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德國大使公寓深基坑監測報告

━━━ 邊坡測斜儀監測研究報告

1．前言

1.1 巖土工程現場監測的重要性

巖土工程是指修建在巖體土體中以及其為依托的工程，例如隧道、地下洞室、邊坡、采礦場、壩基、橋梁道路基礎、建筑物基礎等。

一般來說，設計巖土工程前都必須進行工程地質水文地質調查，物理力學參數的測定。由于絕大多數巖土體在形成過程中經歷過造巖運動、構造運動以及非構造運動，其結構構造體系是極其復雜的，物理力學參數很難測定而且不確定。巖土體是非均質、非彈性、非連續并且具有初始應力。因此，無論調查工作多么細致，也不可能完全描述巖土體的結構構造；科學試驗如何精確，也不足以準確測定其物理力學參數。即使作了大量工作，投入了大量資金，取得了比較詳細的地質資料和大量的參數，在設計計算中還必須作各種假設和簡化，這些簡化又可分為兩類，一類是幾何方面的，另一類是物理方面的，在幾何方面的簡化以建立計算剖面和計算模型，在這類簡化中可能失去了天然巖土體在邊界條件方面和空間分布形式方面的客觀信息；在物理方面的簡化首先失去許多巖土體物理力學參數方面的真實性，其次在物理模型或本構關系的描述上與實際巖土體相差千里。

由于巖土材料和結構是自然賦存的、具有很強的不確定性，從而辨識參數（巖土力學參數、地質條件參數等）非唯一、（力學和數學）模型非唯一、決策方法非唯一、施工方案非唯一，這也反映了地下工程系統的運動是目標可接近、信息可補充、方案可完善、關系可協調、思維可多向、認識可深化、軌跡可優化的特點。在勘察、測試和設計的每一個階段都存在不確定性因素，因此巖土工程的設計不可能是最優的，而只能是最合理的。這種合理性只能通過施工期和運行期的監測來保證施工安全，驗證設計合理性并通過信息反饋及時修正設計和施工方法。但遺憾的是目前相當多的工程負責人和技術人員對巖土工程的這一特點認識不足。

影響巖土工程特性的因素可分為兩大類：一類天然因素，即巖土體本身所固有的，稱為固有因素，如工程地質水文地質條件，巖土體的物理力學特性及其參數，初始應力狀態等，人們只能認識它而無法改變它；另一類為工程因素，即修建巖土工程而進行的活動，可稱為人為因素，如工程規模、樞紐布置、開挖方法，支護措施等。人們可以適當地控制這些因素以達到合理地修建巖土工程的目的。依目前科技水平，只要具備需要和資金兩大條件，絕大部分情況下都可從事巖土工程，問題的關鍵是所采取的設計方案和施工方法是否合理，即既安全又經濟。巖土工程有兩種結局，成功或失敗或部分失敗，但成功不等于合理，它可能是過于保守，意味著不必要的浪費。判斷合理性的唯一方法是現場監測。綜上所述，巖土工程的現場監測主要有兩大功能：一是為巖土工程過程提供指導，補充由于不確定性造成的信息短缺和誤差，使得工程順利進行；二是對巖土工程設計進行實際驗證，為今后的巖土工程設計積累資料。

正是由于現場監測的重要性和必要性，新奧法將其列為該法三大組成部分之一，縱觀重大巖土工程及巖土力學的進展，無一不與現場監測成果密切相關。也正是這一原因，我院在多年巖土工程中非常重視監測工作，但以往的監測主要是使用經緯儀對基坑頂部位移進行監測，這種方法在一定程度上雖然可以反映基坑的變形行為，但也有不可克服的確定：一是基坑變形量的變化通常在毫米級，一般經緯儀的精度不滿足要求；二是這種測量方法人為因素干擾較大，立尺、立鏡和現場基準點破壞等；三是基坑邊坡的變形最大值和變形速率最大值并不一定在基坑的頂部，以往的監測方法由于立尺的困難只能對基坑頂部位移進行監測，無法對整個邊坡通高的變形監測，而測斜儀恰好克服了這個局限性。鑒于這些原因，我們引入了基坑邊坡的測斜儀監測方法，并首次在德國大使公寓開始使用，本文將對這次監測試驗結果給出專題報告。

1.2 深基坑工程邊坡監測的重要性

在深基坑開挖的施工過程中，基坑內外的土體將由原來的靜止土壓力狀態向被動和主動土壓力狀態轉變，應力狀態的改變引起土體的變形，即使采取了支護措施，一定數量的變形總是難以避免的。這些變形包括：深基坑坑內土體的隆起；基坑支護結構以及周圍土體的沉降和側向位移。無論哪種位移的量值超出了某種容許的范圍，都將對基坑支護結構和周圍結構與管線造成危害。

深基坑開挖工程往往在繁華的市中心進行，施工場地四周有建筑物和地下管線，基坑開挖所引起的土體變形將直接影響這些建筑物和地下管線的正常狀態，當土體變形過大時會造成鄰近結構和設施的破壞。同時，基坑相鄰的建筑物又相當于較重的集中荷載，基坑周圍的管線常引起地表水的滲漏，這些因素又是導致土體變形加劇的原因。因此，在深基坑施工過程中，只有對基坑支護結構、基坑周圍的土體和相鄰的構筑物進行綜合、系統的監測，才能對工程情況有全面的了解，確保工程順利進行。

