城市地下工程监测与信息反馈技术.pptppt课件.ppt

1、城市地下工程监测与反馈技术中铁隧道集团有限公司 刘招伟2006年3月一.城市地下工程主要特点与施工方法简介二.施工监测的意义与的目三.主要监测项目四.控制基准的确定五.施工监测组织与实施六.主要监测项目实施方法七.信息反馈八.过大变形的工程措施九.现代化自动监测内容十.监测工程实例内容简介一 城市地下工程主要特点与施工方法1.地下工程的主要特点地质条件差周边环境复杂 结构埋深浅、与临近结构相互影响 围岩稳定性难于判断 2.地下工程的主要施工方法 随着施工技术的不断进步和发展，地下工程开的施工方法越来越丰富，根据地质条件、周边环境条件、机械设备配备等情况，城市地下工程施工方法一般可分为三大类，即

2、：明挖、暗挖及沉管法。具体分类见下图。二 监测的意义与目的1.监测的意义 在岩土中修建地下工程，由于对地下工程设计合理性进行理论分析牵涉问题很多，比较困难，其主要原因是：(1)岩土的复杂性，(2)施工方法难以模拟性，(3)围岩与支护（围护）结构相互作用的复杂性。同时考虑城市地下工程的特点，地质条件差、周围环境一般比较复杂，因此有必要通过信息化施工，及时了解施工过程中围岩与支护结构的状态，并及时反馈到设计与施工中去，以确保地下工程施工和周围建（构）筑物安全。作为信息化施工的最基础工作，监测显得非常重要。2.城市地下工程监测的主要目的通过监测了解地层在施工过程中的动态变化，明确工程施工对地层的影响

3、程度及可能产生失稳的薄弱环节。通过监测了解支护结构及周边建（构）筑物的变形及受力状况，并对其安全稳定性进行评价。通过监测了解施工方法的实际效果，并对其进行适用性评价。及时反馈信息，调整相应的开挖、支护参数；通过监测，收集数据，为以后的工程设计、施工及规范修改提供参考和积累经验。三 主要监测项目1.监测项目分类 （1）从考虑地下工程结构稳定及施工对环境影响出发，地下工程主要监测项目可以分成三类：第一类是支护结构的变形和应力、应变监测，第二类是支护结构与周围地层（围岩与结构）相互作用监测，第三类是与结构相邻的周边环境的安全监测。（2）根据监测项目对工程的重要程度可分为“必测项目”和“选测项目”两类

4、。城市地下工程施工多数采用浅埋暗挖法、明挖法、盾构法这三类方法,其监测内容见下面表格。浅埋暗挖法工程主要监测项目浅埋暗挖法工程主要监测项目类别类别监测项目监测项目监测仪器监测仪器测点布置测点布置监测频率监测频率应应测测项项目目围岩与支护结构状态围岩与支护结构状态地质素描及拱架支护状态地质素描及拱架支护状态观察观察每一开挖环每一开挖环开挖面距监测断面前后开挖面距监测断面前后2D时时12次次/d开挖面距监测断面前后开挖面距监测断面前后5D时时1次次/2d开挖面距监测断面前后开挖面距监测断面前后5D时时1次次/周周地表、地表建筑、地下管线地表、地表建筑、地下管线及结构物沉降及结构物沉降水准仪和水准尺

5、水准仪和水准尺每每1050m一个断面一个断面拱顶下沉拱顶下沉水准仪和水准尺计水准仪和水准尺计每每530m一个断面，每断面一个断面，每断面13对测点对测点周边净空收敛周边净空收敛收敛计收敛计每每5100m一个断面，每断面一个断面，每断面23测点测点岩体爆破地表质点振动速度岩体爆破地表质点振动速度和噪声和噪声声波仪及测振仪声波仪及测振仪质点振动速度根据结构要求设质点振动速度根据结构要求设点，噪声根据规定的测距设置点，噪声根据规定的测距设置随爆破随时进行随爆破随时进行选选测测项项目目围岩与结构内部位移围岩与结构内部位移多点位移计、测斜仪等多点位移计、测斜仪等选择代表性地段设监测断面，选择代表性地段设

6、监测断面，每断面每断面23个测孔个测孔开挖面距监测断面前后开挖面距监测断面前后2D时时12次次/d开挖面距监测断面前后开挖面距监测断面前后5D时时1次次/2d开挖面距监测断面前后开挖面距监测断面前后5D时时1次次/周周围岩与支护结构间压力围岩与支护结构间压力压力传感器压力传感器选择代表性地段设监测断面，选择代表性地段设监测断面，每断面每断面1020个测点个测点钢筋格栅拱架内力钢筋格栅拱架内力支柱压力或其他测力计支柱压力或其他测力计选择代表性地段设监测断面，选择代表性地段设监测断面，每断面每断面1020个测点。个测点。初期支护、二次衬砌内力及初期支护、二次衬砌内力及表面应力表面应力混凝土内的应变

