基坑工程监测之周围环境监测和方案编制

受基坑挖土等施工的影响，基坑周围的地层会发生不同程度的变形。如工程位于中心地区，基坑周围密布有建筑物、各种地下管线以及公共道路等市政设施，尤其是工程处在软弱复杂的地层时，因基坑挖土和地下结构施工而引起的地层变形，会对周围环境（建筑物、地下管线等）产生不利影响。因此在进行基坑支护结构监测的同时，还必须对周围的环境进行监测。监测的内容主要有：坑外地形的变形；临近建筑物的沉降和倾斜；地下管线的沉降和位移等。

建筑物和地下管线等监测涉及到工程外部关系，应由具有测量资质的第三方承担，以使监测数据可靠而公正。测量的技术依据应遵循中华人民共和国现行的《城市测量规范》（GJJ 8-85）、《建筑变形测量规程》（JGJ/T 8-97）、《工程测量规范》（GB 50026-93）等。

1．坑外地层变形

基坑工程对周围环境的影响范围大约有1~2倍的基坑开挖深度，因此监测测点就考虑在这个范围内进行布置。对地层变形监测的项目有：地表沉降、土层分层沉降和土体测斜以及地下水位变化等。

（1）地表沉降

地表沉降监测虽然不是直接对建筑物和地下管线进行测量，但它的测试方法简便，可以根据理论预估的沉降分布规律和经验，较全面地进行测点布置，以全面地了解基坑周围地层的变形情况。有利于建筑物和地下管线等进行监测分析。

监测测点的埋设要求是，测点需穿过路面硬层，伸入原状土300mm左右，测点顶部做好保护，避免外力产生人为沉降。图6-200为地表沉降测点埋设示意图。量测仪器采用精密水准仪，以二等水准作为沉降观测的首级控制，高程系可联测城市或地区的高程系，也可以用假设的高程系。基准点应设在通视好，不受施工及其他外界因素影响的地方。基坑开挖前设点，并记录初读数。各测点观测应为闭合或附合路线，水准每站观测高差中误差M0为0.5mm，闭合差FW为

nmm（N为测站数）。

图6-200 地表沉降测点埋设示意

1-盖板；2-20钢筋（打入原状土）

地表沉降测点可以分为纵向和横向。纵向测点是在基坑附近，沿基坑延伸方向布置，测点之间的距离一般为10~20m；横向测点可以选在基坑边长的，垂直基坑方向布置，各测点布置间距为，离基坑越近，测点越密（取1m左右），远一些的地方测点可取2~4m，布置范围约3倍的基坑开挖深度。

每次量测提供各测点本次沉降和累计沉降报表，并绘制纵向和横向的沉降曲线，必要时对沉降变化量大而快的测点绘制沉降速率曲线。

（2）地下水位监测

如果围护结构的截水帷幕质量没有完全达到止水要求，则在基坑内部降水和基坑挖土施工时，有可能使坑外的地下水渗漏到基坑内。渗水的后果会带走土层的颗粒，造成坑外水、土流失。这种水、土流失对周围环境的沉降危害较大。因此进行地下水位监测就是为了预报由于地下水位不正常下降而引起的地层沉陷。

测点布置在需进行监测的建（构）筑物和地下管线附近。水位管埋设深度和透水头部位依据地质资料和工程需要确定，一般埋深10~20m左右，透水部位放在水位管下部。水位管可采用PVC管，在水位管透水头部位用手钻钻眼，外绑铝网或塑料滤网。埋设时，用钻机钻孔，钻至设计埋深，逐节放入PVC水位管，放完后，回填黄砂至透水头以上1m，再用膨润土泥丸封孔至孔口。水位管成孔垂直度要求小于5/10000埋设完成后，应进行24h降水试验，检验成孔的质量。

测试仪器采用电测水位仪，仪器由探头、电缆盘和接收仪组成。仪器的探头沿水位管下放，当碰到水时，上部的接收仪会发生蜂鸣声，通过信号线的尺寸刻度，可直接测得地下水位距管的距离。

2．临近建（构）筑物沉降和倾斜监测

建筑物变形监测主要内容有3项：即建筑物的沉降监测；建筑物的倾斜监测和建筑物的裂缝监测。在实施监测工作和测点布置前，应先对基坑周围的建筑进行周密调查，再布置测点进行监测。

