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德国大使公寓深基坑监测报告

━━━ 边坡测斜仪监测研究报告

1．前言

1.1 岩土工程现场监测的重要性

岩土工程是指修建在岩体土体中以及其为依托的工程，例如隧道、地下洞室、边坡、采矿场、坝基、桥梁道路基础、建筑物基础等。

一般来说，设计岩土工程前都必须进行工程地质水文地质调查，物理力学参数的测定。由于绝大多数岩土体在形成过程中经历过造岩运动、构造运动以及非构造运动，其结构构造体系是极其复杂的，物理力学参数很难测定而且不确定。岩土体是非均质、非弹性、非连续并且具有初始应力。因此，无论调查工作多么细致，也不可能完全描述岩土体的结构构造；科学试验如何精确，也不足以准确测定其物理力学参数。即使作了大量工作，投入了大量资金，取得了比较详细的地质资料和大量的参数，在设计计算中还必须作各种假设和简化，这些简化又可分为两类，一类是几何方面的，另一类是物理方面的，在几何方面的简化以建立计算剖面和计算模型，在这类简化中可能失去了天然岩土体在边界条件方面和空间分布形式方面的客观信息；在物理方面的简化首先失去许多岩土体物理力学参数方面的真实性，其次在物理模型或本构关系的描述上与实际岩土体相差千里。

由于岩土材料和结构是自然赋存的、具有很强的不确定性，从而辨识参数（岩土力学参数、地质条件参数等）非唯一、（力学和数学）模型非唯一、决策方法非唯一、施工方案非唯一，这也反映了地下工程系统的运动是目标可接近、信息可补充、方案可完善、关系可协调、思维可多向、认识可深化、轨迹可优化的特点。在勘察、测试和设计的每一个阶段都存在不确定性因素，因此岩土工程的设计不可能是最优的，而只能是最合理的。这种合理性只能通过施工期和运行期的监测来保证施工安全，验证设计合理性并通过信息反馈及时修正设计和施工方法。但遗憾的是目前相当多的工程负责人和技术人员对岩土工程的这一特点认识不足。

影响岩土工程特性的因素可分为两大类：一类天然因素，即岩土体本身所固有的，称为固有因素，如工程地质水文地质条件，岩土体的物理力学特性及其参数，初始应力状态等，人们只能认识它而无法改变它；另一类为工程因素，即修建岩土工程而进行的活动，可称为人为因素，如工程规模、枢纽布置、开挖方法，支护措施等。人们可以适当地控制这些因素以达到合理地修建岩土工程的目的。依目前科技水平，只要具备需要和资金两大条件，绝大部分情况下都可从事岩土工程，问题的关键是所采取的设计方案和施工方法是否合理，即既安全又经济。岩土工程有两种结局，成功或失败或部分失败，但成功不等于合理，它可能是过于保守，意味着不必要的浪费。判断合理性的唯一方法是现场监测。综上所述，岩土工程的现场监测主要有两大功能：一是为岩土工程过程提供指导，补充由于不确定性造成的信息短缺和误差，使得工程顺利进行；二是对岩土工程设计进行实际验证，为今后的岩土工程设计积累资料。

正是由于现场监测的重要性和必要性，新奥法将其列为该法三大组成部分之一，纵观重大岩土工程及岩土力学的进展，无一不与现场监测成果密切相关。也正是这一原因，我院在多年岩土工程中非常重视监测工作，但以往的监测主要是使用经纬仪对基坑顶部位移进行监测，这种方法在一定程度上虽然可以反映基坑的变形行为，但也有不可克服的确定：一是基坑变形量的变化通常在毫米级，一般经纬仪的精度不满足要求；二是这种测量方法人为因素干扰较大，立尺、立镜和现场基准点破坏等；三是基坑边坡的变形最大值和变形速率最大值并不一定在基坑的顶部，以往的监测方法由于立尺的困难只能对基坑顶部位移进行监测，无法对整个边坡通高的变形监测，而测斜仪恰好克服了这个局限性。鉴于这些原因，我们引入了基坑边坡的测斜仪监测方法，并首次在德国大使公寓开始使用，本文将对这次监测试验结果给出专题报告。

1.2 深基坑工程边坡监测的重要性

在深基坑开挖的施工过程中，基坑内外的土体将由原来的静止土压力状态向被动和主动土压力状态转变，应力状态的改变引起土体的变形，即使采取了支护措施，一定数量的变形总是难以避免的。这些变形包括：深基坑坑内土体的隆起；基坑支护结构以及周围土体的沉降和侧向位移。无论哪种位移的量值超出了某种容许的范围，都将对基坑支护结构和周围结构与管线造成危害。

深基坑开挖工程往往在繁华的市中心进行，施工场地四周有建筑物和地下管线，基坑开挖所引起的土体变形将直接影响这些建筑物和地下管线的正常状态，当土体变形过大时会造成邻近结构和设施的破坏。同时，基坑相邻的建筑物又相当于较重的集中荷载，基坑周围的管线常引起地表水的渗漏，这些因素又是导致土体变形加剧的原因。因此，在深基坑施工过程中，只有对基坑支护结构、基坑周围的土体和相邻的构筑物进行综合、系统的监测，才能对工程情况有全面的了解，确保工程顺利进行。

对深基坑施工过程进行综合监测的重要性可综述如下：

1.2.1验证支护结构设计，指导基坑开挖和支护结构的施工

当前基坑支护结构设计水平处于半理论半经验的状态，土压力计算大多采用经典的侧向土压力公式，与现场实侧值相比较有一定的差异，还没有成熟的方法计算基坑周围土体的变形情况。因此，在施工过程中迫切需要知道现场实际的应力和变形情况，与设计时采用值进行比较，必要时对设计方案或施工过程和方法进行修正。