7、计或应力混凝土内的应变计或应力计计每取代表性地段设监测断面，每取代表性地段设监测断面，每断面每断面1020个测点个测点锚杆内力、抗拔力及表面应锚杆内力、抗拔力及表面应力力锚杆测力计及拉拔器锚杆测力计及拉拔器必要时进行必要时进行盾构法工程主要监测项目盾构法工程主要监测项目 类别类别监测项目监测项目监测仪器监测仪器测点布置测点布置监测频率监测频率必必测测项项目目地表隆沉地表隆沉水准仪和水准尺水准仪和水准尺每每30m一个断面，一个断面，必要时加密必要时加密开挖面距监测断开挖面距监测断面前后面前后20m时时12次次/d开挖面距监测断开挖面距监测断面前后面前后50m时时1次次/2d开挖面距监测断开挖面距

8、监测断面前后面前后50m时时1次次/周周隧道隧道隆沉隆沉每每510m一个断一个断面面选选测测项项目目土体内部位移（垂土体内部位移（垂直和水平位移）直和水平位移）水准仪、测斜仪、水准仪、测斜仪、分层沉降仪分层沉降仪选择代表地段设选择代表地段设监测断面监测断面衬砌环内力与变形衬砌环内力与变形压力计和应变传感压力计和应变传感器器选择代表地段设选择代表地段设监测断面监测断面土层应力土层应力压力计和传感器压力计和传感器选择代表性地段选择代表性地段设监测断面设监测断面明挖法工程主要监测项目明挖法工程主要监测项目（表（表1 1）（上海市工程建设规范地基基础设计规范（DGJ07111999）序序号号监测项目监

9、测项目监测目的监测目的围护结围护结构施工构施工基坑开挖基坑开挖水泥土水泥土围护墙围护墙板式支护板式支护体系体系放坡放坡开挖开挖1围护墙（边坡）顶水平位移围护墙（边坡）顶水平位移了解支护结构的最大水平位移量，必要时调整基坑开挖了解支护结构的最大水平位移量，必要时调整基坑开挖顺序和速度，确保基坑和周围环境的安全；顺序和速度，确保基坑和周围环境的安全；2围护墙（边坡）顶沉降围护墙（边坡）顶沉降了解支护结构的最大沉降量，必要时调整基坑开挖顺序了解支护结构的最大沉降量，必要时调整基坑开挖顺序和速度，确保基坑和周围环境的安全；和速度，确保基坑和周围环境的安全；3立柱沉降立柱沉降4围护墙围护墙水平水平位移位

10、移了解支护结构的最大水平位移量，必要时调整基坑开挖了解支护结构的最大水平位移量，必要时调整基坑开挖顺序和速度，确保基坑和周围环境的安全；顺序和速度，确保基坑和周围环境的安全；5土体深层侧向位移土体深层侧向位移6支撑或锚杆轴力支撑或锚杆轴力了解支撑或锚杆轴力情况，判断支护结构受力安全状况了解支撑或锚杆轴力情况，判断支护结构受力安全状况7基坑内外地下水位基坑内外地下水位隧道开挖降水对周围地下水位下降的影响范围和程度隧道开挖降水对周围地下水位下降的影响范围和程度8孔隙水压力孔隙水压力通过监测孔隙水压力在施工过程中的变化情况，及时为通过监测孔隙水压力在施工过程中的变化情况，及时为开挖、掘进速度等提供可

11、靠依据开挖、掘进速度等提供可靠依据9围护墙体土压力围护墙体土压力监测挡士结构在各种施工工况下的不稳定因素，以便及监测挡士结构在各种施工工况下的不稳定因素，以便及时采取相应的措施保证施工安全时采取相应的措施保证施工安全10坑底隆起（回弹）坑底隆起（回弹）优化施工方案（如挖土速率、底板浇筑时间等）；确保优化施工方案（如挖土速率、底板浇筑时间等）；确保基坑支护结构和周围环境的安全基坑支护结构和周围环境的安全11裂缝监测裂缝监测邻近建筑物邻近建筑物了解施工过程中地表、地下管线、建筑物沉降与倾斜情了解施工过程中地表、地下管线、建筑物沉降与倾斜情况，评估周边环境是否安全况，评估周边环境是否安全12邻近地表

12、邻近地表13邻近建筑物沉降邻近建筑物沉降14邻近地下管线水平、竖向位移邻近地下管线水平、竖向位移 建筑基坑支护技术规程（JGJ1209）规定的基坑侧壁安全等级及重要性系数，以及据此等级确定的基坑监测项目。（表（表2 2）安全等级安全等级一级一级二级二级三级三级破坏后果破坏后果很严重很严重一般一般不严重不严重重要性系数重要性系数。110100090监测项目监测项目支护结构水平位移支护结构水平位移周围建筑物、地下管线变形周围建筑物、地下管线变形地下水位地下水位桩、墙内力桩、墙内力锚杆拉力锚杆拉力支撑轴力支撑轴力立柱变形立柱变形土体分层竖向位移土体分层竖向位移支护结构界面上侧向压力支护结构界面上侧向