（1）周围建筑物情况调查

对建筑物的调查主要是了解地面建筑物的结构型式、基础型式、建筑层数和层高、平立面形状以及建筑物对不同沉降差的反应。

各类建筑物对差异沉降的承受能力可参阅表6-141和表6-142的规定，确定相应的控制标准。对重要、特殊的建筑结构应作专门的调研，然后决定允许的变形控制标准。

差异沉降和相应建筑物的反应 表6-141

建筑结构类型 1．一般砖墙承重结构，包括有内框架的结构：建筑物长高比小于10； 有圈粱； 天然地基（条形基础） 2．一般钢筋混凝土框架结构 3．高层刚性建筑（箱型基桩、桩基） 4．有桥式行车的单层排架结构的厂房天然地基或桩基 5．有斜撑的框架结构 6．对沉降差反应敏感的机器基础 L为建筑物长度， ()L为差异沉降达1/150 达1/150 达1/500 达1/250 达1/300 达1/600 达1/850 建筑物反应 分隔墙及承重砖墙发生相当多的裂缝可能发生结构性破坏 发生严重变形 开始出现裂缝 可观察到建筑物倾斜 桥式行车运转困难，不调整轨面水平难运行，分隔墙有裂缝 处于安全极限状态 机器使用可能会发生困难，处于可运行的极限状态 注：1．框架结构有多种基础形式，包括：现浇单独基础，现浇条形基础，现浇片筏基础、

现浇箱形基础，装配式单独基础，装配条形基础以及桩基。不同基础形式的框架对沉降差的反应也不同。上表只提出了一般框架结构对差异沉降的反应，因此对重要框架结构在差异沉降下的反应，还要仔细调研其基础形式和使用要求，以确定允许的差异沉降量。

2．各种基础形式的高耸烟囱、化工塔罐、气柜、高炉、塔桅结构（如电视塔）、剧院、会场空旷结构等特别重要的建筑设施要做专门调研，以明确允许差异沉降值。 3．内框架（特别是单排内框架）和底层框架（条形或单独基础）的多层砌体建筑结构，对不均匀沉降很敏感，亦应专门调研。

建筑物的基础倾斜允许值 表6-142

建筑物类别 允许倾斜 H≤24m 多层和高层建筑的整体倾斜 24m＜H≤60m 60m＜H≤100m H＞100m H≤20m 20m＜H≤60m 高耸结构基础的倾斜 60m＜H≤100m 100m＜H≤150m 150m＜H≤200m 200m＜H≤250m 0.004 0.003 0.0025 0.002 0.008 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 在对周围建筑物进行调查时，还应对各个不同时期的建筑物裂缝进行现场踏勘；在基坑施工前，对老的裂缝进行统一编号、测绘、照相，对裂缝变化的日期、部位、长度、宽度等进行详细记录。

（2）建筑物沉降监测

1）根据周围建筑物的调查情况，确定测点布置部位和数量。房屋沉降量测点应布置在墙角、柱身（特别是代表基础及条形基础差异沉降的柱身）、外形突出部位和高低相差较多部位的两侧，测点间距的确定，要尽可能充分反映建筑物各部分的不均匀沉降。

2）沉降观测点标志和埋设：

①钢筋混凝土柱或砌体墙用钢凿在柱子±0.000标高以上100~500mm处凿洞，将直径20mm以上的钢筋或铆钉，制成弯钩形，平向插入洞内，再以1：2水泥砂浆填实。

②钢柱将角钢的一端切成使脊背与柱面成50°~60°的倾斜角，将此端焊在钢柱上；或者将铆钉弯成钩形，将其一端焊在钢柱上。

（3）建筑物沉降观测技术要求

建筑物沉降观测的技术要求同地表沉降观测要求，使用的观测仪器一般也为精密水准仪，按二等水准标准。

每次量测提交建筑物各测点本次沉降和累计沉降报表；对连在一线的建筑物沉降测点绘制沉降曲线；对沉降量变化大又快的测点，应绘制沉降速率曲线。

（4）建筑物倾斜监测

测定建筑物倾斜的方法有两类：一类是直接测定建筑物的倾斜；另一类是通过测量建筑物基础相对沉降的方法来确定建筑物倾斜。下面介绍建筑物倾斜直接观测的方法。

在进行观测之前，首先要在进行倾斜观测的建筑物上设置上、下两点线或上、

中、下三点标志，作为观测点，各点应位于同一垂直视准面内。如图6-201所示，M、N为观测点。如果建筑物发生倾斜，MN将由垂直线变为倾斜线。观测时，经纬仪的位置距离建筑物应大于建筑物的高度，瞄准上部观测点M，用正倒镜法向下投点得N'，如N'与N点不重合，则说明建筑物发生倾斜，以a表示N'、N之间的水平距离，a即建筑物的倾斜值。若以H表示其高度，则倾斜度为：