對深基坑施工過程進行綜合監測的重要性可綜述如下：

1.2.1驗證支護結構設計，指導基坑開挖和支護結構的施工

當前基坑支護結構設計水平處于半理論半經驗的狀態，土壓力計算大多采用經典的側向土壓力公式，與現場實側值相比較有一定的差異，還沒有成熟的方法計算基坑周圍土體的變形情況。因此，在施工過程中迫切需要知道現場實際的應力和變形情況，與設計時采用值進行比較，必要時對設計方案或施工過程和方法進行修正。

1.2.2保證基坑支護結構和相鄰建筑物的安全

在深基坑開挖與支護工程中，為滿足支護結構及被支護土體的穩定性，首先要防止破壞或極限狀態發生。破壞或極限狀態主要表現為靜力平衡的喪失，或支護結構的構造性破壞。在破壞前，往往會在基坑側向的不同部位上出現較大的變形，或變形速率明顯增大。支護結構和被支護土體的過大位移，將引起鄰近建筑物的傾斜或開裂，鄰近管道的滲漏，有時會引發一連串災難性的后果。如有周密的監測控制，無疑有利于采取應急措施，在很大程度上避免或減輕破壞的后果。

1.2.3總結工程經驗，為完善設計分析提供依據

支護結構的土壓力分布受支護方式、支護結構剛度、施工過程和被支護土類的影響，并直接與側向位移有關，往往是非常復雜的，現行設計分析理論尚未達到成熟的階段，積累完整準確的基坑開挖與支護監測結果，對于總結工程經驗，完善設計分析理論都是十分寶貴。

當前巖土工程市場的競爭日趨激烈，基坑支護工程已經成為微利工程，為了在市場上鞏固我院的份額，就必須減低生產成本，雖然可以加大現場管理力度，但基本生產資料成本不可能降低，唯一有效的方法就是對設計進行合理優化，向最低成本趨進，而設計優化的依據就是通過現場監測，正確的把握土體、結構體、初始應力場的相互作用，達到最小嵌入深度、最小配筋量、最小錨固長度的設計目的，從而達到科學的降低成本。

2．深基坑監測依據

深基坑監測的依據是中華人民共和國建設部1999年9月1日頒發的《建筑基坑支護技術規程》（JGJ 120-99）中第3.8條：

3.8開挖監控

3.8.1基坑開挖前應作出系統的開挖監控方案，監控方案應包括監控目的、監測項目、監控報警值、監測方法及精度要求、監測點的布置、監測周期、工序管理和記錄制度以及信息反饋系統等。

3.8.2監測點的布置應滿足監控要求，從基坑邊緣以外1～2倍開挖深度范圍內的需要保護物體均應作為監控對象。

3.8.3基坑工程監測項目可按表3.8.3選擇。

基坑監測項目表 表3.8.3

基坑側壁安全系數監測項目	一級	二級	三級
支護結構水平位移	應測	應測	應測
周圍建筑物、地下管線變形	應測	應測	宜測
地下水位	應測	宜測	可測
樁、墻內力	應測	宜測	可測
錨桿拉力	應測	宜測	可測
支承軸力	應測	宜測	可測
立柱變形	應測	宜測	可測
土體分層豎向位移	應測	宜測	可測
支護結構界面上側向壓力	宜測	可測	可測

3.8.4位移觀測基準點數量不應少于兩點，且應設在影響范圍以外。

3.8.5監測項目在基坑開挖前應測得初始值，且不應少于兩次。

3.8.6基坑監測項目的監控報警值應根據監測對象的有關規范及支護結構設計要求確定。

3.8.7各項監測的時間間隔可根據施工進程確定。當變形超過有關標準或監測結果變化速率較大時，應加密觀測次數。當有事故征兆時，應連續監測。

3.8.8基坑開挖監測過程中，應根據設計要求提交階段性監測結果報告。工程結束時應提交完整的監測報告，報告內容應包括：

1.工程概況；

2.監測項目和各測點的平面和立面布置圖；

3.采用儀器設備和監測方法；

4.監測數據處理方法和監測結果過程曲線；

5.監測結果評價。

本報告將根據以上部分進行監測和提供監測報告，對于具體監測中所需要的技術參數要求，如果JGJ 120-99中未提供，將參照其他行業和地區基坑支護規范實施。

基坑監測時間間隔按照原中華人民共和國冶金工業部行業規范《建筑基坑工程技術規范》（YB 9258－97）中第19.3.12條規定，結合具體支護形式和工程情況參考實施：

表 19.3.12 現場監測的時間間隔

注：當基坑工程安全等級為三級時，時間間隔可適當增大。

對支護結構監測過程中的預警值，可按照如下規范根據具體工程情況確定：

按照《廣州地區建筑基坑支護技術規定》（1998.6.15.）有：

3.2.6 支護結構設計應考慮其結構水平變形及地下水位變化對周邊環境的水平與豎向變形的影響。應根據周邊環境的重要性，由變形的允許范圍及土層性質等因素確定支護結構的水平變形值。除特殊要求外，支護結構的最大水平位移不宜超過表3.2.6的允許值。

表3.2.6 支護結構最大水平位移允許值

安全等級	支護結構最大水平位移允許值
一級	30mm
二級	60mm
三級	150mm

上海市基坑工程工程設計規程基坑變形監控標準為：

基坑等級	墻頂位移 (cm)	墻體最大位移 (cm)	地面最大沉降 (cm)	最大差異沉降
一級	3	6	3	6/1000
二級	6	9	6	12/1000

深圳地區建設深基坑支護規范SJG05-96中對支護結構最大水平位移允許值規定為：

安全等級	支護結構最大水平位移允許值(mm)
安全等級	排樁、地下連續墻、土釘墻	鋼板樁、深層攪拌樁
一級	0.0025H
二級	0.005H	0.01H
三級	0.01H	0.02H

H－基坑深度(mm)

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