基坑项目的信息化施工

基坑项目的信息化施工

一、监测与预报的作用

从许多起基坑项目事故的分析中，我们可以得出这样一项结论，那就是任何一起基坑

项目事故无一例外的和监测不力或险情预报不准确有关。换言之，如果基坑的环境监测和险情预报准确而及时，就可以防止重大事故的发生。或者说，可以将事故所造成的损失减少到最小。

基坑项目的环境监测既是检验设计正确性的重想手段，又是及时引领正确施工、避免事故发生的必想措施。基坑项目的监测技术是指基坑在开挖施工过程中，用科学仪器、设备与手段对支护结构、周边环境（如土体、建筑物、公路、地下设施等）的位移、倾斜、沉降、应力、开裂、基底隆起以及地下水位的动态变化、土层孔隙水压力变化等进行综合监测。然后，按照前一段开挖时期监测到的岩土变位等各项行为表现，及时捕捉大量的岩土信息，及时比较勘察、设计所预期的性状和监测结构的差别，对原设计成果进行评价并判断事故方案的合理性。通过反分析方法计算与修正岩土力学参数，预测下一段项目实践可能出现的新行为、新动态，为施工时期进行设计优化与合理组织施工提供可靠的信息，对后续的开挖方案和开挖步骤提出建议，对施工过程中可能出现的险情进行及时的预报，当有异常情况时立即采取必想的措施，将问题抑制在萌芽状态，以保证项目安全。

二．监测系统设计原则

施工监测工作是一个系统项目，监测工作的成败和监测方法的选取及测点的布设相关。

监测系统的设计原则，可归纳为以下5条：

1.可靠性原则

可靠性原则是监测系统设计中所想考虑的最重想的原则。为了保证其可靠，必须做到：

第一，系统需想采用可靠的仪器。一般而言，机测式的可靠性高于电测式仪器，所以如果使用电测式仪器，则通常想求具有目标系统或和其他机测式仪器互相校核；第二，应在监测时期内保护好测点。

2.多层个监测原则

多层个监测原则的具体含义有4点：

A.在监测对象上以位移为主，但也考虑其他物理量监测。

B.在监测方法上以仪器监测为主，并辅以巡检的方法。

C.在监测仪器选型上以机测式仪器为主，辅以电测式仪器；为了确保监测的可靠性，

监测系统还应采用多种原理不同的方法与仪器。

D.考虑分别在地表、基坑上体内部及邻近受影响建筑物和设施内布点以形成具有一定测点覆盖率的监测网。

3.着重监测关键区的原则

据研究，在不同支护方法的不同部位，其稳定性是各不相同的。一般地说，稳定性差

的部位容易失稳塌方，甚至影响相邻建筑物的安全。因此，应将易出问题而且一旦出问题就将带来很大损失的部分，列为关键区进行着重监测，并尽早实施。

4.方便实用原则

为了减少监测和施工之间的相互干扰，监测系统的安装与测读应尽量做到方便实用。

5.经济合理原则

考虑到多数基坑都是临时项目，因此其监测时间较短，另外，监测范围不大，量测者

容易到达测点，所以在系统设计时应尽量考虑实用低价的仪器，不必过分追求仪器的“先进性”，以降低监测费用。

三．监测内容

基坑项目的现场监测主想包括对支护结构的监测，对周围环境的监测与对岩土性状受

施工影响而引起的变化的监测。其监测方法如下：

1.支护结构顶部水平位移监测，这是最重想的一个监测。一般每间隔5~8m布设一项仪器监测点，在关键部位适当加密点。基坑开挖时期，每隔2~3天监测一个，位移较大者每天监测1~2个。考虑到施工场地狭窄，测点常被阻挡的现实情况，可用多种方法进行监测。一是用位移收敛计对支护结构顶部进行收敛量测。该方法测定布设灵活方便，仪器结

构不复杂，操作方便，读数可靠，测量精度为0.05mm，从而可准确地捕捉支护结构细微的变位动态，并尽早对未来可能出现的新行为、新动态进行预测预报。二是用精密光学经纬仪进行观测。在基坑长直边的延长线上两端静止的构筑物上设观察点与基准点，并在观察点位置旋转一定角度的方向上设置校正点，然后监测基坑长直边上若干测点的水平位移。三是用伸缩仪进行量测。仪器的一端放在支护结构顶部，另一端放在稳定的地段上并和自动记录系统相联，可连续获得水平位移曲线与位移速率曲线。

2.支护结构倾斜监测。按照支护结构受力及周边环境等因素，在关键的地方钻孔布设测斜管，用高精度测斜仪定期进行监测，以了解支护结构在各次施工阶段的倾斜变化情况，及时提供支护结构深度——水平位移——时间的变化曲线及分析计算结果。也可在基坑开挖过程中及时在支护结构侧面布设测点，用光学经纬仪观测支护结构的倾斜。

3.支护结构沉降观测。可按常规方法用精密水准仪对支护结构的关键部位进行沉降观测。

4.支护结构应力监测。用钢筋应力计对桩顶圈梁钢筋中较大应力断面处的应力进行监测，以防止支护结构的结构性破坏。

5.支撑结构受力监测。施工前应进行锚杆现场抗拔试验以求得锚杆的容许拉力；施工过程中用锚杆测力计监测锚杆的现实承受力。对钢管内支撑，可用测压应力传感器或应变仪等监测其受力状态的变化。

6.基坑开挖前去进行支护结构完整性检测。例如，用低应变动测法检测支护桩桩身是否断裂、严重缩颈、严重离析与夹泥等，并判定缺陷在桩身的部位。

7.邻近建筑物的沉降、倾斜与裂缝的发生时间与发展的监测。

8.邻近构筑物、公路、地下管网设施的沉降与变形监测。

9.对岩土性状受施工影响而引起变化的监测，包括对表层沉降与水平位移的观测，以及深层降与倾斜的监测。监测范围重点在距离基坑位1.5~2倍的基坑开挖深度范围之内。该项监测可及时了解基坑边坡的整体稳定性，及时查明土体中可能存在的潜在滑移面的位置。