13、压力注：1破坏后果系指支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境和地下结构施工影响程度，2有特殊要求的建筑基坑侧壁安全等级可根据具体情况另行确定；3应测；宜测；可测 四 监测控制基准的确定1.控制基准确定原则（1）监测控制基准值应在监测工作实施前，由建设、设计、监理、施工、市政、监测等相关部门共同确定，列入监测方案；（2）有关结构安全的监测控制基准值应满足设计计算中对强度和刚度的要求，一般应小于或等于设计值；（3）有关环境保护的控制基准值，应考虑被保护对象（如建筑物、地下工程、管线等）主管部门所提出的确保其安全和正常使用的要求；（4）监测控制基准值的确定应具有工程施工可行性，在满足安全的前

14、提下，应考虑提高施工速度和减少施工费用；（5）监测控制基准值应满足现行的相关设计、施工法规、规范和规程的要求；（6）对一些目前尚未明确规定控制基准值的监测项目，可参照国内外类似工程的监测资料确定。在监测实施过程中，当某一监测值超过控制基准值时，除了及时报警外，还应与有关部门共同研究分析，必要时可对控制基准值进行调整。2.地表沉降控制基准确定地表沉降控制基准确定方法方法 通常地表沉降控制基准值应通常地表沉降控制基准值应综合考虑地表建筑物、地下综合考虑地表建筑物、地下管线及地层和结构稳定等因管线及地层和结构稳定等因素，分别确定其允许地表沉素，分别确定其允许地表沉降值，并取其中最小值作为降值，并取其

15、中最小值作为控制基准值。控制基准值。（1）按环境保护要求确定最）按环境保护要求确定最大允许地表沉降值大允许地表沉降值1）从考虑地表建筑物安全角）从考虑地表建筑物安全角度确定最大允许地表沉降值度确定最大允许地表沉降值 地下工程施工引起地层的差地下工程施工引起地层的差异沉降所引发的建筑物倾斜，异沉降所引发的建筑物倾斜，则是判断建筑物是否安全的则是判断建筑物是否安全的一个重要标准。根据实际经一个重要标准。根据实际经验总结地层差异沉降与建筑验总结地层差异沉降与建筑物的反应见右表。物的反应见右表。建筑物结构类型建筑物结构类型/L（L为建筑为建筑物长度，物长度，为差为差异沉降）异沉降）建筑物反映建筑物反映

16、一般砖墙承重结构，一般砖墙承重结构，包括有内框架及建包括有内框架及建筑物长与高之比小筑物长与高之比小于于10，有圈梁，有，有圈梁，有基础基础1/150分隔墙和承重墙出现相分隔墙和承重墙出现相当多的裂缝，可能发生当多的裂缝，可能发生结构破坏结构破坏一般钢筋混凝土框一般钢筋混凝土框架结构架结构1/150发生严重变形发生严重变形1/500开始出现裂缝开始出现裂缝高层刚性建筑（箱高层刚性建筑（箱型基础、桩基）型基础、桩基）1/250可观察到建筑物倾斜可观察到建筑物倾斜有桥式行车的单层有桥式行车的单层排架结构的厂房，排架结构的厂房，浅基础或桩基浅基础或桩基1/300桥式行车运转困难，若桥式行车运转困难，

17、若不调整轨面水平方向，不调整轨面水平方向，行车难以运行，分隔墙行车难以运行，分隔墙有裂缝有裂缝有斜撑的框架结构有斜撑的框架结构1/600处于安全极限状态处于安全极限状态对差异沉降反应敏对差异沉降反应敏感的机器基础感的机器基础1/850机器使用可能发生困难，机器使用可能发生困难，处于可运行的极限状态处于可运行的极限状态 从建筑物安全角度分两种情况介绍最大允许地表沉降值的确定方法。地表建筑物基础位于沉降槽一侧 如右图所示，一般来说，浅埋地下工程施工时，在其两侧存在着潜在的破裂面，如果破裂面与地表交点位于建筑内，则应考虑不均匀沉降对建筑物的影响。假设破裂面与地表的交点为地表沉降的不动点，则有：式中，

18、H-工程覆土厚度，h1-开挖高度，D为开挖直径，A-受影响的横截面宽度。不均匀沉降由Peck公式求得：2/2Al 245tan/)(21hHDA)2/)2/(exp()2/exp(22221maxiAilSu 如果令u等于建筑物不均匀沉降的最大允许地表沉降值，而i通常位于边墙所在的铅垂线上（iD/2），于是，按下式计算最大允许地表沉降值。根据建筑物的容许不均匀沉降差计算出的最大允许地表沉降值。如下式：根据建筑物的容许倾斜率计算出的最大允许地表沉降值。如下式：)2/exp(22112maxilliS221m ax12exp(/2)luSlii)2/exp()2/2/exp()2/(2/)2/(e

