基坑监测方法
孙凤江
（邯郸市安装工程有限责任公司 河北邯郸 056000）
【摘要】深基坑工程施工过程中往往会引起支护结构内力和位移以及基坑内外土体变形发生种种意外变，通过施工监测对得到的信息进行分析，及时发现问题，为施工提供及时的反馈信息，制定应变（或应急）措施保证基坑开挖及结构施工安全，达到动态设计与信息化施工的目的。该文介绍了基坑监测的目的、内容及监测的基本方法。
【关键词】深基坑；施工；监测；目的；测点；方法；
深基坑工程开挖施工过程中往往会引起支护结构内力和位移以及基坑内外土体变形等情况发生，因此风险性较大，稍有不慎，不仅将危及基坑本身安全，而且会殃及临近的建筑物、构筑物、道路桥梁和各种地下设施，造成的经济损失和社会影响往往十分严重。由于深基坑工程技术复杂,涉及范围广,事故频繁,因此在施工过程中应进行监测。通过施工监测对现场所得的信息进行分析、进行信息反馈、临界报警，以便及时调整设计、改进施工方法，制定应变（或应急）措施保证基坑开挖及结构施工安全，达到动态设计与信息化施工的目的。
1.基坑监测目的：
1.1通过监测随时掌握土体和支护结构的内力变化情况，了解临近建筑物、构筑物的变形情况，将监测数据与设计预估值进行对比分析，以判断施工工艺和施工参数是否要修改,优化下一步施工参数,为施工开展提供及时的反馈信息，达到信息化施工的目的。
1.2通过对临近建筑物、构筑物的监测,验证基坑开挖方案和环境保护方案的正确性，及时分析出现的问题,为基坑周围环境安全制定及时、有效的保护措施提供依据。
1.3由于各个场地地质条件、施工工艺和周边环境不同,基坑设计计算中未曾计入的各种复杂因素,通过对现场的监测结果进行分析、研究,将监测结果用于反馈优化设计,为改进设计提供依据。
2. 基坑监测工作的常规内容
2.1 围护体(内部) 水平位移监测(测斜)。
2.2 围护墙顶部水平位移监测。
2.3围护墙顶部垂直位移(沉降) 监测。
2.4支撑轴力监测。
2.5地下水位监测。
2.6基坑周围地表沉降监测。
2.7 周围建筑物沉降监测。
3.监测基本要求：
3.1在施工过程中，通过对地面和地下建筑物、构筑物各项指标的监测， 确切的反映建筑物、构筑物及基坑的实际变形程度或变形趋势，将结构变形严格控制在标准限值之内，保证既有建筑物和构筑物的安全。
3.2监测仪器、设备必须经过国家计量鉴定部门鉴定并且鉴定合格后方可投入使用。
3.3所采用的测试手段必须是已经被工程实践证明是正确的、可靠的。
3.4监测手段必须简单易行，适应现场加速变化的施工状况。
3.5所采用的测试手段不能影响和妨碍结构的正常受力或有损结构的变形刚度和强度特征。测试方法不应该是单一的,而需要采取多种手段、监测多项内容、设置多道防线的测试方案。
4.水平位移监测：
4.1水平监测点的布设
4.1.1土建施工基坑形状大多数为长方形和不规则基坑，为确保按照《建筑物变形测量规程》的二级精度进行水平位移观测视线长度≤300m，在基坑周边相对稳定的区域内布设2－4个工作基点，因基坑拐角处变形最小，工作基点墩位置一般布置在基坑拐角处。
4.1.2根据设计确定的支护结构桩（墙）顶水平位移点的位置和数量，在基坑支护结构的冠粱顶上布设观测点,观测点采用埋设观测墩的形式。
