1,建筑基坑工程的監(jiān)測與控制,一、我國結構工程重大理論研究成果二、基坑工程監(jiān)測的意義三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,2,一、我國結構工程重大理論研究成果,上一世紀90年代在國家自然科學基金委等部委組織下，進行了我國結構工程學科的發(fā)展戰(zhàn)略多次專家研討會，并于1991年公布了“結構工程學科發(fā)展戰(zhàn)略研究報告”。,3,一、我國結構工程重大理論研究成果,“結構工程學科發(fā)展戰(zhàn)略研究報告”指出：目前工程結構學科的發(fā)展已全面突破了傳統(tǒng)的格式。在空間域，由單一構件的分析理論擴展到整個結構及其耦聯(lián)系統(tǒng)的分析與綜合；在時間域，由單純重視使用階段延伸到考慮建造、使用和老化階段全“生命周期”；整個學科的基礎已從單一依靠工程力學發(fā)展到依靠多學科的交叉。,4,一、我國結構工程重大理論研究成果,2000年完成的國家攀登計劃“大土木及水利工程安全性與耐久性的基礎研究”。主要內(nèi)容有：幾種典型重大結構物（大型隧道邊坡，大跨橋梁和高層建筑）為依托，以結構“生命周期”中施工、使用和老化三階段為主線，系統(tǒng)地進行有關結構安全性和耐久性的基礎研究。,5,一、我國結構工程重大理論研究成果,該研究獲得了許多成果，整體水平達到了國際先進水平，個別課題的工作達到了國際領先水平。其中不少己用于三峽等世界一流的水電工程、以及國內(nèi)各種知名的橋梁、高層建筑上，有的監(jiān)測系統(tǒng)甚至直接服務重大工程。,6,一、我國結構工程重大理論研究成果,主要研究成果有：大型隧道、邊坡施工的監(jiān)測與快速反分析方法；高層建筑施工過程安全分析與控制；預應力混凝土斜拉橋拉索式長掛籃懸臂施工控制；大型橋梁模態(tài)與損傷識別技術；鋼筋混凝土結構剩余壽命評估的基礎研究。,7,一、我國結構工程重大理論研究成果,科學理論和關鍵技術的重大進展1.大型隧道、邊坡施工的監(jiān)測與快速反分析方法；2.高層建筑施工過程安全分析與控制；3.高層建筑安全性監(jiān)測與檢測集成系統(tǒng)；4.預應力混凝土斜拉橋拉索式長掛籃懸臂施工控制；5.大型橋梁模態(tài)與損傷識別技術；6.鋼筋混凝土結構剩余壽命評估,8,一、我國結構工程重大理論研究成果,大型隧道、邊坡施工的監(jiān)測與快速反分析方法發(fā)展了一套用于指導隧道施工快速監(jiān)測-安全分析-施工控制的方法。使用者可以即時獲得各斷面測點累積位移、位移速率、斷面位移趨勢圖等信息分析資料，用于分析施工安全狀況和指導下一步施工安排。發(fā)展了隧道、邊坡位移反分析方法，提出了一種彈性模量和初始地應力位移反分析模型和一種反分析優(yōu)化算法。編制了相應的計算機軟件。,9,二、建筑基坑工程監(jiān)測的意義,土木工程結構的發(fā)展：跨度、高度、深度不斷突破基于：結構計算理論和計算技術的發(fā)展；高強度、高性能材料的發(fā)展；施工技術的發(fā)展；監(jiān)測與檢測技術的發(fā)展。,10,基坑工程監(jiān)測的重要性地下工程不可預見因素多；周邊環(huán)境保護要求高；地質(zhì)條件復雜；施工工況變化多；設計理論與實際差異較大?；颖O(jiān)測與工程的設計、施工同被列為基坑工程質(zhì)量保證的三大基本要素。,11,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,1.幾個概念支護結構、圍護墻、支撐（錨桿）、冠梁監(jiān)測點直接或間接設置在監(jiān)測對象上并能反映其變化特征的觀測點。監(jiān)測頻率單位時間內(nèi)的監(jiān)測次數(shù)。監(jiān)測報警值為保證基坑及周邊環(huán)境安全，對監(jiān)測對象可能出現(xiàn)異常、危險所設定的警戒值。,12,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,開挖深度大于等于5m、或開挖深度小于5m但現(xiàn)場地質(zhì)情況和周圍環(huán)境較復雜的基坑工程以及其他需要監(jiān)測的基坑工程應實施基坑工程監(jiān)測。,2.建筑基坑工程監(jiān)測,13,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,建筑基坑工程監(jiān)測應綜合考慮基坑工程設計方案、建設場地的巖土工程條件、周邊環(huán)境條件、施工方案等因素，制定合理的監(jiān)測方案，精心組織和實施監(jiān)測。,2.建筑基坑工程監(jiān)測,14,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,基坑工程設計單位提出的對基坑工程監(jiān)測的技術要求應包括監(jiān)測項目、監(jiān)測頻率和監(jiān)測報警值等。監(jiān)測單位編制監(jiān)測方案，監(jiān)測方案，經(jīng)建設方、設計方、監(jiān)理等認可，必要時需與基坑周邊環(huán)境涉及的有關管理單位協(xié)商一致后方可實施。,2.