理如图2 2所示。所示。图图2 2 信息化施工原理框图信息化施工原理框图