4.1.3在建立好工作基点墩后,将仪器架设在工作基点墩上,沿基坑边布设观测墩,观测点位置必须选择在通视处,要避开基坑边的安全栏杆等影响视线的物体。一般情况下观测点距离基坑300㎜比较合适。
4.2水平位移检测方法
4.2.1基坑水平位移监测可采用小角度法和极坐标法进行水平位移观测。对工作基点的稳定性宜采用前方交会、导线测量和后方交会法观测。
4.2.2在基坑变形监测中，对于基坑的位移变化量，利用极坐标法进行基坑水平位移监测，一般选择基坑长边为X轴，垂直基坑长边为Y轴。
4.2.3小角度法主要用于基坑水平位移变形点的观测。小角度法必须设置观测墩，采用强制对中方式。
4.2.4前方交会观测法，尽量选择较远的稳固目标作为定向点，测站点与定向点之间的
距离要求一般不小于交会边的长度，观测点应埋设在适合不同方向观测的位置。
4.2.5导线测量法主要用于基坑周边建筑物、构筑物密集,对工作基点稳定性检查用前方交会法和后方交会法都难以实现的情况下,通过导线测定工作基点的稳定性。
5.沉降监测
5.1沉降监测点布设
5.1.1在基坑外相对稳定且不受施工影响的地点埋设基点3个，利用这3个基点相互检核其稳定性。
5.1.2支撑立柱沉降监测点设置:在支撑立柱的顶部焊接符合要求的钢制加工件。
5.1.3周边建（构）筑物沉降监测点设置:在建筑物或构筑物的拐角处,离地面20㎝，且避开雨水管、窗台线、电路开关等有碍设标与观测的障碍物，并应视立尺需要离开墙（柱）面一定距离，
5.1.4周边土体沉降监测点: 沉降观测点应埋设原状土层中，加设保护装置，沉降观测点稳定后，方可进行初始观测和一般观测。
5.2沉降监测方法
5.2.1沉降监测工作基点埋设后根据监测点的分布情况，首先沿监测点规划一条水准线路，采用闭合水准路线，观测时应满足变形监测路线固定、仪器固定、人员固定的“三定”要求。
5.2.2依据水准控制线路，观测周围的各建（构）筑物沉降点、支撑立柱沉降点、采用闭合水准线路测量各沉降点高程。建筑物沉降点观测时，各观测也可采用支点观测，但支点不得超过2站，且支点观测必须进行两次观测。为保证高程基点的可靠性，每次观测前应对基准点进行检测，并作出分析判断，以保证观测成果的可靠性。
5.2.3监测系统对监测原始数据进行数据改正、平差计算、生成监测报表和变形曲线图、计算各点的高程及沉降量、累计沉降量。
5.2.4建筑物倾斜观测的方法是通过测量建筑物基础相对沉陷的方法来确定建筑物的倾斜，利用沉降观测数据进行建筑物倾斜计算。
6. 测斜监测
6.1测斜管埋设
6.1.1测斜管宜选在变形大或危险的位置埋设，一般在基坑的中部。测斜管埋设的方法有三种：钻孔埋设、绑扎埋设、预制埋设。
6.1.2钻孔埋设：钻孔埋设主要用于围护桩、连续墙已经完成的情况和土层钻孔测斜。
钻孔孔径应略大于测斜管外经，孔深要求穿出结构体3～8米，根据地质条件确定钻孔深度。测斜管与钻孔之间的空隙回填细沙或水泥与膨润土拌合的灰浆。埋设就位的测斜管必须保证有一对凹槽与基坑边沿垂直。
6.1.3绑扎埋设：通过直接绑扎或设置抱箍将测斜管固定在钢筋笼上，绑扎间距不宜大于1.5米。测斜管与钢筋笼的绑扎必须牢靠，以防浇筑混凝土时测斜管脱落。同时必须注意测斜管的纵向扭转，防止测斜仪探头被导槽卡住。
6.1.4预制埋设：主要用于打入式预制桩的测试。在预制排桩时将测斜管置入桩体钢筋笼内，应进行局部保护防止沉桩时捶击对测斜管的破坏。
6.2测斜方法
