基坑監(jiān)測技術(shù)主要內(nèi)容概述常規(guī)監(jiān)測項目自動化監(jiān)測概述基坑工程在總體數(shù)量、開挖深度、平面尺寸等方面都得到高速的發(fā)展(緊、近、深、大)。地質(zhì)條件復(fù)雜?；娱_挖過程中，基坑內(nèi)外土體應(yīng)力變化?；又車沫h(huán)境保護要求越來越高。最近幾年出現(xiàn)的一些基坑安全事故。概述監(jiān)測項目按監(jiān)測參數(shù)可分為：

垂直位移、水平位移、傾斜、圍護體系內(nèi)力、深層側(cè)向位移（測斜）、裂縫、地下水位、孔隙水壓力、土壓力、土體分層垂直位移等。圍護體系內(nèi)力監(jiān)測一、監(jiān)測項目基坑工程圍護體系內(nèi)力監(jiān)測包括支撐內(nèi)力、錨桿拉力、圍護墻內(nèi)力、圍檁內(nèi)力、立柱內(nèi)力等。支撐內(nèi)力、錨桿拉力為板式圍護體系一、二級監(jiān)測等級必測項目，三級監(jiān)測等級選測項目。圍護墻內(nèi)力、圍檁內(nèi)力為板式圍護體系一級監(jiān)測等級必測項目，二級監(jiān)測等級選測項目。立柱內(nèi)力為板式圍護體系一、二級監(jiān)測等級選測項目，主要用于逆作法施工。圍護體系內(nèi)力監(jiān)測二、儀器設(shè)備1、監(jiān)測傳感器常用監(jiān)測傳感器

鋼弦式傳感器基本工作原理鋼弦式傳感器利用鋼弦的振動頻率將物理量變?yōu)殡娏?，再通過二次測量儀表(頻率計)將頻率的變化反映出來。

圍護體系內(nèi)力監(jiān)測二、儀器設(shè)備鋼弦式傳感器物理計算公式：

式中P—待測物理量；

K—與待測物理量相匹配的標定系數(shù)；

—測試頻率（Hz）；

—初始頻率（Hz）。圍護體系內(nèi)力監(jiān)測二、儀器設(shè)備2、測試儀器頻率儀。

ZXY-2型頻率讀數(shù)儀圍護體系內(nèi)力監(jiān)測二、儀器設(shè)備鋼筋計

埋入式應(yīng)變計表面應(yīng)變計軸力計孔隙水壓力計土壓力盒圍護體系內(nèi)力監(jiān)測三、傳感器適用范圍1、支撐內(nèi)力

1）鋼筋混凝土支撐

鋼筋計，通過鋼筋與混凝土共同工作、變形協(xié)調(diào)條件反算支撐的軸力。

2）鋼支撐軸力計表面應(yīng)變計

通過量測到的應(yīng)變再計算支撐軸力。2、圍檁內(nèi)力鋼筋混凝土圍檁(鋼筋計)

