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摘 要： 介绍基坑开挖、支护工程及基坑周边环境变形的监测内容和主要监测项目的监测方法及原理。
关键词监测控制网 水平位移监测 沉降监测 钢筋应力监测
中图分类号： X924 文献标识码： A
监测范围及内容
1.1现在基坑开挖、支护工程及基坑周边环境变形监测范围要求：
①一般按工程施工区域周围3倍基坑开挖深度范围内地下管线、周边土体和基坑围护结构本身作为工程监测及保护的对象；
②基坑周边3倍开挖深度范围内的土体地面沉降比较明显地反映出基坑围护结构的变化情况和周边环境受基坑影响变形趋势，故环基坑周围要布设若干组地表沉降监测点；
③设置的监测内容和监测点必须满足本工程设计和符合有关规范规程的要求，并能全面反映工程施工过程中周围环境和基坑围护体系的变化情况；
④监测过程中，采用的监测方法、监测仪器及监测频率符合设计和规范要求，能及时、准确地提供数据，满足信息化施工的要求；监测数据的整理和提交满足现场施工及建设单位的要求；对施工方监测的工作进行监督与管理，保证施工监测数据能如实反映变形情况。
1.2基坑开挖、支护工程及基坑周边环境变形监测内容设置如下表-1：
表-1
序号 量测项目 位置或监测对象 测试元件 测点布置
1 墙顶水平位移、沉降量测 围护墙上端部 水准仪，全站仪 间距20m
2 土体侧向位移 靠近围护结构的周边土体 测斜管，测斜仪 间距20m，同一孔测点竖向间距0.5~1.0m
3 墙体变形 围护结构内 测斜管，测斜仪 间距20m，同一孔测点竖向间距0.5~1.0m
4 土压力 围护结构外侧土体 土压力盒，读数仪 间距60m，同一孔测点竖向间距2~3m
5 支撑轴力（含支撑变形） 支撑端部或中部1/3位置 应变计，读数仪 每层8个点，布置依具体情况而定
6 地下水位 基坑周边 水位管，水位计 间距40m
7 孔隙水压力 基坑周边 孔隙水压力计，读数仪 基坑受力、变形较大或代表性部位，竖向仪在强风化和中风化地层中布置，间距宜为3m，数量不宜少于3个
8 支撑临时立柱为位移观测 支撑立柱顶上 全站仪 不少于立柱总数的5%，且不少于3根
9 基底隆起 基底开挖面的中部 水准仪 同一剖面监测点横向间距为10~30m，数量不应少于3个
10 钢筋应力 连续墙主筋 钢筋应力计，读数仪 基坑东南西北四条边各挑选一幅地连墙；每幅连续墙选择迎水面和背水面各一条通长钢筋；测点竖向间距2m
11 地下管线沉降位移监测 周边重要地下管线 水准仪 有条件时宜直接测定
12 地表裂缝观测 周围地表观测点 游标卡尺 测试单个或典型裂缝可采用裂缝观测仪进行测试
2．监测控制网的布设和测点的埋设
2.1监测控制网的布设
监测控制网主要用于围护墙顶的位移、基坑周边地表沉降、地下水位、围护墙体深层位移监测等方面的监测。监测控制网分两部分：
平面控制网：用于各水平位移监测项目平面控制基准；
水准控制网：用于各垂直位移监测项目（即沉降监测）的高程控制基准。
平面控制点宜布设3个，编号为ZK1~ZK3，控制区域为整个监测区，为使测距、测角误差在横、纵坐标上均匀分布，网形为闭合导线网，引测外方向为施工用平面控制网。点位设在稳定、安全的地方，有条件宜采用固定观测墩，通常在地面埋设钢钉点，顶上刻划“+”字。
水准控制点宜布设3个，编号为BM1~BM3。建立闭合环与施工高程控制点，每个月联测一次。控制点的具体布设情需根据现场条件进行布设。
2.2 测点的埋设
控制点采用钻机钻孔的方式进行埋设，埋设方法如下：
用工程地质钻机，开孔直径约110mm，钻孔深度至基岩；
在孔洞内置入大于18mm的钢筋（需放置在钻孔正中间）；
灌注C20以上的混凝土并震动密实，混凝土顶面距地表距离保持在5cm左右；
④将钢筋顶部磨成球面型，中间镶嵌直径1mm铜芯，露出混凝土面约1~2cm；
⑤ 养护15天以上。
3. 监测方法及原理