6.2.1测斜观测分为正测与反测，观测时先进行正测，然后进行反测。一般每0.5米读数一次，测斜探头放入测斜管底部应等候5分钟待探头适应管内水温后读数，应注意仪器探头和电缆线的密封性，防止进水。
6.2.2测斜观测时每0.5米标记读数点一定要卡在相同的位置，电压值稳定后才能读数，确保读数的准确性。
7.轴力监测
7.1轴力监测的设置
7.1.1对设置内支撑的基坑工程，一般选择部分典型支撑进行轴力监测，以掌握支撑系统的受力情况。
7.1.2钢筋混凝土支撑其内力和轴力通常是测定构件受力钢筋的应力然后根据钢筋与混凝土的共同受力状态下变形协调条件计算得到，钢筋应力一般通过在构件受力钢筋上串联钢筋应力传感器予以测定，钢弦式，电阻应变式传感器。钢筋计在使用前必须进行率定。
7.2传感器的安装
7.1.3焊接法连接将钢筋插入预留孔内，端头焊接均匀，焊接时采用冷却措施，以防温度过高损坏电磁线圈和改变钢弦性能。
7.1.4螺纹连接，把钢筋螺纹端与传感器连接，拧紧前在螺纹部位涂一层环氧树脂胶，以防螺纹间隙影响应力传递。
7.1.5电阻应变式传感器，应考虑应变计的机械滞后、零点漂移、蠕变、温度效应、电路绝缘问题。
8.基坑监测频率及预警
8.1为确保基坑安全，设计要求加强基坑监测，将监测数据及时反馈给有关人员，实行
信息化施工，对各监测项目按规范要求设置预警值。
8.2基坑开挖阶段 3天一次，其他时间7天一次，当监测数据达到报警范围,或若遇到特殊情况，如暴雨、台风或大潮汛等恶劣天气以及其它意外工程事件，适当加密观测，当有危险事故征兆时进行连续监测。
9．监测数据处理：
9.1通过监测系统对监测原始数据进行数据改正、平差计算、生成检测报表和变形曲线图、变形速率及变形预报表。
9.2各类监测点在相应施工区域正式施工前1周内完成初始值测定。
9.3进行沉降监测时，以施工区域为原则，对距离施工区域2倍基坑深度范围内的建筑物、构筑物进行监测，当监测区域内建筑物、构筑物变形明显时，加大监测范围和监测频率。
9.4受观测条件的影响任何监测都可能存在误差，在变形监测中错误是不允许的，尽可能通过观测程序消除系统误差。加强野外与室内检核工作，限制两次读数差、沉降线路闭合差等，尽可能选用先进仪器提高监测自动化程度杜绝粗差，尽可能消除系统误差，提高监测精度；通过不同方法验算、多人校核来消除监测中的错误。
9.5采取统计分析、逻辑分析方法分析原始监测值的可靠性。每次量测后,对量测面内的每个量测点(线) 分别进行回归分析,求出各自精度最高的回归方程,并进行相关分析和预测,推算出最终位移(应力) 和掌握位移(应力) 变化规律, 并由此判断基坑的稳定性。预测未来动态,以便提前采取技术措施,验证设计参数和施工方法。
参考文献
【1】上海市工程建设规范. 基坑工程设计规范(DGJ08 -61 1997) ,1997.6.
【2】夏才初, 李永盛编著. 地下工程测试理论与监测技术[M ]. 上海: 同济大学出版社, 1999. 8.
【3】 刘宝有编著. 钢弦式传感器极其应用[M ]. 北京: 中国铁道出版社, 1986. 3.
作者简介：孙风江，男，1960年6月23日出生，山东省聊城人，邯郸市安装工程有限责任公司，助理工程师。成都市人民中路一段5号16栋1-2-4，邮编：610015，[1**********]、[email protected].