鋼圍檁(表面應(yīng)變計)圍護體體系內(nèi)內(nèi)力監(jiān)監(jiān)測三、傳傳感器器適用用范圍圍3、立柱柱內(nèi)力力鋼筋計計，主主要用用于逆逆作法法施工工4、圍護護墻內(nèi)內(nèi)力鋼筋計計圍護體體系內(nèi)內(nèi)力監(jiān)監(jiān)測四、計計算軸向受受力：：對鋼筋筋混凝凝土桿桿件(鋼筋與與混凝凝土共共同工工作、、變形形協(xié)調(diào)調(diào)條件件)：圍護體系系內(nèi)力監(jiān)監(jiān)測四、計算算1、支撐軸軸力計算算鋼筋混凝凝土支撐撐軸力計計算:式中：—支撐軸力力(kN)；—鋼筋應(yīng)力力(kN/mm2)；—鋼筋計監(jiān)監(jiān)測平均均應(yīng)力(kN/mm2)；—第j個鋼筋計計標定系系數(shù)（kN/Hz2）；圍護體系系內(nèi)力監(jiān)監(jiān)測四、計算算1、支撐軸軸力計算算式中：—第j個鋼筋計計監(jiān)測頻頻率(Hz)；—第j個鋼筋計計安裝后后的初始始頻率(Hz)；—第j個鋼筋計計截面積積(mm2)；—混凝土彈彈性模量量(kN/mm2)；—鋼筋彈性性模量(kN/mm2)；—混凝土截截面積(mm2)；AC=Ab-ASAb—支撐截面面積(mm2)；—鋼筋總截截面積(mm2)。圍護體系系內(nèi)力監(jiān)監(jiān)測四、計算算1、支撐軸軸力計算算鋼支撐軸軸力計算算：軸力計：：表面應(yīng)變變計：圍護體系系內(nèi)力監(jiān)監(jiān)測四、計算算2、圍護墻內(nèi)內(nèi)力計算算同鋼筋混混凝土支支撐軸力力計算3、立柱內(nèi)內(nèi)力計算算同鋼筋混混凝土支支撐軸力力計算4、圍檁內(nèi)內(nèi)力計算算鋼筋混凝凝土圍檁檁同鋼筋筋混凝土土支撐軸軸力計算算鋼圍檁(表面應(yīng)變變計)同鋼支撐撐軸力計計算(表面應(yīng)變變計)深層側(cè)向向位移監(jiān)監(jiān)測(測斜)一、監(jiān)測測內(nèi)容圍護墻體體和土體體的深層層側(cè)向位位移，一一般用在在地下連連續(xù)墻、、混凝土土灌注樁樁、水泥泥土攪拌拌樁、型型鋼水泥泥土復(fù)合合攪拌樁樁等圍護護形式上上。重力式、、板式圍圍護體系系一、二二級監(jiān)測測等級必測項目目重力式、、板式圍圍護體系系三級監(jiān)監(jiān)測等級級選測項目目深層側(cè)向向位移監(jiān)監(jiān)測(測斜)二、儀器器設(shè)備1、基本原理理通過擺錘錘受重力力作用來來測量探探頭軸線線與鉛垂垂線之間間傾角，，然后后通過三三角關(guān)系系計算垂垂直位置置各點的的水平位位移。當土體產(chǎn)產(chǎn)生位移移時，埋埋入土體體的測斜斜管隨土土體同步步位移，，測斜管管的位移移量即為為土體的的位移量量。深層側(cè)向向位移監(jiān)監(jiān)測(測斜)二、儀器器設(shè)備1、基本原理理深層側(cè)向向位移監(jiān)監(jiān)測(測斜)二、儀器器設(shè)備2、分類及及特點分類：按按測頭傳傳感器不不同，滑滑動電阻阻式、電電阻應(yīng)變變片式、、鋼弦式式及伺服服加速度度計式四四種。較較多采用用的是電電阻應(yīng)變變片式和和伺服加加速度計計式測斜斜儀。特點：電阻應(yīng)變變片式測測斜儀：：優(yōu)點是是產(chǎn)品價價格便宜宜；缺點點是量程程有限，，耐用時時間不長長；伺服加速速度計式式測斜儀儀：優(yōu)點點是精度度高、量量程大和和可靠性性好；缺缺點是伺伺服加速速度計抗抗震性能能較差，，當測頭頭受到?jīng)_沖擊或受受到橫向向振動時時，傳感感器容易易損壞。。