郑州步行街基坑监测成果报告.doc

郑东新区嘉园CBD商业街基坑工程开挖变形监测总结报告

郑东新区某基坑工程
开挖变形监测总结报告

（监测单位）
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郑东新区某基坑工程
开挖变形监测总结报告

项目负责：
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（监测单位）
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- 17 -

目 录
第一章 工程概况 1
第二章 监测依据及内容 1
2.1监测的依据： 1
2.2 监测内容 1
第三章 监测点的布设及监测 2
3.1围护结构水平位移监测（测斜） 2
3.2桩顶水平位移监测 2
3.3周边地表沉降监测 3
3.4 土体分层沉降监测 3
3.5 土压力监测 3
第四章 监测设备及技术措施 4
3.1围护结构水平位移监测（测斜） 4
3.2桩顶水平位移监测 4
3.3周边地表沉降监测 4
3.4 土体分层沉降监测 5
3.5 土压力监测 6
第五章 监测报警值和监测频率 6
5.1 监测报警值 6
5.2 监测频率 7
第六章 监测成果分析 8
6.1围护结构水平位移监测（测斜）分析 8
6.2桩顶水平位移监测分析 9
6.3周边地表沉降监测分析 12
6.4 土体分层沉降监测分析 14
6.5 土压力监测分析 16
第七章 监测结论及建议 17
7.1 结论： 17
7.2 建议： 17

第一章 工程概况
本基坑位于郑州市郑东新区CBD商业中心，采用土钉墙支护结构，开挖深度约为 13米。基坑周边环境复杂，周边建筑物较多而且相邻较近，地下管道也开挖影响范围之内。
第二章 监测依据及内容
2.1监测的依据：
1 商业街工程基坑支护有关的图纸及资料
2《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009
3《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202
4《建筑基坑支护技术规程》JGJ120
5《建筑地基基础设计规范》GB50007
6《工程测量规范》GB50026
7《建筑变形测量规程》JGJ/T8
8《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292
2.2 监测内容
根据《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009的规定，基坑工程现场仪器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、支护结构的特点及变形控制要求的基础上，考虑到该工程的特点，确定的监测项目见表1。
表1本工程基坑监测项目
序号
项 目
监测点数
1
桩顶水平位移
10
2
围护结构深层水平位移
2
3
基坑周围地表沉降
8
4
土体分层沉降
4
5
围护结构桩体土压力
4

第三章 监测点的布设及监测
3.1围护结构水平位移监测（测斜）
监测目的：围护结构的变形通过预埋在围护桩外侧的测斜孔进行监测，主要了解随基坑开挖深度的增加，围护结构不同深度的水平位移变化情况。
布设原则：布置在基坑平面上挠曲计算值最大的位置，如悬臂式结构的长边中心，设置水平支撑结构的两道支撑之间。孔与孔之间布置间距宜为20～50m，每侧边至少布置1个监测点。监测点布置深度宜与围护体入土深度相同
埋设方法：测斜管的埋深方法如下：
（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人孔中，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：测斜管沉放到位后，在测斜管与钻孔空隙内填人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：圈梁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，派专人看护好测斜管，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。
3.2桩顶水平位移监测
监测目的：了解在基坑开挖、结构施工中围护墙顶部的水平位移，为围护墙体测斜控制孔口提供修正参数。
布点原则：监测点应沿围护墙的周边布置，围护墙周边中部、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。监测点宜设置在冠梁上。
埋深方法：将顶端划“十”字的钢筋埋入冠梁中，用混凝土固定。
3.3周边地表沉降监测
监测目的：观测基坑开挖过程中对周边土体垂直情况，掌握该区域土体的稳定性，了解基坑施工对周边土体的影响。
布设原则：基坑周边地表竖向位移观测宜按监测剖面设在基坑边中部或者其他有代表性的部位，监测剖面应与坑边垂直。
埋设方法：打破混凝土路面，将钢筋插入原状土30cm以上。
3.4 土体分层沉降监测
监测目的：了解深层土体各个深度的竖向位移情况，控制由于基坑土体开挖卸载，深层土体应力释放引起的隆起现象。
布点原则：监测孔应布置在邻近保护对象处，竖向监测点（磁环）宜布置在土层分界面上，在厚度较大土层中部应适当加密，监测孔深度宜大于2.5倍基坑开挖深度，且不应小于基坑围护结构以下5～10m。
埋深方法：用钻机在预定孔位上钻孔，孔深由沉降管长度而定，在沉降管下孔前将磁环按设计距离安装在沉降管上，磁环之间可利用沉降管外接头进行隔离，成孔后将带磁环的沉降管插入孔内。磁环在接头处遇阻后被迫随沉降管送至设计标高。然后将沉降管向上拔起2m，这样可使磁环上、下各2m范围内移动时不受阻，然后用细砂在沉降管和孔壁之间进行填充至管口标高。
3.5 土压力监测
监测目的：可以了解作用在挡土墙即围护墙体上的侧向土应力。
布点原则：监测点的布置首先应该考虑监测目的和要求。把测点布设在有代表性的结构断面和土层上。
埋深方法：钻孔法是通过钻孔和特制的安装架将土压力计压入土体内。具体步骤如下：①先将土压力盒固定在安装架内；②钻孔到设计深度以上0.5m-1.0m；放入带土压力盒的安装架，逐段连接安装架压杆，土压力盒导线通过压杆引到地面。然后通过压杆将土压力盒压到设计标高；③回填封孔。