基坑监测方法
孙凤江
（邯郸市安装工程有限责任公司 河北邯郸 056000）
【摘要】深基坑工程施工过程中往往会引起支护结构内力和位移以及基坑内外土体变形发生种种意外变，通过施工监测对得到的信息进行分析，及时发现问题，为施工提供及时的反馈信息，制定应变（或应急）措施保证基坑开挖及结构施工安全，达到动态设计与信息化施工的目的。该文介绍了基坑监测的目的、内容及监测的基本方法。
【关键词】深基坑；施工；监测；目的；测点；方法；
深基坑工程开挖施工过程中往往会引起支护结构内力和位移以及基坑内外土体变形等情况发生，因此风险性较大，稍有不慎，不仅将危及基坑本身安全，而且会殃及临近的建筑物、构筑物、道路桥梁和各种地下设施，造成的经济损失和社会影响往往十分严重。由于深基坑工程技术复杂,涉及范围广,事故频繁,因此在施工过程中应进行监测。通过施工监测对现场所得的信息进行分析、进行信息反馈、临界报警，以便及时调整设计、改进施工方法，制定应变（或应急）措施保证基坑开挖及结构施工安全，达到动态设计与信息化施工的目的。
1.基坑监测目的：
1.1通过监测随时掌握土体和支护结构的内力变化情况，了解临近建筑物、构筑物的变形情况，将监测数据与设计预估值进行对比分析，以判断施工工艺和施工参数是否要修改,优化下一步施工参数,为施工开展提供及时的反馈信息，达到信息化施工的目的。
1.2通过对临近建筑物、构筑物的监测,验证基坑开挖方案和环境保护方案的正确性，及时分析出现的问题,为基坑周围环境安全制定及时、有效的保护措施提供依据。
1.3由于各个场地地质条件、施工工艺和周边环境不同,基坑设计计算中未曾计入的各种复杂因素,通过对现场的监测结果进行分析、研究,将监测结果用于反馈优化设计,为改进设计提供依据。
2. 基坑监测工作的常规内容
2.1 围护体(内部) 水平位移监测(测斜)。
2.2 围护墙顶部水平位移监测。
2.3围护墙顶部垂直位移(沉降) 监测。
2.4支撑轴力监测。
2.5地下水位监测。
2.6基坑周围地表沉降监测。
2.7 周围建筑物沉降监测。
3.监测基本要求：
3.1在施工过程中，通过对地面和地下建筑物、构筑物各项指标的监测， 确切的反映建筑物、构筑物及基坑的实际变形程度或变形趋势，将结构变形严格控制在标准限值之内，保证既有建筑物和构筑物的安全。
3.2监测仪器、设备必须经过国家计量鉴定部门鉴定并且鉴定合格后方可投入使用。
3.3所采用的测试手段必须是已经被工程实践证明是正确的、可靠的。
3.4监测手段必须简单易行，适应现场加速变化的施工状况。
3.5所采用的测试手段不能影响和妨碍结构的正常受力或有损结构的变形刚度和强度特征。测试方法不应该是单一的,而需要采取多种手段、监测多项内容、设置多道防线的测试方案。
4.水平位移监测：
4.1水平监测点的布设
4.1.1土建施工基坑形状大多数为长方形和不规则基坑，为确保按照《建筑物变形测量规程》的二级精度进行水平位移观测视线长度≤300m，在基坑周边相对稳定的区域内布设2－4个工作基点，因基坑拐角处变形最小，工作基点墩位置一般布置在基坑拐角处。
4.1.2根据设计确定的支护结构桩（墙）顶水平位移点的位置和数量，在基坑支护结构的冠粱顶上布设观测点,观测点采用埋设观测墩的形式。