19、xp()2/(2/exp(2222122221maxDADluDADluS隧道中线地表建筑物基础位于沉降槽中间A.建筑物相邻柱基L小于（等于）沉降槽拐点位置I 由沉降槽曲线可知，在拐点i处，曲线斜率最大，当建筑物位于如图所示时，差异沉降（不均匀沉降）达到最大故以此极限条件下的坡度值一一极限坡度小于相应建筑物允许倾斜值作为限制条件。即：式中：L一一建筑物相邻柱基础间距 f一一建筑物的允许倾斜 S差异沉降值 由极限条件得允许最大沉降差：Sfi，同时，由peck曲线可知，当x=i时，可得出地表下沉的最大斜率：假定建筑物最大允许倾斜与Qmax相等，此时，地表最大允许沉降量：SLfmaxmax61.0S

20、iQ61.0maxfisB.建筑物相邻柱基L大于（等于）沉降槽拐点位置2i 这种情况下，沉降对建筑物的影响引起倾斜，同时基础受弯。当建筑物处于受弯最不利位置，沉降量过大时，可能导至建筑物基础结构的断裂及上部结构压性裂缝的产生。影响基础变形的因素，如受力条件、荷载分布、建筑物等级不尽相同，难以进行分析，这里仅根据建筑物基础的极限应变采用下式计算最大允许沉降值。222)(iiiS（2）从考虑地下管线的安全角度确定最大允许地表沉降值 管线与隧道的位置关系比较复杂，仅以管线与隧道轴线垂直为例进行说明。沉降槽上方的管线变形类似于建筑物地基梁L2i的情况，随着地层的沉降，其受力条件发生转化，这时可视为受垂

21、直均布荷载的梁来考虑。根据结构在正常使用时受到的应力应小于其允许的设计应力这一标准：由：=/E 式中：允许拉应变；允许拉应力；E材料弹性模量；可知，管线在地层沉降时产生的变形应小于（或等于）其允许应力的相应变形范围。即可按下式计算沉降允许值。式中：m计算长度。当管线走向垂直于地下工程纵向时，m=i，S值最小，此时，上式可简化为如下式。22)(mmms22)(iiis（3）从考虑地层及支护结构稳定角度确定最大允许地表沉降值）从考虑地层及支护结构稳定角度确定最大允许地表沉降值 从考虑地层及支护结构稳定性确定最大允许地表沉降值就是从保证施工安全的角度，以地下工程侧壁正上方土体不发生坍塌时允许产生的最

22、大地表沉降值作为控制基准，这时采用“地层梁理论”，诱导出剪应变的方法来确定最大允许地表沉降值。城市地下工程浅埋暗挖法施工经验及国内外的经验均表明，软弱地层浅埋地下工程典型的地表沉降曲线可用Peck公式描述：对Peck公式求导可得沉降曲线的最大斜率计算公式如下（发生在x=i处）：如设定地层的极限剪应变Yp与相等，则：于是得到最大允许地表沉降计算公式如下。即从地下工程施工本身的安全稳定性推求的最大允许地表沉降值为：式中：地层抗剪强度，G地层剪切摸量。Smax一一最大允许地表沉降值；i一一曲线拐点到中心的距离，可通过回归求得；从上面的分析可知，地表沉降控制基准值随工程条件，尤其是周边环境条件而变，目

23、前多数招标文件中笼统的要求地表沉值小于某一数值是不适宜的，应针对具体工程，通过类比和计算相结合的办法找出相应的控制基准值。)2/exp(22maxixSumax61.0Simax61.0SiGYpGiS61.0max2.地下工程支护结构（围岩）稳定控制基准确定方法地下工程支护结构（围岩）稳定控制基准确定方法（1）根据支护结构的稳定性确定）根据支护结构的稳定性确定 对初期支护结构稳定性起决定作用的是结构的抗弯刚度。为对初期支护结构稳定性起决定作用的是结构的抗弯刚度。为研究方便，对隧道参数研究方便，对隧道参数Em、D等进行处理，使其变成无量等进行处理，使其变成无量纲的新参数，如下式。纲的新参数，如

24、下式。式中：式中：ur地层某点位移；地层某点位移；D隧道跨度；隧道跨度；EI支护结构抗弯刚度；支护结构抗弯刚度；Em围岩（地层）的变形系数；围岩（地层）的变形系数；R隧道的等效半径。隧道的等效半径。根据设计，绘制围岩位移根据设计，绘制围岩位移支护刚度曲线，为了便于现支护刚度曲线，为了便于现场监测进行验证，仅取隧道拱顶位移场监测进行验证，仅取隧道拱顶位移A、起拱线位移、起拱线位移B两条两条曲线，并在图上绘制曲线，并在图上绘制u=u（直线（直线C），如图所示。从图中），如图所示。从图中可看：围岩位移可看：围岩位移支护刚度曲线存在一个明显的拐点，如支护刚度曲线存在一个明显的拐点，如果围岩控制位移较小