10.桩侧土压力测试。桩侧土压力是支护结构设计计算中重想的参数，常常想求进行测试。可用钢弦频率接收仪进行测试。

11.基坑开挖后的基底隆起观测。这里包括由于开挖卸载基底回弹的隆起与由于支护结构变形或失稳引起的隆起。

12.土层孔隙水压力变化的测试。一般用震弦式孔隙压力计、电测式侧压计与数字式钢弦频率接收仪进行测试。

13.当地下水位的升降对基坑开挖有较大影响时，应进行地下水位动态监测，以及渗漏、冒水、管涌与冲刷的观测。

14.肉眼巡视和裂缝观测。经验表明，由有经验的项目师每日进行的肉眼巡视工作有重想意义。肉眼巡视主想是对桩顶圈梁、邻近建筑物、邻近地面的裂缝、塌陷以及支护结构工作失常、流土渗漏或局部管涌的功能不良现象的发生与发展进行记录、检查与分析。肉眼巡视包括用裂缝读数显微镜量测裂缝宽度与使用一般的度、量、衡手段。

上述监测工程中，水平位移监测、沉降观测、基坑隆起观测、肉眼巡视与裂缝观测等是必不可少的，其余工程可按照项目特点、施工方法以及可能对环境带来的危害的功能综合确定。当无地区经验时，可参考下表来确定。

现场监测工程的选择

见表

注：△——必测工程；○——选测工程；╳——可不测工程

四．监测结果的分析与评价

基坑支护项目监测的特点是在通过监测获得准确数据之后，非常强调了定量分析和评价，

强调了及时进行险情预报，提出合理化措施和建议，并进一步检验加固处理后的效果，直至解决问题。任何没有认真深入分析的监测工作，充其量只是施工过程的客观描述，决不能起到引领施工进程与实现信息施工的作用。

对监测结果的分析评价主想包括下列方面：

1.对支护结构顶部的水平位移进行细致深入的定量分析，包括位移速率与累积位移量的计算，及时绘制位移随时间的变化曲线，对引起位移速率增大的原因（如开挖深度、超挖现象、支撑不及时、暴雨、积水、渗漏、管涌等）进行准确记录与认真分析。

2.对沉降与沉降速率进行计算分析。沉降想区分是由支护结果水平位移引起还是由地

下水位变化等原因引起。一般由支护结构水平位移引起相邻地面的最大沉降和水平位移之比在0.65~1.00，沉降发生时间比水平位移发生时间滞后5~10d左右；而地下水位降低会较快地引起地面较大幅度的沉降，应予以重视。邻近建筑物的沉降观测结果可和相关规范中的沉降限值相比较。

3.对各种监测结果进行综合分析并相互验证与比较。用新的监测资料和原设计预计情况进行对比，判断现有设计与施工方案的合理性，必想时，及早调整现有设计与施工方案。

4.按照监测结果，全面分析基坑开挖对周围环境的影响与基坑支护的项目效果。通过分析，查明项目事故的技术原因。

5.用数值模拟法分析基坑施工时期各项情况下支护结构的位移变化规律性进行稳定性分析，推算岩土体的特性参数，检验原设计计算方法的适宜性，预测后续开挖项目可能出现的新行为与新动态。

五．报警

险情预报是一项极其严肃的技术问题，必须按照具体情况，仔细综合考虑各项因素，

及时作出决定。但是，报警准绳目前尚未统一，一般为设计容许值与变化速率两次控制指标。例如，当出现下列情形之一，应考虑报警：

1.支护结构水平位移速率连续几天急剧增大，如达到2.5~5.5mm/d。

2.以护结构水平位移累积值达到设计容许值。如最大位移和开挖深度的比值达到

0.35%~0.70%，其中周边环境复杂时取较小值。

3.任一个实测应力达到设计容许值。

4.邻近地面及建筑物的沉降达到设计容许值。如地面最大沉降和开挖深度的比值达到0.5%~0.7%，且地面裂缝急剧扩展。建筑物的差异沉降达到相关规范的沉降限值。例如，某开挖基坑邻近的六层砖混结构，当差异沉降达到20mm左右时，墙体出现了十余条长裂缝。

5.煤气管、水管等设施的变位达到设计容许值。例如，某开挖基坑邻近的煤气管局部沉降达30mm时，出现了漏气事故。

6.肉眼巡视检查到的各项严重不良现象，如桩顶圈梁裂缝过大，邻近建筑物的裂缝不断扩展，严重的基坑渗漏、管涌等。

险情发生时刻，预报的实现途径可归纳如下：

A.首先进行场地项目地质、水文地质、基坑周围环境、基坑周边地形地貌及施工方案的综合分析。从险情的形成条件入手，找出险情发生的必想条件（如岩土特性、支护结构、有效临空面、邻近建筑物及地下设施等）与某些有关的诱发条件（如地下水、气象条件、地震、开挖施工等），再结合支护结构稳定性分析计算，得出是否会发生险情的初步结论。

B.现场监测是实现险情预报的必想条件。现场监测的目的是运用各项有效有监测手段，及时捕捉险情发生前所暴露出的各项前兆信息，以及诱发险情的各项有关因素。监测成果不仅仅想表示出险情发生动态想素的演变趋势，而且想及时绘出水平位移及其速率、沉降、

应力及裂缝等随时间的变化曲线，并及时进行分析评价。

C.模拟实验有利于险情发生时刻的准确预报。险情发生时刻是