深層側(cè)向向位移監(jiān)監(jiān)測(測斜)二、儀器器設(shè)備3、測斜儀儀的組成成1)探頭：裝裝有重力力式測斜斜傳感器器。2)測讀儀：：測讀儀儀是二次次儀表，，需和測測頭配套套使用。。3)電纜：連連接探頭頭和測讀讀儀的電電纜起向向探頭供供給電源源和給測測讀儀傳傳遞監(jiān)測測信號的的作用，，同時也也起到收收放探頭頭和測量量探頭所所在測點點與孔口口距離。。4)測斜管：：測斜管管一般由由塑料管管或鋁合合金管制制成。常常用直徑徑為50～75mm，長度每每節(jié)2～4m，測斜管管內(nèi)有兩兩對相互互垂直的的縱向?qū)?dǎo)槽。測測量時，，測頭導(dǎo)導(dǎo)輪在導(dǎo)導(dǎo)槽內(nèi)可可上下自自由滑動動。深層側(cè)向向位移監(jiān)監(jiān)測(測斜)二、儀器器設(shè)備測斜管測測斜儀儀深層側(cè)向向位移監(jiān)監(jiān)測(測斜)三、測試試方法測斜管應(yīng)應(yīng)在工程程開挖前前15～30d埋設(shè)完畢畢，在開開挖前的的3～5天內(nèi)復(fù)測測2～3次。取其其平均值值作為初初始值，，開始正正式測試試工作。。每次測試試時，將將探頭導(dǎo)導(dǎo)輪對準準與所測測位移方方向一致致的槽口口，緩緩緩放至管管底。待待探頭與與管內(nèi)溫溫度基本本一致、、顯示儀儀讀數(shù)穩(wěn)穩(wěn)定后開開始監(jiān)測測。一一般以管管口作為為確定測測點位置置的基準準點，每每次測試試時管口口基準點點必須是是同一位位置，按按探頭電電纜上的的刻度分分劃，均均速提升升。每隔500mm讀數(shù)一次次，并做做記錄。。待探頭頭提升至至管口處處。旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)180°°后，再按按上述方方法量測測，以消消除測斜斜儀自身身的誤差差。深層側(cè)側(cè)向位位移監(jiān)監(jiān)測(測斜)四、測測試數(shù)數(shù)據(jù)處處理通常使使用的的活動動式測測斜儀儀采用用帶導(dǎo)導(dǎo)輪的的測斜斜探頭頭，探探頭兩兩對導(dǎo)導(dǎo)輪間間距500mm，以兩兩對導(dǎo)導(dǎo)輪之之間的的間距距為一一個測測段。。每一一測段段上、、下導(dǎo)導(dǎo)輪間間相對對水平平偏差差量可可通過過下式式計算算得到到：式中：：—上、下下導(dǎo)輪輪間距距；—探頭敏敏感軸軸與重重力軸軸夾角角。深層側(cè)側(cè)向位位移監(jiān)監(jiān)測(測斜)四、測測試數(shù)數(shù)據(jù)處處理測段n相對于于起始始點的的水平平偏差差量，，由從從起始始點起起連續(xù)續(xù)測試試得到到的的累累計而而成，，即式中：：—起始測測段的的水平平偏差差量(mm)；—測點n相對于于起始始點的的水平平偏差差量(mm)。深層側(cè)側(cè)向位位移監(jiān)監(jiān)測(測斜)四、測測試數(shù)數(shù)據(jù)處處理測斜管管本次次水平平位移移曲線線:測斜管管累計計水平平位移移曲線線:以底部部為起起算點點：以頂部部為起起算點點：深層側(cè)側(cè)向位位移監(jiān)監(jiān)測(測斜)四、測測試數(shù)數(shù)據(jù)處處理實際計計算：：讀數(shù)儀儀顯示示的數(shù)數(shù)值一一般已已經(jīng)是是經(jīng)計計算轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化而而成的的水平平量量，因因此只只需按按儀器器使用用說明明書中中告知知的計計算式式計算算即可可，不不同產(chǎn)產(chǎn)家生生產(chǎn)的的測斜斜儀其其計算算公式式各不不相同同。