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钻石星座

基坑围护工程监测方案


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安徽理工大学
二0一四年一月十日

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目录

1.        工程概况        3
2.        监测的目的与意义        3
3.        监测方案编制依据和监测执行标准        4
4.        监测设计原则        5
5.        基坑施工监测        6
6.        监测频率、报警指标        9
7.        数据记录、处理及监测成果        10
8.        基坑监测观测图        11

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1.        工程概况
淮南市钻石星座建筑基坑支护工程位于淮南市山南新区，西邻东经四路，北至和风大街，东至杜鹃路，南邻和畅路。该基坑支护工程分为两部分，北侧城市综合体部分为三层地下室，±0.00标高为黄海高程53.6m,南侧住宅区部分为地下二层，±0.00标高为黄海高程53.10m；
  2.地下室基坑设计简况：
1）淮南市绿沃城市综合体建筑基坑支护工程设计采用桩锚和退台挂网喷砼进行边坡支护，详见设计图纸剖面图、大样图及有关说明；
2）根据工程概况，周边环境、工程地质条件、水文地质条件，本基坑侧壁安全等级为一级。
2.        监测的目的与意义
由于地质条件、荷载条件、材料性质、地下构筑物的受力状态和力学机理、施工条件以及外界其它因素的复杂性，岩土工程迄今为止还是一门不完善的科学技术，很难单纯从理论上计算出和预测工程中可能遇到的问题，而且理论预测值还不能全面而准确的反应工程的各种变化。所以，在理论分析指导下有计划的进行现场监测是十分必要的。
监测是对工程施工质量及其安全性用相对精确之数值解释表达的一种定量方法和有效手段，是对工程设计经验安全系数的动态诠释，是保证工程顺利完成的必需条件。在预先周密安排好的计划下，在适当的位置和时刻采用先进的仪器和方法进行监测可收到良好的效果，特别是在工程师根据监测数据及时调整各项施工参数，使施工处于最佳状态，在实行“信息化”施工方面起到日益重要的、不可替代的作用。
通过对围护结构和周边环境的监测工作，可达到以下目的：
1）、及时发现不稳定因素：
由于围护结构开挖面积大，深度变化大，支护型式多样化，地质条件差，周边环境较复杂，施工周期长,加上自然环境因素的不可预测性，必须借助监测手段进行必要的补充，以便及时获取相关信息，确保围护结构稳定安全。

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2）、验证设计，指导施工：
通过监测可以了解支护结构内部及周边土体的实际变形和应力分布，用于验证设计方案与实际情况的吻合程度，并根据变形和应力分布情况来调整设计和施工，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：
围护结构开挖和地下工程施工将会对周边建筑物、道路和地下管线等产生一定的影响，稍一疏忽或出现问题，将带来巨大的经济损失、人身安全。跟踪掌握在土方开挖和地下结构施工过程中可能出现的各种不利现象，及时调整施工参数、施工工序以及是否要采取应急措施等提供技术依据，对保障业主声誉及相关社会利益不受损害具有重大意义。
4）、分析区域性施工特征：
通过对支护结构、周边建（构）筑物、道路、地下管线等监测数据的收集、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的影响程度，分析区域性岩土变形特征及支护方式，为以后开发商以后的开发项目的全面设计与施工积累宝贵经验。

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3.        监测方案编制依据和监测执行标准
1）、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2010；
2）、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012；
3）、《岩土工程勘察规范》GB50021-2010；
4）、《工程测量规范》GB50026-2007；
5）、《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009；
6）、《建筑变形测量规程》JGJ8-2007；
7）、《建筑物沉降监测方法》DGJ32/J 18-2006；
8）、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（50202-2010）;
9）、《基坑工程手册》，刘建航主编；
10）、淮南市建筑勘察设计研究院的基坑支护设计图纸资料。