1.2.2保证基坑支护结构和相邻建筑物的安全

在深基坑开挖与支护工程中，为满足支护结构及被支护土体的稳定性，首先要防止破坏或极限状态发生。破坏或极限状态主要表现为静力平衡的丧失，或支护结构的构造性破坏。在破坏前，往往会在基坑侧向的不同部位上出现较大的变形，或变形速率明显增大。支护结构和被支护土体的过大位移，将引起邻近建筑物的倾斜或开裂，邻近管道的渗漏，有时会引发一连串灾难性的后果。如有周密的监测控制，无疑有利于采取应急措施，在很大程度上避免或减轻破坏的后果。

1.2.3总结工程经验，为完善设计分析提供依据

支护结构的土压力分布受支护方式、支护结构刚度、施工过程和被支护土类的影响，并直接与侧向位移有关，往往是非常复杂的，现行设计分析理论尚未达到成熟的阶段，积累完整准确的基坑开挖与支护监测结果，对于总结工程经验，完善设计分析理论都是十分宝贵。

当前岩土工程市场的竞争日趋激烈，基坑支护工程已经成为微利工程，为了在市场上巩固我院的份额，就必须减低生产成本，虽然可以加大现场管理力度，但基本生产资料成本不可能降低，唯一有效的方法就是对设计进行合理优化，向最低成本趋进，而设计优化的依据就是通过现场监测，正确的把握土体、结构体、初始应力场的相互作用，达到最小嵌入深度、最小配筋量、最小锚固长度的设计目的，从而达到科学的降低成本。

2．深基坑监测依据

深基坑监测的依据是中华人民共和国建设部1999年9月1日颁发的《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-99）中第3.8条：

3.8开挖监控

3.8.1基坑开挖前应作出系统的开挖监控方案，监控方案应包括监控目的、监测项目、监控报警值、监测方法及精度要求、监测点的布置、监测周期、工序管理和记录制度以及信息反馈系统等。

3.8.2监测点的布置应满足监控要求，从基坑边缘以外1～2倍开挖深度范围内的需要保护物体均应作为监控对象。

3.8.3基坑工程监测项目可按表3.8.3选择。

基坑监测项目表 表3.8.3

基坑侧壁安全系数监测项目	一级	二级	三级
支护结构水平位移	应测	应测	应测
周围建筑物、地下管线变形	应测	应测	宜测
地下水位	应测	宜测	可测
桩、墙内力	应测	宜测	可测
锚杆拉力	应测	宜测	可测
支承轴力	应测	宜测	可测
立柱变形	应测	宜测	可测
土体分层竖向位移	应测	宜测	可测
支护结构界面上侧向压力	宜测	可测	可测

3.8.4位移观测基准点数量不应少于两点，且应设在影响范围以外。

3.8.5监测项目在基坑开挖前应测得初始值，且不应少于两次。

3.8.6基坑监测项目的监控报警值应根据监测对象的有关规范及支护结构设计要求确定。

3.8.7各项监测的时间间隔可根据施工进程确定。当变形超过有关标准或监测结果变化速率较大时，应加密观测次数。当有事故征兆时，应连续监测。

3.8.8基坑开挖监测过程中，应根据设计要求提交阶段性监测结果报告。工程结束时应提交完整的监测报告，报告内容应包括：

1.工程概况；

2.监测项目和各测点的平面和立面布置图；

3.采用仪器设备和监测方法；

4.监测数据处理方法和监测结果过程曲线；

5.监测结果评价。

本报告将根据以上部分进行监测和提供监测报告，对于具体监测中所需要的技术参数要求，如果JGJ 120-99中未提供，将参照其他行业和地区基坑支护规范实施。

基坑监测时间间隔按照原中华人民共和国冶金工业部行业规范《建筑基坑工程技术规范》（YB 9258－97）中第19.3.12条规定，结合具体支护形式和工程情况参考实施：

表 19.3.12 现场监测的时间间隔

注：当基坑工程安全等级为三级时，时间间隔可适当增大。

对支护结构监测过程中的预警值，可按照如下规范根据具体工程情况确定：

按照《广州地区建筑基坑支护技术规定》（1998.6.15.）有：

3.2.6 支护结构设计应考虑其结构水平变形及地下水位变化对周边环境的水平与竖向变形的影响。应根据周边环境的重要性，由变形的允许范围及土层性质等因素确定支护结构的水平变形值。除特殊要求外，支护结构的最大水平位移不宜超过表3.2.6的允许值。

表3.2.6 支护结构最大水平位移允许值

安全等级	支护结构最大水平位移允许值
一级	30mm
二级	60mm
三级	150mm

上海市基坑工程工程设计规程基坑变形监控标准为：

基坑等级	墙顶位移 (cm)	墙体最大位移 (cm)	地面最大沉降 (cm)	最大差异沉降
一级	3	6	3	6/1000
二级	6	9	6	12/1000

深圳地区建设深基坑支护规范SJG05-96中对支护结构最大水平位移允许值规定为：

安全等级	支护结构最大水平位移允许值(mm)
安全等级	排桩、地下连续墙、土钉墙	钢板桩、深层搅拌桩
一级	0.0025H
二级	0.005H	0.01H
三级	0.01H	0.02H

H－基坑深度(mm)

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