建筑基坑工程監(jiān)測,15,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,監(jiān)測工作步驟：1接受委托；2現(xiàn)場踏勘，收集資料；3制定監(jiān)測方案；4監(jiān)測點設置與驗收，設備、儀器校驗和元器件標定；5現(xiàn)場監(jiān)測；6監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理、分析及信息反饋；7提交階段性監(jiān)測結果和報告；8現(xiàn)場監(jiān)測工作結束后，提交完整的監(jiān)測資料。,16,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,監(jiān)測方案應包括下列內(nèi)容：1工程概況；2建設場地巖土工程條件及基坑周邊環(huán)境狀況；3監(jiān)測目的和依據(jù)；4監(jiān)測內(nèi)容及項目；5基準點、監(jiān)測點的布設與保護；6監(jiān)測方法及精度；7監(jiān)測期和監(jiān)測頻率；8監(jiān)測報警及異常情況下的監(jiān)測措施；9監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與信息反饋；10監(jiān)測人員的配備；11監(jiān)測儀器設備及檢定要求；12作業(yè)安全及其他管理制度。,17,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,特殊基坑工程的監(jiān)測方案應進行專門論證：1地質(zhì)和環(huán)境條件復雜的基坑工程；鄰近重要建筑和管線，以及歷史文物、優(yōu)秀近現(xiàn)代建筑、地鐵、隧道等破壞后果很嚴重的基坑工程；3已發(fā)生嚴重事故，重新組織施工的基坑工程；4采用新技術、新工藝、新材料、新設備的一、二級基坑工程；5其他需要論證的基坑工程。,18,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,儀器監(jiān)測和巡視檢查采用儀器監(jiān)測與巡視檢查相結合的方法，多種觀測方法互為補充、相互驗證。儀器監(jiān)測可以取得定量的數(shù)據(jù)，進行定量分析；以目測為主的巡視檢查更加及時，可以起到定性、補充的作用，從而避免片面地分析和處理問題。,3.監(jiān)測項目,19,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,基坑工程現(xiàn)場監(jiān)測的對象七大類：1支護結構；2地下水狀況；3基坑底部及周邊土體；4周邊建筑；5周邊管線及設施；6周邊重要的道路；7其他應監(jiān)測的對象。,3.監(jiān)測項目,20,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,表建筑基坑工程儀器監(jiān)測項目表,當基坑周邊有地鐵、隧道或其它對位移有特殊要求的建筑及設施時，監(jiān)測項目應與有關管理部門或單位協(xié)商確定。,21,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,表建筑基坑工程儀器監(jiān)測項目表,當基坑周邊有地鐵、隧道或其它對位移有特殊要求的建筑及設施時，監(jiān)測項目應與有關管理部門或單位協(xié)商確定。,22,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,建筑地基基礎工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB50202-2002,表1基坑工程等級,23,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,巡視檢查基坑工程施工期間的各種變化具有時效性和突發(fā)性，加強巡視檢查是預防基坑工程事故非常簡便、經(jīng)濟而又有效的方法。,3.監(jiān)測項目,24,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,巡視檢查內(nèi)容：a.支護結構b.施工工況c.周邊環(huán)境d.監(jiān)測設施e.根據(jù)設計要求或當?shù)亟?jīng)驗確定的其他巡視檢查內(nèi)容。,25,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,a.支護結構a）支護結構成型質(zhì)量；b）冠梁、圍檁、支撐有無裂縫出現(xiàn)；c）支撐、立柱有無較大變形；d）止水帷幕有無開裂、滲漏；e）墻后土體有無裂縫、沉陷及滑移；f）基坑有無涌土、流砂、管涌。,26,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,b.施工工況a）開挖后暴露的土質(zhì)情況與巖土勘察報告有無差異；b）基坑開挖分段長度、分層厚度及支錨設置是否與設計要求一致；c）場地地表水、地下水排放狀況是否正常，基坑降水、回灌設施是否運轉(zhuǎn)正常；d）基坑周邊地面有無超載。,27,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,c.周邊環(huán)境a）周邊管道有無破損、泄漏情況；b）周邊建筑有無新增裂縫出現(xiàn)；c）周邊道路（地面）有無裂縫、沉陷；d）鄰近基坑及建筑的施工變化情況。