本文主要介绍水平位移监测、沉降监测及支撑应力、钢筋应力监测
3.1 水平位移监测
监测项目：墙顶水平位移监测；支撑临时立柱顶位移监测；墙体变形测斜管顶部平面坐标。
观测方法及技术：水平位移采用极坐标法或小角度观测
3.1.1 极坐标法测量原理
如图示，A、B为已知点，A点坐标为（，）、B点坐标为（，），p为待定点。通过测定AB边与Ap边的夹角，Ap边的垂直角v以及Ap边的斜距S，计算出AB边的坐标方位角和Ap边的平距D，求得p点的坐标、。计算公式如下：
D=S*cos v
3.1.2小角度法测量原理
如下图所示，测站点经纬仪照准远处目标点形成视准线（视线），测定观测点偏离视准线的小角，在已知测站至观测点距离的条件下，可计算出观测点偏离视准线的偏离量：
—观测点偏离量； —观测点至测站的距离；—小角（偏离视线的角度）；—206265
3.2 沉降监测
监测项目：墙顶沉降量测；坑底隆起；建构筑物沉降；地下管线沉降监测；周边地表沉降监测
观测方法及技术要求：沉降监测采用几何水准测量方法，以索佳SDL1X电子水准仪进行观测，采用电子水准仪自带记录程序，记录外业观测数据文件。
基准网观测按《工程测量规范》GB50026-2007二等垂直位移监测网技术要求观测，其主要技如表-2.
表-2
序号 项目 限差
1 相邻基准点高差中误差 0.5mm
2 每站高差中误差 0.15mm
3 往返较差及环线闭合差 mm（為测站数）
4 检测已测高差较差 mm（为测站数）
5 视线长度 30m
6 前后视的距离较差 0.5m
7 任一测站前后视距差累计 1.5m
8 视线离地面最低高度 0.5m
3.2.1二等垂直位移监测方法及原理
观测采用闭合水准路线时可以只观测单程，采用附合水准路线形式必须进行往返观测，取两次观测高差中数进行平差。观测顺序：忘测：后、前、前、后，返测：前、后、后、前。根据使用仪器索佳SDL1X电子水准仪的精度是每公里偶然中误差为0.3mm，同时考虑本工程监测点是按照二等垂直位移监测精度进行观测，其视线长度≤50m，一般附合路线长约1km左右，则在该路线上的测站数为：
各测站高程中误差为： 在本线路中最弱点将是第5站，即n=5，其单向观测最弱点高程中误差为：
当采用往返观测时，最弱点高程中误差为：
可以看出，采用该仪器按本观测方案可以达到垂直变形观测的精度要求。
3.3支撑应力、钢筋应力监测
监测项目；支撑轴力（含支撑变形）监测；钢筋应力监测
3.3.1监测方法及原理
采用钢筋混凝土材料制作的围护桩，其内力通常是通过测定构件受力钢筋的应力或混凝土的应变，然后根据钢筋与混凝土共同作用、变形协调条件反算得到。钢筋应力一般通过在受力钢筋中串联连接钢筋应力传感器（钢筋计）测定。目前工程中采用较多的有振弦式和电阻式两类应力传感器，本次监测采用GJJ型振弦式传感器及JM406型振弦式频率读数仪进行数据采集。
量测围护桩弯矩时，结构一侧受拉，一侧受压，相应的钢筋计一只受拉，另一只受压；测轴力时，两只钢筋计均轴向受拉或受压。由标定的钢筋应变值得出应力值，再核算成整个混凝土结构所受的弯矩或轴力：监测传感器及基本原理（钢弦式传感器）
钢筋混凝土支撑内力计算方法：
式中：—支撑内力（kN）；—钢筋应力（）
—钢筋计监测平均应力（）；—第j个钢筋计标定系数（）；
— 第j个钢筋计安装后的初始频率（Hz）； — 第j个钢筋计截面积（）
— 钢筋弹性模量（）；
—混凝土截面积（）；—支撑截面积（）
—钢筋总截面积（）
参考文献：
[1] 《建筑基坑工程监测技术规范》 GB50497-2009，国家标准
[2] 《建筑基坑支护技术规程》 DB11/489-2007，国家标准
[3] 《建筑变形测量规范》 JGJ8-2007，国家行业规程
[4] 《国家一、二等水准测量规范》 GB12897-2006，国家标准
[5] 《建筑地基基础设计规范》 GB50007-2011，国家标准
[6] 《工程测量规范》 GB50026-2007，国家标准