第四章 监测设备及技术措施
3.1围护结构水平位移监测（测斜）
监测设备：滑动式测斜仪和测斜管
测试方法：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．待判明测斜管已处于稳定状态后，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．待探头与管内温度基本一致、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，再按上述方法测量测，以消除测斜仪自身的误差。
数据整理：量测数据填入监测日报表中，进行内业整理，并填写成果汇总表及绘制深层水平位移变化曲线。
3.2桩顶水平位移监测
监测设备：精密全站仪和棱镜
观测方法：桩顶水平位移测量按照小角度法进行观测。在平行于基坑围护墙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。
监测值精度：平面位移监测误差≤1mm
3.3周边地表沉降监测
监测设备：精密水准仪和铟合金水准尺
观测方法：周边地表沉降按照国家二等水准要求观测。以附和或闭合路线在水准路线上联测各监测点，以水准控制点为基准，测算出各监测点标高。同一测点相邻两次标高差即为本次该测点垂直量，第一次垂直量累加至当次本次垂直量即为该点累计垂直量。
监测值精度：垂直位移监测误差≤0.5mm
3.4 土体分层沉降监测
监测设备：分层沉降仪、沉降导管、底盖和沉降磁环等
观测方法：监测时应先用水准仪测出沉降管的管口高程，然后将分层沉降仪的探头缓缓放入沉降管中。当接收仪发生蜂鸣或指针偏转最大时，就是磁环的位置。捕捉响第一声时测量电缆在管口处的深度尺寸，每个磁环有两次响声，两次响声间的间距十几厘米。这样由上向下地测量到孔底，这称为进程测读。当从该沉降管内收回测量电缆时，测头再次通过土层中的磁环，接收系统的蜂呜器会再次发出蜂鸣声。此时读出测量电缆在管口处的深度尺寸，如此测量到孔口，称为回程测读。磁环距管口深度取进、回程测读数平均数。分层沉降标（磁环）位置应以绝对高程表示，计算式如下：

式中：—分层沉降标（磁环）绝对高程(m)；
—沉降管管口绝对高程(m)；
—分层沉降标（磁环）距管口的距离(m)。
由上式可以分别算出磁环前后两次位置变化即本次垂直位移量和累计垂直位移量：