25、，果围岩控制位移较小，C与与A、B相交在拐点左侧，要达到相交在拐点左侧，要达到控制围岩位移的目的，必然支护刚度要求很大，而控制围岩位移的目的，必然支护刚度要求很大，而C与与A、B相交在拐点右侧，随着支护刚度的减小，围岩位移迅速增相交在拐点右侧，随着支护刚度的减小，围岩位移迅速增大，交点在拐点附近，则既让围岩产生一定的位移，又使支大，交点在拐点附近，则既让围岩产生一定的位移，又使支护结构在较小的刚度条件下安全工作，从而达到经济、安全护结构在较小的刚度条件下安全工作，从而达到经济、安全的目的。因此而的目的。因此而C与与A、B相交在拐点附近最合理，交点对相交在拐点附近最合理，交点对应的支护结构（围岩

26、）位移作为变形的控制值应的支护结构（围岩）位移作为变形的控制值u。Duur)(3REEIGm（2）根据地表沉降控制要求确定）根据地表沉降控制要求确定 城市地下工程多为软弱地层，且埋置深度浅，因此确定支护结构（围岩）允许位城市地下工程多为软弱地层，且埋置深度浅，因此确定支护结构（围岩）允许位移基准值时必须考虑周边环境安全，即要考虑地表沉降要求的影响。移基准值时必须考虑周边环境安全，即要考虑地表沉降要求的影响。1.城市地下工程通过城市建筑群要求地表沉降控制严格时，位移基准值应当控制城市地下工程通过城市建筑群要求地表沉降控制严格时，位移基准值应当控制得尽量小些。得尽量小些。2.山岭隧道对地表沉降没有

27、严格要求，位移基准值可以适当定大些。山岭隧道对地表沉降没有严格要求，位移基准值可以适当定大些。世界各国根据在实践经验基础上，给出了相应的控制基准。但作为城市地下工程世界各国根据在实践经验基础上，给出了相应的控制基准。但作为城市地下工程变形控制基准时，应考虑周边环境的承受能力，通常要考虑地表沉降控制要求确定。变形控制基准时，应考虑周边环境的承受能力，通常要考虑地表沉降控制要求确定。（3）利用现场监测结果和工程经验对预先确定的位移值进行修正）利用现场监测结果和工程经验对预先确定的位移值进行修正 在预先确定位移允许值的条件下，应根据具体工程的现场监测结果和工程经验，在预先确定位移允许值的条件下，应根

28、据具体工程的现场监测结果和工程经验，分析围岩及支护结构的稳定状态及周边环境的安全状况。对预先确定位移允许值进分析围岩及支护结构的稳定状态及周边环境的安全状况。对预先确定位移允许值进行修正，以确保最终确定的位移基准值是安全、经济、合理的。行修正，以确保最终确定的位移基准值是安全、经济、合理的。3.国内外主要监测项目控制基准值（1）暗挖隧道主要监测项目控制基准值 我国铁路隧道采用允许相对位移值的方法。隧道周边任意点的实测相对位移值或用回归分析推算的最终位移值均应小于锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB50086-2001）规定值，即下表所列的数值。覆土厚度（覆土厚度（m）围岩级别围岩级别3000.10

29、.30.20.50.41.20.150.50.41.20.82.00.20.80.61.61.03.0 法国工业部制定的隧道位移基准值如下表（隧道断面50100 m2），可作为初选位移基准的参考值。隧道埋深隧道埋深（m）洞内拱顶容许下沉（洞内拱顶容许下沉（mmmm）地表容许下沉（地表容许下沉（mmmm）硬岩硬岩软岩软岩硬岩硬岩软岩软岩10501020205010202050501002060100200206015030010050050100501002004005007504012020040040120300600 日本“NATM设计施工指南”提出按测得的总位移量值，或根据已测值预计的最

30、终位移值，给出围岩的类别，然后确定与围岩相应的支护系统。下表给出了隧道施工中各类围岩容许收敛值。围岩类别围岩类别净空变化值（净空变化值（mm）单单 线线双双 线线751502575501502550 日本新宇佐美隧道对软弱膨胀性岩体位移基准值的规定如下表所列。地层条件地层条件覆盖层厚度（覆盖层厚度（m）位移基准值（位移基准值（cm）开挖半径（开挖半径（m）变质安山岩等变质安山岩等010053.4510020053.50200以上以上103.60温泉余土温泉余土0100103.50100200153.60200以上以上203.70 我国北京、广州根据地区经验，提出地铁工程施工相应的监测控制基准。

31、北京地铁浅埋暗挖法施工监测控制基准值监测项目监测项目基准值基准值位移平均和最大速度控制值位移平均和最大速度控制值（mm/d）地表沉降地表沉降区间区间30平均：平均：2最大：最大：5车站车站60拱底隆起拱底隆起区间区间10车站车站10拱顶下沉拱顶下沉区间区间60平均：平均：2最大：最大：5车站车站120水平收敛水平收敛区间区间20平均：平均：1最大：最大：3北京地铁盾构法施工监测控制基准值 监测项目监测项目基准值基准值位移平均和最大速度控制值位移平均和最大速度控制值（mm/d）地表沉降地表沉降20平均：平均：1最大：最大：3拱顶下沉拱顶下沉20平均：平均：1最大：最大：3广州地铁施工监测控制基准