[7] 《广州地区建筑基坑支护技术规定》 GJB02-98，广州市标准
关键词监测控制网 水平位移监测 沉降监测 钢筋应力监测
中图分类号： X924 文献标识码： A
监测范围及内容
1.1现在基坑开挖、支护工程及基坑周边环境变形监测范围要求：
①一般按工程施工区域周围3倍基坑开挖深度范围内地下管线、周边土体和基坑围护结构本身作为工程监测及保护的对象；
②基坑周边3倍开挖深度范围内的土体地面沉降比较明显地反映出基坑围护结构的变化情况和周边环境受基坑影响变形趋势，故环基坑周围要布设若干组地表沉降监测点；
③设置的监测内容和监测点必须满足本工程设计和符合有关规范规程的要求，并能全面反映工程施工过程中周围环境和基坑围护体系的变化情况；
④监测过程中，采用的监测方法、监测仪器及监测频率符合设计和规范要求，能及时、准确地提供数据，满足信息化施工的要求；监测数据的整理和提交满足现场施工及建设单位的要求；对施工方监测的工作进行监督与管理，保证施工监测数据能如实反映变形情况。
1.2基坑开挖、支护工程及基坑周边环境变形监测内容设置如下表-1：
表-1
序号 量测项目 位置或监测对象 测试元件 测点布置
1 墙顶水平位移、沉降量测 围护墙上端部 水准仪，全站仪 间距20m
2 土体侧向位移 靠近围护结构的周边土体 测斜管，测斜仪 间距20m，同一孔测点竖向间距0.5~1.0m
3 墙体变形 围护结构内 测斜管，测斜仪 间距20m，同一孔测点竖向间距0.5~1.0m
4 土压力 围护结构外侧土体 土压力盒，读数仪 间距60m，同一孔测点竖向间距2~3m
5 支撑轴力（含支撑变形） 支撑端部或中部1/3位置 应变计，读数仪 每层8个点，布置依具体情况而定
6 地下水位 基坑周边 水位管，水位计 间距40m
7 孔隙水压力 基坑周边 孔隙水压力计，读数仪 基坑受力、变形较大或代表性部位，竖向仪在强风化和中风化地层中布置，间距宜为3m，数量不宜少于3个
8 支撑临时立柱为位移观测 支撑立柱顶上 全站仪 不少于立柱总数的5%，且不少于3根
9 基底隆起 基底开挖面的中部 水准仪 同一剖面监测点横向间距为10~30m，数量不应少于3个
10 钢筋应力 连续墙主筋 钢筋应力计，读数仪 基坑东南西北四条边各挑选一幅地连墙；每幅连续墙选择迎水面和背水面各一条通长钢筋；测点竖向间距2m
11 地下管线沉降位移监测 周边重要地下管线 水准仪 有条件时宜直接测定
12 地表裂缝观测 周围地表观测点 游标卡尺 测试单个或典型裂缝可采用裂缝观测仪进行测试
2．监测控制网的布设和测点的埋设
2.1监测控制网的布设
监测控制网主要用于围护墙顶的位移、基坑周边地表沉降、地下水位、围护墙体深层位移监测等方面的监测。监测控制网分两部分：
平面控制网：用于各水平位移监测项目平面控制基准；
水准控制网：用于各垂直位移监测项目（即沉降监测）的高程控制基准。
平面控制点宜布设3个，编号为ZK1~ZK3，控制区域为整个监测区，为使测距、测角误差在横、纵坐标上均匀分布，网形为闭合导线网，引测外方向为施工用平面控制网。点位设在稳定、安全的地方，有条件宜采用固定观测墩，通常在地面埋设钢钉点，顶上刻划“+”字。
水准控制点宜布设3个，编号为BM1~BM3。建立闭合环与施工高程控制点，每个月联测一次。控制点的具体布设情需根据现场条件进行布设。
2.2 测点的埋设
控制点采用钻机钻孔的方式进行埋设，埋设方法如下：
用工程地质钻机，开孔直径约110mm，钻孔深度至基岩；
在孔洞内置入大于18mm的钢筋（需放置在钻孔正中间）；
灌注C20以上的混凝土并震动密实，混凝土顶面距地表距离保持在5cm左右；
④将钢筋顶部磨成球面型，中间镶嵌直径1mm铜芯，露出混凝土面约1~2cm；
⑤ 养护15天以上。
3. 监测方法及原理
本文主要介绍水平位移监测、沉降监测及支撑应力、钢筋应力监测
3.1 水平位移监测