深層側(cè)側(cè)向位位移監(jiān)監(jiān)測(測斜)五、注注意事事項測斜管管中有有一對對槽口口應(yīng)自自上而而下始始終垂垂直于于基坑坑邊線線，若若因施施工原原因致致使槽槽口轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向而而不垂垂直于于基坑坑邊線線，則則須對對兩對對槽口口進行行測試試，然然后在在同一一深度度取矢矢量和和。測點間間距應(yīng)應(yīng)為0.5m，以使使導(dǎo)輪輪位置置能自自始至至終重重合相相連，，而不不宜取取1.0m測點間間距，，導(dǎo)致致測試試結(jié)果果偏離離。地下水水位監(jiān)監(jiān)測一、監(jiān)監(jiān)測內(nèi)內(nèi)容坑內(nèi)、、坑外外水位位監(jiān)測測。監(jiān)測目目的：：通過坑坑內(nèi)水水位觀觀測可可以檢檢驗降降水方方案的的實際際效果果，如如降水水速率率和降降水深深度；；通過坑坑外水水位觀觀測可可以控控制基基坑工工程施施工降降水對對周圍圍地下下水位位下降降的影影響范范圍和和程度度，防防止基基坑工工程施施工中中的水水土流流失；；同時時也可可以了了解圍圍護墻墻的止止水（（隔水水）效效果。。坑外水水位監(jiān)監(jiān)測為為基坑坑監(jiān)測測必測項項目。地下水水位監(jiān)監(jiān)測二、儀儀器設(shè)設(shè)備水位管管(地下埋埋入材材料)；鋼尺水水位計計(地表測測試儀儀器)：由探頭頭、鋼鋼尺電電纜、、接收收系統(tǒng)統(tǒng)、繞繞線架架等部部分組組成；；管口水水準測測量：：由水準準儀、、標尺尺、腳腳架、、尺墊墊等組組成。。地下水位監(jiān)監(jiān)測二、儀器設(shè)設(shè)備水位管水水位位計水水準儀儀地下水位監(jiān)監(jiān)測三、測試方方法先用水位計計測出水位位管內(nèi)水面面距管口的的距離，然然后用水準準測量的方方法測出水水位管管口口絕對高程程，最后通通過計算得得到水位管管內(nèi)水面的的絕對高程程。地下水位監(jiān)監(jiān)測四、測試數(shù)數(shù)據(jù)計算水位管內(nèi)水水面應(yīng)以絕絕對高程表表示：式中：—水位管內(nèi)水水面絕對高高程(m)；—水位管管口口絕對高程程(m)；—水位管內(nèi)水水面距管口口的距離(m)。地下水位監(jiān)監(jiān)測四、測試數(shù)數(shù)據(jù)計算本次變化和和累計水位位變化式中：—第i次水位絕對對高程(m)；—第i-1次水位絕對對高程(m)；—水位初始絕絕對高程(m)；—累計水位差差(m)。土體分層垂垂直位移監(jiān)監(jiān)測一、監(jiān)測內(nèi)內(nèi)容坑內(nèi)、外土土體深層垂垂直位移坑內(nèi)土體深深層垂直位位移亦稱坑坑內(nèi)土體回回彈或坑底底隆起?；拥撞柯÷∑鹪颍海夯釉陂_挖挖后由于上上部土體開開挖卸載，，深層土體體應(yīng)力釋放放向上隆起起；另外，，由于基坑坑內(nèi)土體開開挖后，支支護內(nèi)外的的壓力差使使其底部產(chǎn)產(chǎn)生側(cè)向位位移，導(dǎo)致致靠近圍護護結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)側(cè)的土體向向上隆起，，嚴重者產(chǎn)產(chǎn)生塑性破破壞。