32、监测项目监测项目控制范围控制范围控制基准控制基准地表沉降地表沉降、类围岩类围岩30 mm、类围岩类围岩20 mm拱顶下沉拱顶下沉类围岩类围岩50 mm类围岩类围岩30 mm、类围岩类围岩20 mm变形速度变形速度、类围岩类围岩5mm/d、类围岩类围岩3mm/d建筑物倾斜建筑物倾斜全线全线3（2）明挖基坑工程变形控制基准确定 上海市和深圳市基坑设计规程规定将基坑工程按破坏后果和工程复杂程度区分为三个等级，各级基坑变形的设计和控制值见下表基坑工程等级划分及变形制控基准值 工程复杂工程复杂一一级级二二级级三三级级很严重很严重严重严重不严重不严重基坑深度（基坑深度（m）149149地下水埋深（地下水埋

33、深（m）2255软土层厚度（软土层厚度（m）5252基坑边缘与邻近已有建筑浅基础或基坑边缘与邻近已有建筑浅基础或重要管线边缘净距（重要管线边缘净距（m）0.5h0.51.Oh1.Oh监控值监控值设计值设计值监控值监控值设计值设计值上上海海市市墙顶位移（墙顶位移（mm）305060100宜按二级基坑的宜按二级基坑的标准控制，当环标准控制，当环境条件许可时可境条件许可时可适当放宽适当放宽墙体最大位移（墙体最大位移（mm）608090120地表最大沉降（地表最大沉降（mm）305060100最大差异沉降最大差异沉降6/100012/1000深深圳圳市市墙体最大水平墙体最大水平排桩、地下连续墙、排桩、

34、地下连续墙、土钉墙土钉墙0.0025H0.0050H0.0100H位移（位移（m）钢板桩、深层搅拌桩钢板桩、深层搅拌桩一一0.0100H0.0200H 深圳市建设局还对深圳地区建筑深基坑的地下连续墙作了稳定判别标准，见下表。深圳地区深基坑地下连续墙安全性判别标准 注：1.F2上行适用于基坑旁无建筑物或地下管线，下行适用于基坑近旁有建筑物和地下管线。2.F6、F7上、中行与F2同，下行道用于对变形有特别严格的情况。工程建设行业标准建筑基坑工程技术规范（JGJ12-99）规定重力式挡墙最大水平位移的控制值见下表。重力式挡墙最大水平位移控制值墙的纵向长度墙的纵向长度30m3050m50m地地层层条件

35、条件良好地基良好地基（0.0050.01）H（0.0100.015）H0.015H一般地基一般地基（0.0150.02）H（0.020.05）H0.05H软弱地基软弱地基（0.0250.035）H（0.0350.045）H0.045H（3）相邻建筑物的安全与正常使用判别标准 上海地区相邻建筑物的基础倾斜允许值（见下表），可以在工程中参考采用。建筑物地基变形控制基准值和实测变形值 日本浅埋隧道地面建筑物沉降变形控制基准 五.监测组织与实施 1.监测方案编制 监测方案是指导监测实施的主要技术文件。主要包括监测目的和监测项目、监测仪器及安装、数据采集方法、数据分析及施工信息反馈。监测方案的编制应按一

36、下要求进行。监测方案的设计原则 监测项目的确定监测方案的编制监测方案的主要内容编制监测方案的基础资料2.监测的组织与实施监测的前期准备人员组织准备设备及物资准备 现场准备3.监测的实施 监测实施一般可分三阶段进行，即测点布设阶段、监测阶段及资料分析与整理阶段。测点布设传感器的检验和率定监测系统的选择、调试和管理传感器和仪器的选用 监测控制值的确定4.监测资料的整理与分析（1）监测资料的种类 u监测方案 监测方案是贯彻监测工作始终的指导性文件，因而是重要的监测资料之一。工程竣工后，根据监测方案实际施作情况，对原监测方案进行补充和修改。u监测日记 监测日记记载监测实施阶段每日的气象情况、完成的测试

37、项目、现场异常情况、文件收发纪录等。u监测数据 监测数据是监测资料中最基础、最原始的资料，它是日后进行制表、制图、计算分析、编制报表、撰写报告的重要依据。u监测报表 每次测试完成后向委托单位提供的图表，按日期和项目内容编排、装订成册，包括监测日报表，周表报及月报表。u监测报告 监测报告系指对某段时间内或某一监测项目的实施情况的总结，找出某些变化规律，提出建议和措施。每一监测工程都有一个监测总报告，根据工程规模和时间，也可以出中期报告、分报告。u监测工程联系单 联系单是监测部门就监测过程中遇到的技术问题、特殊情况或测试内容、时间变更等，与委托方进行联系或达成协议的书面记载。u监测会议记要 包括监