,28,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,d.監(jiān)測設施a）基準點、監(jiān)測點完好狀況；b）監(jiān)測元件的完好及保護情況；c）有無影響觀測工作的障礙物。,29,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,4.監(jiān)測點布置基坑工程監(jiān)測點的布置應能反映監(jiān)測對象的實際狀態(tài)及其變化趨勢，監(jiān)測點應布置在內(nèi)力及變形關鍵特征點上，并應滿足監(jiān)控要求。,30,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,(1)基坑及支護結構測點布置a.圍護墻或基坑邊坡頂部的水平和豎向位移監(jiān)測點b.圍護墻或土體深層水平位移監(jiān)測孔c.圍護墻內(nèi)力監(jiān)測點：d.支撐內(nèi)力監(jiān)測點：e.立柱的豎向位移監(jiān)測點：f.錨桿的內(nèi)力監(jiān)測點：g.土釘?shù)膬?nèi)力監(jiān)測點：h.坑底隆起（回彈）監(jiān)測點應符合下列要求：i.圍護墻側向土壓力監(jiān)測點：j.孔隙水壓力監(jiān)測點：k.地下水位監(jiān)測點：基坑內(nèi)、基坑外。,31,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,a.圍護墻或基坑邊坡頂部的水平和豎向位移監(jiān)測點間距不大于20m，每邊監(jiān)測點數(shù)目不少于3個。水平和豎向位移監(jiān)測點宜為共用點。圍護墻或土體深層水平位移監(jiān)測孔間距2050m，每邊監(jiān)測點數(shù)目不應少于1個。b.圍護墻或土體深層水平位移監(jiān)測孔間距2050m，每邊監(jiān)測點數(shù)目不應少于1個。,32,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,c.圍護墻內(nèi)力監(jiān)測點布置在受力、變形較大且有代表性的部位，豎向間距24m。d.支撐內(nèi)力監(jiān)測點設置在支撐內(nèi)力較大或在整個支撐系統(tǒng)中起控制作用的桿件上；每層支撐不少于3個；,33,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,e.立柱的豎向位移監(jiān)測點布置在基坑中部、多根支撐交匯處、地質(zhì)條件復雜處的立柱上。監(jiān)測點不少于立柱總根數(shù)的5%，逆作法施工的基坑不少于10%，并均不少于3根。,34,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,f.錨桿的內(nèi)力監(jiān)測點應選擇在受力較大且有代表性的位置，基坑每邊中部、陽角處和地質(zhì)條件復雜的區(qū)段宜布置監(jiān)測點。數(shù)量應為該層錨桿總數(shù)的1%3%，并不應少于3根。g.土釘?shù)膬?nèi)力監(jiān)測點應選擇在受力較大且有代表性的位置，基坑每邊中部、陽角處和地質(zhì)條件復雜的區(qū)段宜布置監(jiān)測點。,35,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,h.坑底隆起（回彈）監(jiān)測點按縱向或橫向剖面布置，剖面宜選擇在基坑的中央及其他能反映變形特征的位置，剖面數(shù)量不少于2個；同一剖面上監(jiān)測點橫向間距1030m，數(shù)量不少于3個。,36,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,i.圍護墻側向土壓力監(jiān)測點布置在受力、土質(zhì)條件變化較大或其他有代表性的部位。平面每邊不少于2個監(jiān)測點；豎向間距為25m。,37,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,j.孔隙水壓力監(jiān)測點布置在基坑受力、變形較大或有代表性的部位。豎向布置在水壓力變化影響深度范圍內(nèi)按土層分布情況布設，豎向間距25m，數(shù)量不少于3個。,38,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,k.地下水位監(jiān)測點基坑內(nèi)當采用深井降水布置在基坑中央和兩相鄰降水井的中間部位；采用輕型井點、噴射井點降水水布置在基坑中央和周邊拐角處?；油庋鼗?、被保護對象的周邊或兩者之間布置，間距2050m。如有止水帷幕，布置在止水帷幕的外側約2m處。,39,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,(2)基坑周邊環(huán)境監(jiān)測范圍：基坑邊緣以外13倍基坑開挖深度范圍內(nèi)。監(jiān)測內(nèi)容：建筑的豎向位移監(jiān)測點布置：建筑水平位移監(jiān)測點應布置：建筑傾斜監(jiān)測點布置：建筑裂縫、地表裂縫監(jiān)測點布置：管線監(jiān)測點的布置：周邊地表豎向位移監(jiān)測剖面布置：土體分層豎向位移監(jiān)測孔布置：,40,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,a.