土體分層垂垂直位移監(jiān)監(jiān)測為重力力式圍護體體系一、二二級監(jiān)測等等級、板式式圍護體系系一級監(jiān)測測等級選測項目。土體分層垂垂直位移監(jiān)監(jiān)測二、儀器設(shè)設(shè)備埋入地下的的材料部分分由沉降導(dǎo)管管、底蓋和和沉降磁環(huán)環(huán)等組成；；分層沉降儀儀(地面測試儀儀器)由測頭、測測量電纜、、接收系統(tǒng)統(tǒng)和繞線盤盤等組成；；管口水準測測量由水準儀、、標尺、腳腳架、尺墊墊等組成。。土體分層垂垂直位移監(jiān)監(jiān)測二、儀器設(shè)設(shè)備沉降管與磁磁環(huán)水水準儀分分層沉降降儀土體分層垂垂直位移監(jiān)監(jiān)測三、測試方方法先用水準儀儀測出沉降降管的管口口高程然后將分層層沉降儀的的探頭緩緩緩放入沉降降管中，當當接收儀發(fā)發(fā)生蜂鳴時時，就是磁磁環(huán)的位置置。捕捉響響第一聲時時測量電纜纜在管口處處的深度尺尺寸。這樣樣由上向下下地測量到到孔底，這這稱為進程測讀?；厥諟y量電電纜時，測測頭再次通通過土層中中的磁環(huán)，，接收系統(tǒng)統(tǒng)的蜂鳴器器會再次發(fā)發(fā)出蜂鳴聲聲。此時讀讀出測量電電纜在管口口處的深度度尺寸，如如此測量到到孔口，稱稱為回程測讀。磁環(huán)距管口口深度取進進、回程測測讀數(shù)平均均數(shù)。土體分層垂垂直位移監(jiān)監(jiān)測四、測試數(shù)數(shù)據(jù)計算分層沉降標標（磁環(huán)））位置以絕絕對高程表表示：式中：—分層沉降標標（磁環(huán)））絕對高程程(m)；—沉降管管口口絕對高程程(m)；—分層沉降標標（磁環(huán)））距管口的的距離(m)。土體分層垂垂直位移監(jiān)監(jiān)測四、測試數(shù)數(shù)據(jù)計算本次垂直位位移量和累累計垂直位位移量：式中：—第i次磁環(huán)絕對對高程(m)；—第i-1次磁環(huán)絕對對高程(m)；—磁環(huán)初始絕絕對高程(m)；—本次垂直位位移(mm)；—累計垂直位位移(mm)?？紫端畨毫αΡO(jiān)測一、監(jiān)測內(nèi)內(nèi)容用于量測基基坑工程坑坑外不同深深度土的孔孔隙水壓力力監(jiān)測目的由于飽和土土受荷載后后首先產(chǎn)生生的是孔隙隙水壓力的的變化，隨隨后才是顆顆粒的固結(jié)結(jié)變形，孔孔隙水壓力力的變化是是土體運動動的前兆。。結(jié)合土壓力力監(jiān)測，可可以進行土土體有效應(yīng)應(yīng)力分析，，作為土體體穩(wěn)定計算算的依據(jù)；；不同深度度孔隙水壓壓力監(jiān)測可可以為圍護護墻后水、、土壓力分分算提供設(shè)設(shè)計依據(jù)。?？紫端畨毫αΡO(jiān)測為重重力式圍護護體系一、、二級監(jiān)測測等級、板板式圍護體體系一級監(jiān)監(jiān)測等級選測項目?？紫端畨毫αΡO(jiān)測二、儀器設(shè)設(shè)備孔隙水壓力力計主要有鋼弦弦式(常用形式)、氣壓式等幾種種孔壓計孔隙水壓力計組組成:濾頭(由透水石、開孔孔鋼管組成，主主要起隔斷土壓壓的作用)；傳感部分。數(shù)顯頻率儀?？紫端畨毫ΡO(jiān)測測三、測試方法用數(shù)顯頻率儀測測讀、記錄孔隙隙水壓力計頻率率四、測試數(shù)據(jù)計計算式中：—孔隙水壓力（kPa）；—標定系數(shù)（kPa/Hz2）；—測試頻率（Hz）；—初始頻率（Hz）。