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4.        监测设计原则
1）、系统性原则：
⑴所设计的各种监测项目有机结合，相辅相成，测试数据能相互进行校验；
⑵发挥系统功效，对围护结构进行全方位、立体、实时监测，并确保监测的准确性、及时性；
⑶在施工过程中进行连续监测，保证监测数据的连续性、完整性、系统性；
⑷利用系统功效尽可能减少监测点的布设，降低成本。
2）、可靠性原则：
⑴所采用的监测手段应是比较完善的或已基本成熟的方法；
⑵监测中所使用的监测仪器、元件均应事先进行率定，并在有效期内使用；
⑶监测点应采取有效的保护措施。
3）、与设计相结合原则：
⑴对设计使用的关键参数进行监测，以便达到进一步优化设计的目的；
⑵对评审中有争议的工艺、原理所涉及的部位进行监测，通过监测数据的反演分析和计算对其进行校核；
⑶依据设计计算确定支护结构、支撑结构、周边环境等的警界值。
4）、关键部位优先、兼顾全局的原则：
⑴对支护结构体敏感区域增加测点数量和项目，进行重点监测；
⑵对岩土工程勘察报告中描述的岩土层变化起伏较大的位置和施工中发现异常的部位进行重点监测；
⑶对关键部位以外的区域在系统性的基础上均匀布设监测点。

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5）、与施工相结合原则：
⑴结合施工工况调整监测点的布设方法和位置；
⑵结合施工工况调整测试方法或手段、监测元器件种类或型号及测点保护方式或措施；
⑶结合施工工况调整测试时间、测试频率。
6）、经济合理性原则：
⑴在安全、可靠的前提下结合工程经验尽可能地采用直观、简单、有效的测试方法；
⑵在确保质量的基础上尽可能的选择成本较低的国产监测元件；
⑶在系统、安全的前提下，合理利用监测点之间的关系，减少测点布设数量，降低监测成本。
5.        基坑施工监测
1）、监测项目与测点布置
根据设计要求，结合施工环境和工况情况，本工程的监测由工程安全监测和周围环境监测两部分组成，其主要目的是掌握基坑及周围环境在施工期间的变形，及时反馈给设计和施工，确保本工程及邻近构筑物的安全。
本工程监测项目见下表

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表1  基坑监测项目
序号        监测项目        监测目的        所用仪器设备        测点布置与数量
1        基坑内外观察        了解基坑土质和围护结构裂缝及渗水情况        目测       
2        支护结构顶的水平位移监测        了解在基坑开挖过程中围护结构顶部的水平位移变化情况        GTS 332全站仪        每隔30m左右布设一测点，预计共布设27点（GL01～GL26）

3        支护结构顶的垂直位移监测        了解在基坑开挖过程中围护结构顶部的垂直位移变化情况        S1水准仪、铟钢水准尺        每隔30m左右布设一测点，预计共布设27点（GL01～GL26）
4        坑顶水平位移监测        了解在基坑开挖过程中放坡顶部的水平位移变化情况        GTS 332全站仪        每隔30m左右布设一测点，预计共布设33点（KD01～KD33）

5        坑顶垂直位移监测        了解在基坑开挖过程中放坡顶部的垂直位移变化情况        S1水准仪、铟钢水准尺        每隔30m左右布设一测点，预计共布设33点（KD01～KD33）

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4        坑壁侧向水平位移        了解在基坑开挖过程中围护结构及外侧土体在不同深度水平位移情况，        CX03-E型伺服式测斜仪、测斜管        布设6个测孔，（具体位置可根据实际情况作适当调整）   （CX01～CX6）
5        周边建筑物沉降与倾斜        监测周边建筑物的沉降与倾斜变形，防止建筑物开裂等事故        GTS 332全站仪        具体参考监测布点图3点
6        锚杆的锚固力监测         监测锚杆的锚固力变化情况        振弦式传感器(锚索计)，频率计        根据断面，每层一个，共40只，必要时增加测点

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监测点的布设可根据实际情况作相应调整。

2）、监测点布置与量测
监测项目的点位具体布置详见 “基坑监测点平面布置图”。
3）、监测实施方法
(1) 支护结构顶的水平位移监测
基点埋设：沿围护结构边线方向设置多个基点，基点须布置在基坑开挖影响范围之外。
测点埋设：在测点位置打入水泥钉并编号，共埋设27个。
监测方法：由于本工程跨度较大，水平位移监测拟采用分段视准线法（视准线法与监测点设站法结合）和极坐标法综合测试，具体方法如下：
分段视准线法：沿基坑边选定的方向线上埋设二个永久控制点，也称端点，然后在基坑边沿这二端点所连成的直线（即方向线）上设立一排点（称照准点，即测点），定期监测这排点偏离固定方向的距离，并加以比较，即可求出这些测点的水平位移量。
极坐标法：如图1所示，分别设立基准点、工作点和变形监测点，基准点埋设于固定区域，稳定不动。工作点是基准点与变形监测点之间的联系点，用以直接测定监测点的平面坐标，通过比较历次监测所得的数值，即可求得测点的水平位移量，同时通过多余监测值对监测数据进行平差，校验测量结果并提高测量精度。