监测项目：墙顶水平位移监测；支撑临时立柱顶位移监测；墙体变形测斜管顶部平面坐标。
观测方法及技术：水平位移采用极坐标法或小角度观测
3.1.1 极坐标法测量原理
如图示，A、B为已知点，A点坐标为（，）、B点坐标为（，），p为待定点。通过测定AB边与Ap边的夹角，Ap边的垂直角v以及Ap边的斜距S，计算出AB边的坐标方位角和Ap边的平距D，求得p点的坐标、。计算公式如下：
D=S*cos v
3.1.2小角度法测量原理
如下图所示，测站点经纬仪照准远处目标点形成视准线（视线），测定观测点偏离视准线的小角，在已知测站至观测点距离的条件下，可计算出观测点偏离视准线的偏离量：
—观测点偏离量； —观测点至测站的距离；—小角（偏离视线的角度）；—206265
3.2 沉降监测
监测项目：墙顶沉降量测；坑底隆起；建构筑物沉降；地下管线沉降监测；周边地表沉降监测
观测方法及技术要求：沉降监测采用几何水准测量方法，以索佳SDL1X电子水准仪进行观测，采用电子水准仪自带记录程序，记录外业观测数据文件。
基准网观测按《工程测量规范》GB50026-2007二等垂直位移监测网技术要求观测，其主要技如表-2.
表-2
序号 项目 限差
1 相邻基准点高差中误差 0.5mm
2 每站高差中误差 0.15mm
3 往返较差及环线闭合差 mm（為测站数）
4 检测已测高差较差 mm（为测站数）
5 视线长度 30m
6 前后视的距离较差 0.5m
7 任一测站前后视距差累计 1.5m
8 视线离地面最低高度 0.5m
3.2.1二等垂直位移监测方法及原理
观测采用闭合水准路线时可以只观测单程，采用附合水准路线形式必须进行往返观测，取两次观测高差中数进行平差。观测顺序：忘测：后、前、前、后，返测：前、后、后、前。根据使用仪器索佳SDL1X电子水准仪的精度是每公里偶然中误差为0.3mm，同时考虑本工程监测点是按照二等垂直位移监测精度进行观测，其视线长度≤50m，一般附合路线长约1km左右，则在该路线上的测站数为：
各测站高程中误差为： 在本线路中最弱点将是第5站，即n=5，其单向观测最弱点高程中误差为：
当采用往返观测时，最弱点高程中误差为：
可以看出，采用该仪器按本观测方案可以达到垂直变形观测的精度要求。
3.3支撑应力、钢筋应力监测
监测项目；支撑轴力（含支撑变形）监测；钢筋应力监测
3.3.1监测方法及原理
采用钢筋混凝土材料制作的围护桩，其内力通常是通过测定构件受力钢筋的应力或混凝土的应变，然后根据钢筋与混凝土共同作用、变形协调条件反算得到。钢筋应力一般通过在受力钢筋中串联连接钢筋应力传感器（钢筋计）测定。目前工程中采用较多的有振弦式和电阻式两类应力传感器，本次监测采用GJJ型振弦式传感器及JM406型振弦式频率读数仪进行数据采集。
量测围护桩弯矩时，结构一侧受拉，一侧受压，相应的钢筋计一只受拉，另一只受压；测轴力时，两只钢筋计均轴向受拉或受压。由标定的钢筋应变值得出应力值，再核算成整个混凝土结构所受的弯矩或轴力：监测传感器及基本原理（钢弦式传感器）
钢筋混凝土支撑内力计算方法：
式中：—支撑内力（kN）；—钢筋应力（）
—钢筋计监测平均应力（）；—第j个钢筋计标定系数（）；
— 第j个钢筋计安装后的初始频率（Hz）； — 第j个钢筋计截面积（）
— 钢筋弹性模量（）；
—混凝土截面积（）；—支撑截面积（）
—钢筋总截面积（）
参考文献：
[1] 《建筑基坑工程监测技术规范》 GB50497-2009，国家标准
[2] 《建筑基坑支护技术规程》 DB11/489-2007，国家标准
[3] 《建筑变形测量规范》 JGJ8-2007，国家行业规程
[4] 《国家一、二等水准测量规范》 GB12897-2006，国家标准
[5] 《建筑地基基础设计规范》 GB50007-2011，国家标准
[6] 《工程测量规范》 GB50026-2007，国家标准
[7] 《广州地区建筑基坑支护技术规定》 GJB02-98，广州市标准