建筑的豎向位移監(jiān)測點布置：建筑四角、沿外墻每1015m處或每隔23根柱基上，每側不少于3個監(jiān)測點；不同地基或基礎的分界處；不同結構的分界處；變形縫、抗震縫或嚴重開裂處的兩側；新、舊建筑或高、低建筑交接處的兩側；煙囪、水塔和大型儲倉罐等高聳構筑物基礎軸線的對稱部位，每一構筑物不少于4點。,41,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,b.建筑水平位移監(jiān)測點應布置：建筑的外墻墻角、外墻中間部位的墻上或柱上、裂縫兩側以及其他有代表性的部位；一側墻體的監(jiān)測點不少于3點。c.建筑傾斜監(jiān)測點布置：建筑角點、變形縫兩側的承重柱或墻上；沿主體頂部、底部上下對應布設，上、下監(jiān)測點應布置在同一豎直線上。,42,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,d.建筑裂縫、地表裂縫監(jiān)測點布置：選擇有代表性的裂縫。每一條裂縫的測點至少設2組，測點宜設置在裂縫的最寬處及裂縫末端。,43,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,e.管線監(jiān)測點的布置：應根據(jù)管線修建年份、類型、材料、尺寸及現(xiàn)狀等情況，確定監(jiān)測點設置；布置在管線的節(jié)點、轉(zhuǎn)角點和變形曲率較大的部位；間距宜為1525m，并延伸至基坑邊緣以外13倍基坑開挖深度范圍。盡可能設置直接監(jiān)測點，在無法埋設直接監(jiān)測點的部位，方可設置間接監(jiān)測點。,44,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,直接法測點：抱箍法、套管法間接法：底面觀測、頂面觀測,45,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,f.周邊地表豎向位移監(jiān)測剖面布置：宜設在坑邊中部或其他有代表性的部位，與坑邊垂直；每個監(jiān)測剖面上的監(jiān)測點數(shù)量不少于5個。g.土體分層豎向位移監(jiān)測孔布置：靠近被保護對象且有代表性的部位。,46,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,5.監(jiān)測頻率監(jiān)測頻率系統(tǒng)反映監(jiān)測對象所測項目的重要變化過程而又不遺漏其變化時刻；貫穿于基坑工程和地下工程施工全過程。,47,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,表現(xiàn)場儀器監(jiān)測的監(jiān)測頻率,注：1.有支撐的支護結構各道支撐開始拆除到拆除完成后3d內(nèi)監(jiān)測頻率應為1次/1d；2.基坑工程施工至開挖前的監(jiān)測頻率視具體情況確定；3當基坑類別為三級時，監(jiān)測頻率可視具體情況適當降低；4宜測、可測項目的儀器監(jiān)測頻率可視具體情況適當降低。,表現(xiàn)場儀器監(jiān)測的監(jiān)測頻率,48,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,上表說明1.有支撐的支護結構各道支撐開始拆除到拆除完成后3d內(nèi)監(jiān)測頻率應為1次/1d；2.基坑工程施工至開挖前的監(jiān)測頻率視具體情況確定；3當基坑類別為三級時，監(jiān)測頻率可視具體情況適當降低。,49,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,當出現(xiàn)下列情況之一時，應加強監(jiān)測，提高監(jiān)測頻率：1監(jiān)測數(shù)據(jù)達到報警值；2監(jiān)測數(shù)據(jù)變化較大或者速率加快；3存在勘察未發(fā)現(xiàn)的不良地質(zhì)；4超深、超長開挖或未及時加撐等未按設計工況施工；5基坑及周邊大量積水、長時間連續(xù)降雨、市政管道出現(xiàn)泄漏；6基坑附近地面荷載突然增大或超過設計限值；7支護結構出現(xiàn)開裂；8周邊地面突發(fā)較大沉降或出現(xiàn)嚴重開裂；9鄰近建筑突發(fā)較大沉降、不均勻沉降或出現(xiàn)嚴重開裂；10基坑底部、側壁出現(xiàn)管涌、滲漏或流砂等現(xiàn)象；11基坑工程發(fā)生事故后重新組織施工；12出現(xiàn)其他影響基坑及周邊環(huán)境安全的異常情況。,50,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,當出現(xiàn)施工違規(guī)操作、外部環(huán)境變化趨向惡劣、基坑工程臨近或超過報警標準、有可能導致或出現(xiàn)基坑工程安全事故的征兆或現(xiàn)象，應引起各方的足夠重視，因此應加強監(jiān)測，提高監(jiān)測頻率。當有危險事故征兆時，還應實時跟蹤監(jiān)測。,51,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,6.