38、测方案评审会、现场监测工作例会、定期或不定期的专家顾问会议、施工协调会等涉及监测内容的会议记录。（2）误差产生的原因和检验方法1）系统误差 系统误差是因监测方法不正确或限于现场测试环境条件无法消除的因素而造成的。常见的系统误差有固定的和变化的两类。固定的系统误差是在整个监测数据中始终存在着一个符号不变的固定的数字偏差，或对一个数据多次测量中算出平均值之差的偏差，如零点漂移、仪器调试偏差等。如果监测数据的偏差是变化的，就是变化的系统误差，它们可能是有规律的累进变化、周期变化或按其它复杂的规律变化，如温度、湿度等环境条件的变化引起的系统误差。2）过失误差 主要由于测试人员的工作过失所引起的误差，如

39、读错仪表刻度（位数、正负号）、测点与测读数据混淆、记录错误等，造成监测数据不可允许的错误。此类误差数值很大，使测试结果与事实显然不符，必需从测量数据中剔除。3）偶然误差 在测量数据中剔除了过失误差并尽可能地消除和修正了系统误差之后，剩下的主要是偶然误差。引起偶然误差的主要原因有偶然因素，如电源电压波动，对仪表末位读数估读不准确以及环境因素的干扰等。偶然误差带有随机性质，无法从试验方法上加以防止，它们服从正态分布的统计规律，因此又称随机误差。4）检验误差的方法 查找错误数据和分析误差，主要是根据系统误差、过失误差和偶然误差在不同类型监测数据中的分布规律来判断。通常采用人工判断和计算机分析相结合的

40、方法，通过下述两种方法相结合进行检验：对比检验方法 对比检验方法是以仪器监测值的相互关系为基础的传统逻辑分析方法。包括以下两种分析方法。一致性分析 一致性分析是从时间角度检验分析同一测点本次实测值与前次观测值的关系。相关性分析 相关性分析是从空间的角度检验分析，同一测次中该点与前、后、左、右、上、下邻近测点观测值进行对比，然后使用数理统计方法对数据的误差类型作检验，并进行误差分析处理统计检验方法和步骤数据整理：把原始数据通过一定的方法，如按大小的排序，用频率分布的形式把一组数据的分布情况显示出来，进行数据的数字特征计算，离群数据的取舍。数据的方差分析：被测物理量按随机规律受到一种或几种不同因素

41、的影响，通过方差分析的方法处理数据，确定哪些因素或哪种因素对被测物理量的影响最显著。数据的曲线拟合：数据拟合是根据实测的一系列数据，寻找一种能够较好反映数据变化规律和趋势的函数关系式，通常使用最小二乘法进行拟合。3）避免人为误差 由于测试人员的工作过失所引起的误差，如读错仪表刻度（位数、正负号）、测点与测读数据混淆、记录错误等，造成监测数据不可允许的错误。避免人为误差措施主要有加强监测管理，规范监测工作，加强人员培训提高人员素质。在数据处理时，此类误差数值一般很大，必需从测量数据中剔除。4）不完整（或缺损）数据的处理 在监测实施过程中，由于监测仪器被破坏、测点埋设不及时、受施工干扰部分时间段数

42、据没有采集等原因，导致监测数据不完整，以及如拱顶下沉、结构收敛等监测项目在监测点埋设之前部分位移已经发生。避免出现这类情况产生的主要措施：及时埋设测点，加强测点保护，加强监测组织管理，协调好监测与施工之间关系。对不完整数据的处理分析方法，一般有回归分析法和类比法。（3）减小误差的方法及不完整（或缺损）数据的处理1）减小系统误差的方法 根据监测精度要求选择仪器，并考虑仪器的经济性、耐久性及稳定性。如果监测仪器产生的系统误差不能满足监测精度要求，通常采用精度高、稳定性好、耐久性好的仪器来减小系统误差；根据系统误差产生的原因进行修正。2）控制偶然误差的方法 引起偶然误差的主要原因有偶然因素，如电源电

43、压波动，对仪表末位读数估读不准确，以及环境因素的干扰等。因此，对不同的监测项目，具体分析产生偶然误差的原因，在监测实施过程中加强管理，提高监测操作人员的技术水平来控制偶然误差。偶然误差一般服从正态分布，在数据处理过程中，进行数据统计检验。（2）监测数据的整理要求1）数据采集 资料采集应严格按照监测传感器和仪表的原理及监测方案规定的测试方法，坚持长期、连续、定人、定时、定仪器地进行采集，采用专用表格做好数据记录和整理，保留原始资料。每次资料汇总前，测量人、记录人、审核人、整理人签名应齐全，以便各司其职，提高监测人员的责任心。特别是在发现监测数据异常时，应及时进行复测，并加密观测的次数，防止对可能

44、出现的危险情况先兆的误报和漏报。当测量数据用人工录入计算机时，更应进行数据的二次校核，以确保打印出的曲线图表准确无误。2）数据采集质量控制 根据不同原理的仪器和不同的采集方法，采用相应的检查和鉴定手段，包括严格遵守操作规程、定期检查维修监测系统、加强对上岗人员的培训工作等方面的内容。对仪器质量和数据采集质量的控制可从以下方面着手：确定监测基准点的稳定性；定期检验仪器设备；保护好现场测点；严守操作规程；做好误差分析工作。5.监测数据的反馈分析 根据对监测数据分析的时间安排可分为以下三类：实时分析：每天根据监测数据，分析施工对结构和周边环境的影响，发现安全隐患，及时采取措施；实时分析一般采用日报表