式中：—第i次水位绝对高程(m)；
—第i-1次水位绝对高程(m)；
—水位初始绝对高程(m)；
—本次垂直位移(mm)；
—累计垂直位移(mm)。

3.5 土压力监测
监测设备：土压力计（盒）和数显频率仪。
观测方法：
土压力测试方法相对比较简单，用数显频率仪测读、记录土压力计频率即可。
土压力计算式如下：

式中—土压力（kPa）；
—标定系数（kPa/Hz2）；
—测试频率；
—初始频率。

第五章 监测报警值和监测频率
5.1 监测报警值
现场监测严格按下列控制标准进行控制，见表2。
表2 监测控制标准
监测内容
安全性判别
判别标准
警戒域（报警值）
备注
支护顶水平位移
位移量，变化速率
连续三天大于3mm/d或累计大于40mm

支护顶垂直位移
位移量，变化速率
连续三天大于3mm/d或累计大于40mm

围护结构深层水平位移
实测位移与深度之比
2～6‰

周围建（构）筑物
位移量，变化速率
≥规范规定的允许沉降差

地下管线变形
位移量，变化速率
累计≥20mm

基坑周围地表沉降
位移量，变化速率
连续三天大于2mm/d
累计大于30mm

围护结构桩体土压力
根据土压力的变化趋势、速率，结合其他监测内容的变化量和速率综合确定

在施工期间，上述控制标准中有一项标准未达到满足，应立即通知业主及监理公司；并密切配合业主、监理公司及设计，提出合理化的建议措施，以保证工程安全顺利施工。
5.2 监测频率
基坑监测所有项目开挖阶段均按照规范要求一天一测，底板完成以后监测频率根据实际情况调整为3～5天测一次。

第六章 监测成果分析
6.1围护结构水平位移监测（测斜）分析
郑东新区嘉园CBD商业街工程测斜各监测孔的详细变形，请参阅图曲线6-1～6-2，符号规定：向基坑内位移为正，反之为负。
从附录曲线6-1～6-2可以得出，桩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）桩体测斜各监测孔之间变化规律基本一致。
（2）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，各孔均未出现累变报警情况。
（3）基坑底板浇筑完成后，各监测孔变形变化速率明显减小。
以测斜孔CX01为例分析：该孔的变形规律与其他监测孔变化规律基本相同，随施工工况不同而相应变化，其变化与基坑开挖深度、底板浇筑时间密切相关，基坑开挖越深，其变形越大，其最大变形位置随着开挖深度变化而变化。

图6-1 CX01深层水平位移变化曲线图 图6-2 CX01深层水平位移变化曲线图

测斜孔CX01不同时间位移曲线、结合工况变化对曲线进行解释如下：
（1）.基坑进行第一阶段开挖时，CX01监测孔变化在正常范围内，最大变化为+4.76mm；
（2）.基坑进行开挖阶段时，CX01监测孔变形曲线呈向基坑方向位移趋势。当底板浇筑完成时，最大变化为+15.65mm；
（3）.基坑底板浇筑完成至顶板完成阶段，CX01监测孔变形变化速率明显减小，至顶板成最大变化为+16.92mm。

6.2桩顶水平位移监测分析
围护桩顶水平位移各个监测点的详细变形，请参考图6-3～6-12，从变化图中可以得出，围护桩顶水平位移变化规律基本相同，主要特征有：
（1）各个桩顶水平位移测点最终变化均以向基坑放心偏移，范围在0.2mm～21.0mm之间。
（2）在整个监测过程中个点虽然出现上下波动现象，但各点均未出现报警。
（3）底板形成以后各监测点变化量趋于稳定。

图6-3 ZS-1测点位移变化曲线图

图6-4 ZS-2测点位移变化曲线图
图6-5 ZS-3测点位移变化曲线图
图6-6 ZS-4测点位移变化曲线图
图6-7 ZS-5测点位移变化曲线图
图6-8 ZS-6测点位移变化曲线图
图6-9 ZS-7测点位移变化曲线图

图6-10 ZS-8测点位移变化曲线图
图6-11 ZS-9测点位移变化曲线图
图6-12 ZS-10测点位移变化曲线图

6.3周边地表沉降监测分析
地表竖向位移各个监测点的详细变形，请参考图6-13～6-20，从变化图中可以得出，地表监测点变化规律基本符合理论的预期，即：离基坑较近的点位沉降较大，越远则越小。
地表竖向位移变化规律基本相同，主要特征有：
（1）各个地表沉降位移测点最终变化均以向下为主，范围在-0.4mm～14.9mm之间。
（2）在整个监测过程中个点虽然出现上下波动现象，但各点均未出现报警。
（3）底板形成以后各监测点变化量趋于稳定。