監(jiān)測報警基坑工程監(jiān)測必須確定監(jiān)測報警值，監(jiān)測報警值應滿足基坑工程設計、地下主體結構設計以及周邊環(huán)境中被保護對象的控制要求。監(jiān)測報警值應由基坑工程設計方確定。,52,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,監(jiān)測報警值是監(jiān)測工作的實施前提，是監(jiān)測期間對基坑工程正常、異常和危險三種狀態(tài)進行判斷的重要依據(jù)，因此基坑工程監(jiān)測必須確定監(jiān)測報警值。監(jiān)測報警值應由基坑工程設計方根據(jù)基坑工程的設計計算結果、周邊環(huán)境中被保護對象的控制要求等確定。,53,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,異常監(jiān)測對象受力或變形呈現(xiàn)出不符合一般規(guī)律的狀態(tài)。危險監(jiān)測對象的受力或變形呈現(xiàn)出低于結構安全儲備、可能發(fā)生破壞的狀態(tài)。,54,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,基坑工程監(jiān)測報警值兩個值控制累計變化量和變化速率值兩個值控制。當監(jiān)測數(shù)據(jù)超過其中之一時即進入異?；蛭ｋU狀態(tài)，必須及時報警。累計變化量反映監(jiān)測對象即時狀態(tài)與危險狀態(tài)的關系；變化速率反映監(jiān)測對象發(fā)展變化的快慢。過大的變化速率，往往是突發(fā)事故的先兆。,55,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,監(jiān)測報警值確定的主要依據(jù)：a.設計結果；b.相關規(guī)范標準的規(guī)定值以及有關部門的規(guī)定；c.工程經(jīng)驗類比。,56,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,當無當?shù)亟?jīng)驗時，可按下表采用：,表基坑及支護結構監(jiān)測報警值,57,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,當無當?shù)亟?jīng)驗時，可按下表采用：,表基坑及支護結構監(jiān)測報警值,58,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,當無當?shù)亟?jīng)驗時，可按下表采用：,表基坑及支護結構監(jiān)測報警值,59,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,上表說明：1h基坑設計開挖深度；f1荷載設計值；f2構件承載能力設計值；2累計值取絕對值和相對基坑深度(h)控制值兩者的小值；3.當監(jiān)測項目的變化速率達到表中規(guī)定值或連續(xù)3天超過該值的70%，應報警；4.嵌巖的灌注樁或地下連續(xù)墻報警值宜按上表數(shù)值的50%取用。,60,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,土壓力和孔隙水壓力等的報警值采用了對應于荷載設計值的百分比確定。荷載設計值是具有一定安全保證率的荷載取值（荷載標準值乘以荷載分項系數(shù)）。對基坑工程，如監(jiān)測到的荷載已達到設計值的60%80%，說明實際荷載已經(jīng)達到或接近理論計算的荷載標準值，雖然此時不會引起基坑安全問題，但應該報警引起重視。,61,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,支撐及圍護墻等結構內(nèi)力報警值則采用了對應于構件承載能力設計值的百分比確定。構件的承載能力設計值材料強度設計值和幾何參數(shù)設計值所確定的結構構件所能承受最大外加荷載的設計值。為了滿足結構規(guī)定的安全性，構件的承載力設計值應大于或等于荷載效應的設計值。當設計中構件的承載力設計值等于荷載效應的設計值，如監(jiān)測到構件內(nèi)力已達到承載能力設計值的60%80%時，結構仍能滿足結構設計的安全性而不至于引起構件破壞，但此時構件的內(nèi)力已相當于按荷載標準值計算所得的內(nèi)力，所以應及時報警以引起重視。而當設計中構件的承載力較為富裕，其設計值大于荷載效應的設計值，則構件的實際內(nèi)力一般不會達到其承載能力設計值的60%80%。,62,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,周邊環(huán)境監(jiān)測報警值的限值應根據(jù)主管部門的要求確定。,63,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,如無具體規(guī)定，可按下表采用：,表建筑基坑工程周邊環(huán)境監(jiān)測報警值,64,三、建筑基坑工程監(jiān)測與控制,當出現(xiàn)下列情況之一時，必須立即進行危險報警，并對基坑支護結構和周邊環(huán)境中的保護對象采取應急措施。1當監(jiān)測數(shù)據(jù)達到監(jiān)測報警值的累計值；2基坑支護結構或周