4.1.3在建立好工作基点墩后,将仪器架设在工作基点墩上,沿基坑边布设观测墩,观测点位置必须选择在通视处,要避开基坑边的安全栏杆等影响视线的物体。一般情况下观测点距离基坑300㎜比较合适。
4.2水平位移检测方法
4.2.1基坑水平位移监测可采用小角度法和极坐标法进行水平位移观测。对工作基点的稳定性宜采用前方交会、导线测量和后方交会法观测。
4.2.2在基坑变形监测中，对于基坑的位移变化量，利用极坐标法进行基坑水平位移监测，一般选择基坑长边为X轴，垂直基坑长边为Y轴。
4.2.3小角度法主要用于基坑水平位移变形点的观测。小角度法必须设置观测墩，采用强制对中方式。
4.2.4前方交会观测法，尽量选择较远的稳固目标作为定向点，测站点与定向点之间的
距离要求一般不小于交会边的长度，观测点应埋设在适合不同方向观测的位置。
4.2.5导线测量法主要用于基坑周边建筑物、构筑物密集,对工作基点稳定性检查用前方交会法和后方交会法都难以实现的情况下,通过导线测定工作基点的稳定性。
5.沉降监测
5.1沉降监测点布设
5.1.1在基坑外相对稳定且不受施工影响的地点埋设基点3个，利用这3个基点相互检核其稳定性。
5.1.2支撑立柱沉降监测点设置:在支撑立柱的顶部焊接符合要求的钢制加工件。
5.1.3周边建（构）筑物沉降监测点设置:在建筑物或构筑物的拐角处,离地面20㎝，且避开雨水管、窗台线、电路开关等有碍设标与观测的障碍物，并应视立尺需要离开墙（柱）面一定距离，
5.1.4周边土体沉降监测点: 沉降观测点应埋设原状土层中，加设保护装置，沉降观测点稳定后，方可进行初始观测和一般观测。
5.2沉降监测方法
5.2.1沉降监测工作基点埋设后根据监测点的分布情况，首先沿监测点规划一条水准线路，采用闭合水准路线，观测时应满足变形监测路线固定、仪器固定、人员固定的“三定”要求。
5.2.2依据水准控制线路，观测周围的各建（构）筑物沉降点、支撑立柱沉降点、采用闭合水准线路测量各沉降点高程。建筑物沉降点观测时，各观测也可采用支点观测，但支点不得超过2站，且支点观测必须进行两次观测。为保证高程基点的可靠性，每次观测前应对基准点进行检测，并作出分析判断，以保证观测成果的可靠性。
5.2.3监测系统对监测原始数据进行数据改正、平差计算、生成监测报表和变形曲线图、计算各点的高程及沉降量、累计沉降量。
5.2.4建筑物倾斜观测的方法是通过测量建筑物基础相对沉陷的方法来确定建筑物的倾斜，利用沉降观测数据进行建筑物倾斜计算。
6. 测斜监测
6.1测斜管埋设
6.1.1测斜管宜选在变形大或危险的位置埋设，一般在基坑的中部。测斜管埋设的方法有三种：钻孔埋设、绑扎埋设、预制埋设。
6.1.2钻孔埋设：钻孔埋设主要用于围护桩、连续墙已经完成的情况和土层钻孔测斜。
钻孔孔径应略大于测斜管外经，孔深要求穿出结构体3～8米，根据地质条件确定钻孔深度。测斜管与钻孔之间的空隙回填细沙或水泥与膨润土拌合的灰浆。埋设就位的测斜管必须保证有一对凹槽与基坑边沿垂直。
6.1.3绑扎埋设：通过直接绑扎或设置抱箍将测斜管固定在钢筋笼上，绑扎间距不宜大于1.5米。测斜管与钢筋笼的绑扎必须牢靠，以防浇筑混凝土时测斜管脱落。同时必须注意测斜管的纵向扭转，防止测斜仪探头被导槽卡住。
6.1.4预制埋设：主要用于打入式预制桩的测试。在预制排桩时将测斜管置入桩体钢筋笼内，应进行局部保护防止沉桩时捶击对测斜管的破坏。
6.2测斜方法