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图1平面监测控制网示意图
水平位移基准点的稳定采用多点定向的方法进行定期检测，准确校核。水平位移测量等级为一级。变形点的中误差小于等于±1.5mm。
(2)支护结构顶垂直沉降监测
测点布置：利用已布的支护结构顶水平位移监测点。监测方法：采用二等水准测量，变形点的中误差小于等于±0.5mm。
(3)测斜监测（深层水平位移监测）
测点埋设：在支护结构的外侧钻孔后，将测斜管埋入孔中，沿槽方向对准基坑方向，上下用盖子封好，埋入的过程中在管内注入清水，以防止泥浆进入。
量测方法与原理：图2为测斜仪量测的原理图，图中探头下滑动轮作用点相对于上滑动轮作用点的水平偏差可以通过仪器测得的倾角 计算得到，计算公式为：

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式中      ——第 量测段的相对水平偏差增量值；  
      ——第 量测段的垂直长度，本工程为1.0m；
       ——第 量测段的相对倾角增量值。
将每段间隔 取为常数，则水平偏差总量与水平位移 仅为 的函数，同时计入
管端水平位移量值 ，可得:  ；监测精度：1mm。

图2  测斜仪量测原理图
(4)锚杆内力监测
本次监测共选16根锚杆进行监测，每根锚杆分别埋设锚索计，共计埋设16个传感器。该项测试主要用于了解在基坑开挖及结构施工过程中锚杆体的锚固力情况，结合围护结构的位移测试对围护结构的安全和稳定性做出评估，读数精度： 0.1HZ。
具体施工时，请施工单位协助我方焊接、安装传感器，确保传感器埋设的位置和方向满足测试的相关技术要求，防止导线、钢筋应力计在焊接过程中被损坏。导线外露部分用红漆涂抹，提醒现场各方注意保护测试仪器的信号电缆。

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6.        监测频率、报警指标
表2、监测频率表
监测项目
        施工工况
        基坑开挖～底板浇筑后7天内        底板浇筑7天后～施工至主体结构±0.00
基坑结构顶部水平垂直位移监测        1次/1～2天        1次/2～3天
加劲桩及锚索轴力监测        1次/1～2天        1次/2～3天
周边地下管线
        1次/1～2天        1次/1～2天
地表沉降        1次/1～2天        1次/2～3天
建筑物沉降        1次/1～2天        1次/2～3天
深层土体位移        1次/1～2天        1次/2～3天

注意：
     基坑及支护结构监测报警值以累计变化量和变化速率两个值控制，累计变化量的报警指标不应超过设计限制。
   周边建筑物报警值以累计变形量，变形速率，差异变形量并结合裂缝观测确定。
当出现下列情况时，应立即报警：
周边建筑物砌体部分出现宽度大于1.5mm的变形裂缝：
附近地面出现宽度于10mm的裂缝：

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表3、监测报警表
项目        报警值
        其他        房屋监测
围护顶部垂直位移及水平位移监测        >3mm/d(连续3天)累计40mm        >3mm/d(连续3天)累计30mm
深层土体水平位移（测斜）        >3mm/d(连续3天)累计40mm        >3mm/d(连续3天)累计30mm
周边基坑建筑物沉降        >3mm/d(连续3天)累计20mm        >2mm/d(连续3天)累计20mm
锚杆轴力监测        轴向拉力设计值80％

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7.        数据记录、处理及监测成果
1）外业观测值和记事项目必须在现场直接记录于观测记录表中。记录表中任何原始记录不得擦去或涂改，原始记录不得转抄。
2）观测结果超过限差时，应进行重测
3）对各周期的观测数据及时处理，选取与实际变形情况接近或一致的参考系进行平差计算和精度评定
4）对变形的分析应将变形大小和变形速率结合起来，考察其发展的趋势，并做出预报。
5）提交当日报表及监测报告。
报表中一般包括以下内容：
标题应标明监测内容，测试日期与时间，报告编号等。测试数据和成果应提供测点编号，初始值，本次测试值，较上次测试的增量值，变化速率等。对监测值的发展及变化情况进行分析评述，当接近报警值时应及时通报现场经理，施工人员，提醒有关部门关注。