土壓力監(jiān)測一、監(jiān)測內(nèi)容主要用于量測圍圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)、外外側(cè)的土壓力監(jiān)測目的結(jié)合孔隙水壓力力監(jiān)測，可以進進行土體有效應(yīng)應(yīng)力分析，作為為土體穩(wěn)定計算算的依據(jù)；不同同深度土壓力監(jiān)監(jiān)測可以為圍護護墻后水、土壓壓力分算提供設(shè)設(shè)計依據(jù)。土壓力監(jiān)測為板板式圍護體系一一、二級監(jiān)測等等級選測項目。土壓力監(jiān)測二、儀器設(shè)備土壓力計（盒）主要有鋼弦式(常用形式)、差動電阻式、電電阻應(yīng)變式等土壓力盒又有單膜膜和雙膜兩類，單單膜一般用于測量量界面土壓力；雙雙膜一般用于測量量自由土體土壓力力。數(shù)顯頻率儀。土壓力監(jiān)測三、測試方法用數(shù)顯頻率儀測讀讀、記錄土壓力計計頻率四、測試數(shù)據(jù)計算算式中：—土壓力（kPa）；—標定系數(shù)（kPa/Hz2）；—測試頻率（Hz）；—初始頻率（Hz）。自動化監(jiān)測一、監(jiān)測內(nèi)容沉降、墻身應(yīng)力、、水/土壓力和支撐軸力力等二、儀器設(shè)備1、墻身應(yīng)力、水/土壓力和支撐軸力力自動數(shù)據(jù)采集設(shè)備備(如：澳大利利亞Datataker公司生產(chǎn)的的Geologger515型數(shù)據(jù)采集集器)、常規(guī)儀器器(如：鋼筋應(yīng)應(yīng)力計、軸軸力計、孔孔壓計、土土壓計)、電腦、專專門編制的的數(shù)據(jù)采集集和處理軟軟件等。DT515型數(shù)據(jù)自動動采集數(shù)據(jù)采集器器的現(xiàn)場安安裝自動化監(jiān)測測二、儀器設(shè)設(shè)備2、沉降監(jiān)測測(靜力水準法法)靜立水準法法：利用靜靜止的液面面?zhèn)鬟f高程程的一種方方法。設(shè)備：自動動數(shù)據(jù)采集集設(shè)備(如：澳大利利亞Datataker公司生產(chǎn)的Geologger515型數(shù)據(jù)采集集器)、靜力水準準自動沉降降監(jiān)測系統(tǒng)、、電腦、專專門編制的的數(shù)據(jù)管理理軟件等。。自動化監(jiān)測測二、儀器設(shè)設(shè)備2、沉降監(jiān)測測靜力水準儀儀工作原理理“連通管””原理,即兩端開口口的U型管，兩端端的液位由由于大氣壓壓力的作用用而始終保保持在同一一高度。自動化監(jiān)測測二、儀器設(shè)設(shè)備2、沉降監(jiān)測測靜力水準儀儀工作原理理圖a：水面在兩兩管中處于于同一刻度度處，液位位（水面））刻度“1”處。圖b：若連通管管中的右管管（R）所處之處處發(fā)生沉降降，而左管管（L）仍處在原原位（高程程未變），，則會出現(xiàn)現(xiàn)下述情況況：1)左管中液位位不變，液液面仍在刻刻度“1”處。2)右管中的液液位仍保持持與左管在在同一高度度（這是““連通管””的特點，，也是大氣氣壓力作用用的結(jié)果）），但由于于右管整體體向下（沉沉降），所所以右管中中液面所處處的刻度發(fā)發(fā)生變化，，如變化到到刻度“1.5”處。3)這時左右兩兩管的高差差ΔH=L-R=1-1.5=-0.5刻度單位，，負值表示示右管