6.2.1测斜观测分为正测与反测，观测时先进行正测，然后进行反测。一般每0.5米读数一次，测斜探头放入测斜管底部应等候5分钟待探头适应管内水温后读数，应注意仪器探头和电缆线的密封性，防止进水。
6.2.2测斜观测时每0.5米标记读数点一定要卡在相同的位置，电压值稳定后才能读数，确保读数的准确性。
7.轴力监测
7.1轴力监测的设置
7.1.1对设置内支撑的基坑工程，一般选择部分典型支撑进行轴力监测，以掌握支撑系统的受力情况。
7.1.2钢筋混凝土支撑其内力和轴力通常是测定构件受力钢筋的应力然后根据钢筋与混凝土的共同受力状态下变形协调条件计算得到，钢筋应力一般通过在构件受力钢筋上串联钢筋应力传感器予以测定，钢弦式，电阻应变式传感器。钢筋计在使用前必须进行率定。
7.2传感器的安装
7.1.3焊接法连接将钢筋插入预留孔内，端头焊接均匀，焊接时采用冷却措施，以防温度过高损坏电磁线圈和改变钢弦性能。
7.1.4螺纹连接，把钢筋螺纹端与传感器连接，拧紧前在螺纹部位涂一层环氧树脂胶，以防螺纹间隙影响应力传递。
7.1.5电阻应变式传感器，应考虑应变计的机械滞后、零点漂移、蠕变、温度效应、电路绝缘问题。
8.基坑监测频率及预警
8.1为确保基坑安全，设计要求加强基坑监测，将监测数据及时反馈给有关人员，实行
信息化施工，对各监测项目按规范要求设置预警值。
8.2基坑开挖阶段 3天一次，其他时间7天一次，当监测数据达到报警范围,或若遇到特殊情况，如暴雨、台风或大潮汛等恶劣天气以及其它意外工程事件，适当加密观测，当有危险事故征兆时进行连续监测。
9．监测数据处理：
9.1通过监测系统对监测原始数据进行数据改正、平差计算、生成检测报表和变形曲线图、变形速率及变形预报表。
9.2各类监测点在相应施工区域正式施工前1周内完成初始值测定。
9.3进行沉降监测时，以施工区域为原则，对距离施工区域2倍基坑深度范围内的建筑物、构筑物进行监测，当监测区域内建筑物、构筑物变形明显时，加大监测范围和监测频率。
9.4受观测条件的影响任何监测都可能存在误差，在变形监测中错误是不允许的，尽可能通过观测程序消除系统误差。加强野外与室内检核工作，限制两次读数差、沉降线路闭合差等，尽可能选用先进仪器提高监测自动化程度杜绝粗差，尽可能消除系统误差，提高监测精度；通过不同方法验算、多人校核来消除监测中的错误。
9.5采取统计分析、逻辑分析方法分析原始监测值的可靠性。每次量测后,对量测面内的每个量测点(线) 分别进行回归分析,求出各自精度最高的回归方程,并进行相关分析和预测,推算出最终位移(应力) 和掌握位移(应力) 变化规律, 并由此判断基坑的稳定性。预测未来动态,以便提前采取技术措施,验证设计参数和施工方法。
参考文献
【1】上海市工程建设规范. 基坑工程设计规范(DGJ08 -61 1997) ,1997.6.
【2】夏才初, 李永盛编著. 地下工程测试理论与监测技术[M ]. 上海: 同济大学出版社, 1999. 8.
【3】 刘宝有编著. 钢弦式传感器极其应用[M ]. 北京: 中国铁道出版社, 1986. 3.
作者简介：孙风江，男，1960年6月23日出生，山东省聊城人，邯郸市安装工程有限责任公司，助理工程师。成都市人民中路一段5号16栋1-2-4，邮编：610015，[1**********]、[email protected].