图6-201 倾斜观测

i=a/H

高层建筑物的倾斜观测，必须分别在互成垂直的两个方向上进行。 通过倾斜观测得到的建筑物倾斜度，同建筑物基础倾斜允许值进行比较，比判别建筑物是否在安全范围内。

（5）建筑物裂缝监测

在基坑施工中，对已详细记录的老的裂缝进行追踪观测，及时掌握裂缝的变化情况，并同时注意在基坑施工中，有无新的裂缝产生，如发现新的裂缝，应及时进行编号、测绘、照相。

裂缝观测方法用厚10mm，宽约50~80mm的石膏板（长度视裂缝大小而定），在裂缝两边固定牢固。当裂缝继续发展时，石膏板也随之开裂，从而观察裂缝继续发展的情况。

3．临近地下管线沉降与位移监测

城市的地下市政管线主要有：煤气管、上水管、电力电缆、电话电缆、雨水管和污水管等。地下管道根据其材性和接头构造可分为刚性管道和柔性管道。其中煤气管和上水管是刚性压力管道，是监测的重点，但电力电缆和重要的通讯电缆也不可忽视。

（1）周围地下管线情况调查

首先向有关部门索取基坑周围地下管线分布图，从中了解基坑周围地下管线的种类、走向和各种管线的管径、壁厚和埋设年代，以及各管线距基坑的距离。然后进行现场踏勘，根据地面的管线露头和必要的探挖，确认管线图提供的管线情况和埋深。必要时还需向有关部门了解管道的详细资料，如管子的材料结构、管节长度和接头构造等。

（2）测点布置和埋设

1）优先考虑煤气管和大口径上水管。它们是刚性压力管，对差异沉降较敏感，接头处是薄弱环节；

2）根据预估的地表沉降曲线，对影响大的管线加密布点，影响小的管线兼顾；

3）测点间距一般为10~15m。最好按每节管的长度布点，能真实反映管线（地基）沉降曲线；

4）测点埋设方式有两种：直接测点和间接测点，直接测点是用抱箍把测点做在管线本身上；间接测点是将测点埋设在管线轴线相对应的地表。直接测点，具有能真实反映管线沉降和位移的优点，但这种测点埋设施工较困难，特别在城市干道下的管线难做直接测点。有时可以采取两种测点相结合的办法，即利用管线在地面的露头作直接测点，再布置一些间接测点；

5）地下管线测点的编号应遵守有关部门的规定，如上海市管线办公室制定的统一编号为煤气管（M），上水管（S），电力电缆（D），电话电缆（H）等。

（3）测试技术要求

1）沉降观测用精密水准仪，按二等水准要求： ①基准点与国家水准点定期进行联测；

②各测点观测为闭合或附合路线，水准每站观测高差误差M0为±5mm，闭合差Fw为Nmm（N为测站数）。

2）水平位移观测用2\"级经纬仪，技术要求如下：

平面位移最弱点观测中误差M（平均）为2.1mm，平面位移最弱点观测变形量中误差M（变）为±3.0mm；

3）为了保证测量观测精度，平面位移和垂直位移监测应建立监测网，由固

定基准点、工作点及监测点组成。

（4）监测资料

1）管线测点沉降、位移观测成果表（本次累计变化量）； 2）时间——沉降、位移曲线，或时间——合位移曲线；

3）上述报表必须及时送交业主、监理和施工总包单位，同时函递管线部门。若日变量出现报警，应当场复测，核实后立即汇报业主及监理并电话通知管线部门。

（5）报警处理

地下管线是城市的生命线，因此对管线的报警值控制比较严格，上海地区的要求是：

当监测中达到下列数据时应及时报警： 1）沉降日变量3mm，或累计10mm； 2）位移日变量3mm，或累计10mm。

实际工程中，地下管线的沉降和位移达到此报警值后，并不一定就破坏，但此时业主、监理、设计、施工总包单位应会同管线部门一起进行分析，商定对策。

监测方案编制

基坑工程监测方案的编制内容如下： 1．工程概况；

2．监测目的及监测项目； 3．各监测项目的测点布置； 4．各种监测测点的埋设方法； 5．测试仪器（测试技术）及精度；

6．监测进度、频率、人员安排和监测资料； 7．监测项目的报警值。

编制监测方案时，要根据工程特点、周围环境情况、各地区有关主管部门的要求，对上述内容详细加以阐述，并取得建设单位和监理单位的认可。工程监测多由有资质的专业单位负责进行。有关监测数据要及时交送有关单位和人员，以便及时研究处理监测中发现的问题。