图6-13 D1测点沉降变化曲线图

图6-14 D2测点沉降变化曲线图
图6-15 D3测点沉降变化曲线图
图6-16 D4测点沉降变化曲线图
图6-17 D5测点沉降变化曲线图 图6-18 D6测点沉降变化曲线图 图6-19 D7测点沉降变化曲线图 图6-20 D8测点沉降变化曲线图

6.4 土体分层沉降监测分析
土体分层沉降各个监测点的详细变形，请参考图6-21～6-24，从变化图中可以得出，各监测点变化规律满足基坑安全规范要求。
土体分层沉降变化规律基本相同，主要特征有：
（1）各个土体分层沉降测点最终变化均以向下为主，范围在-0.3mm～12.1mm之间。
（2）各深度沉降量随深度增加逐渐变小。
（3）在整个监测过程中个点虽然出现上下波动现象，但各点均未出现报警。
（4）底板形成以后各监测点变化量趋于稳定。

图6-21 C1测点沉降变化曲线图

图6-22 C2测点沉降变化曲线图

图6-23 C3测点沉降变化曲线图

图6-24 C4测点沉降变化曲线图
6.5 土压力监测分析
所有桩侧土压力全过程的变化曲线，如图6-25～6-28所示。从变化图中可以得出土压力分布近似呈三角形，自上而下土压力增大，开挖过程中土压力基本稳定变化较小。随土方的开挖，基坑中部土压力有减小趋势，后期逐渐增大。实测最大土压力在桩底附近分，最大值为64.4 kPa。实测土压力基本呈三角形分布，这与规程土压力计算模式基本一致。

图6-25 T1测点土压力变化曲线图 图6-26 T2测点土压力变化曲线图

图6-27 T3测点土压力变化曲线图 图6-28 T4测点土压力变化曲线图
第七章 监测结论及建议
7.1 结论：
（1）从整个基坑开挖过程的监测资料反映，垂直位移累计变化还是相当可观，最大变化量达到了下降14.90毫米，且截至观测结束，下降趋势并没有结束。观测后期垂直位移趋缓，虽然各项监测项目表明基坑及周边环境处于安全范围，但不排除基坑维护体系持续变形的可能。根据施工工况的记录，基坑开挖期间基坑变形明显加大，因此，我们认为开挖对基坑的变形起到了很重要的作用。
（2）本次工程各监测点的变形速率比较小，且变形速率比较稳定，从变化图的典型测点的变化曲线也可以看出这点。底板完成以后，变形量明显减小，但是我们仍然不能忽视部分监测点位已经接近报警值这一事实。
（3）本次监测工作方法适当，较准确的反映了基坑和周边环境变形情况，所有资料真实准确。基坑的监测工作，可以根据实时的变形位移数据，分析判断预测基坑及周边环境使用过程中的土体位移，采取有效措施，达到保护基坑和周边环境的目的。
（4）本次监测项目经过检查监测资料准确、可靠。在监测期间所使用的检测仪器均在有效期内，监测工作按监测方案进行。
（5）通过本次监测及时掌握了郑东新区嘉园CBD商业街工程开挖的形变情况，及时反馈相关变形监测信息给业主，达到了方案规定监测的目的。
7.2 建议：
（1）由于基坑变形没有完全稳定，我们建议基坑及周边环境后期继续采取一些监测措施，以观察基坑及周边环境的地基变化情况，确保周边环境的正常使用，以待基坑监测的停测标准条件满足后再结束监测。
（2）增加对重点部位的现场巡视检查，若发现维护体系有险情，立即启动应急机制，增加监测频率，以保证后期施工的安全。
经过几个月的努力，我公司圆满的完成了本工程监测任务。通过本次监测，及时了解了施工对基坑及周边环境产生的变形情况，达到了预期的目的。