45、型式。阶段分析：经过一段时间后，根据大量的监测数据及相关资料等进行综合分析，总结施工对周围地层影响的一般规律，指导下一阶段施工。阶段分析一般采用周报、月报形式，或根据工程施工需要不定期进行，提出指导施工和优化设计的建议。工程竣工后，提交施工总结，对监测数据进行系统分析，分析工程实际变形或应变规律，总结工程施工的经验与教训，为以后的工程设计、施工及规范修改提供参考和积累经验。并可以和计算结果比较，完善计算理论。具体的监测数据的反馈分析方法后面详细阐述。六六 主要监测项目实施方法主要监测项目实施方法1.地表沉降 沉降监测是地下工程监测中最主要的监测项目。在地基加固、基坑、浅埋暗挖法隧道、盾构法隧道

46、等工程的施工过程中都要进行地表沉降监测。（1）监测目的 主要是测定隧道施工引起的地表沉降值，确保结构及周边环境的安全，同时分析隧道施工引起的纵横沉降槽曲线及最大沉降坡度、最小曲率半径和沉降速率等，以评估盾构施工过程中围岩变形状态及施工对周围环境的影响程度。（2）监测仪器 实际工作中，推荐一般采用瑞士WILDLeico公司的NA2002和N3或苏州第一光学仪器厂可以附加测微器的DSZ2。如果需要进行跟踪监测，可采用静力水准仪系统。（3）监测方法 1）水准点的设置 可以利用城市中的永久水准点或工程施工时使用的临时水准点，作为基准点或工作基点。如果附近没有这样的水准点，则应根据现场的具体条件和沉降监

47、测的时间要求埋设专用水准点。水准点的型式和埋设可参照三、四等水准点的要求进行（如图），其数目不少于三个，以便组成水准控制网，对水准点定期进行校核，防止其本身发生变化，以保证沉降监测结果的正确性。水准点应在沉降监测的初次观测之前一个月埋设好。埋设水准点应考虑下列因素：（1）水准点应布设在监测对象的沉降影响范围（包括埋深）以外，保证其坚固稳定；（2）尽量远离道路、铁路、空压机房等，以防受到碾压和振动的影响；（3）力求通视良好，与观测点接近，其距离不宜超过l00m，以保证监测精度；（4）避免将水准点埋设在低洼易积水处。同时为防止土层冻胀的影响，水准点的埋设深度至少要在冰冻线以下0.5m。2）地表沉降

48、测点埋设 用冲击钻在地表钻孔，然后放入长200300mm，直径2030mm的圆头钢筋，四周用水泥砂浆填实。3）地表沉降计算 在条件许可的情况下，尽可能布设导线网，以便进行平差处理，提高观测精度。施工前，由基点通过水准测点监测出地表沉降观测点的初始高程H0，在施工过程中测出的高程为Hn。则高差Hn-H0即为地表沉降值。4）地表沉降分析 包括地表沉降历时规律（如下图所示）、地表沉降历程规律、纵向地表沉降规律、横向地表沉降规律等。分析施工对周边环境的影响程度及影响范围，及与时间及开挖面之间的关系，预测最终地表沉降。2.建筑物监测 建筑物监测包括建筑物沉降监测、建筑物倾斜、建筑物水平位移监测及建筑裂缝

49、监测等。（1）监测目的 在城市地区修建地下工程，往往周围有建筑物。为了保证建筑物的安全，在施工过程中需进行建筑物监测，目的是掌握工程施工期间建筑物的变化情况，以便当建筑物变形过大，及时采取有效的保护加固措施，确保建筑物安全。（2）监测仪器 用于沉降监测水准仪、全站仪、静力水准仪等；建筑物倾斜可以采用水准仪（差异沉降法）、全站仪，垂线坐标仪等，水平可以采用全站仪、经纬仪等，建筑裂缝监测可采用简易方法进行，如贴石膏法金属片固定法等，如果监测精度要求较高可采用测缝计或手持应变计等。（3）监测方法 目前，对于建筑物监测项目主要是沉降与倾斜（通常采用差异沉降法）。下面仅就建筑物沉降及采用差异沉降法进行倾

50、斜监测进行简单介绍。1）水准基点埋设 水准基点的构造、形式以及埋设方法地表沉降。水准基点离监测建筑物的最近允许距离见下表。建筑物建筑物性质性质层次层次水准基点离观测水准基点离观测建筑物的最近容建筑物的最近容许距离（许距离（m）建筑物建筑物性质性质层次层次水准基点离水准基点离观测建筑物观测建筑物的最近容许的最近容许距离（距离（m）民用建民用建筑筑6层以下层以下4030工业厂工业厂房房单层厂房单层厂房401050单层厂房单层厂房502060（有 吊 车（有 吊 车者）者）3070单层厂房单层厂房604080（有 震 动（有 震 动基础）基础）1-钢筋 18观测点2-观测点头部3-建筑物墙式柱4-砼