基坑监测与分析外文翻译资料

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译文

基坑监测与分析

摘要 - 介绍了基坑变形测量的目的和基本要求。从实际情况出发，详细阐述了基坑顶部挡土结构位移测量的观测点设定方法频率和报警值。

关键词 – 围护结构˗位移˗均根方形误差˗报警值

I. 介绍

A. 监测目的

基坑开挖导致土体流失，周边地面应力平衡被破坏。为此，为了保持支护结构的平衡，改变了支护结构与土的力学关系，挡土墙会因为土体和地下水的侧向压力会引起变形。

当深度超过5米或者地质和周围环境条件复杂但深度小于5米时，变形措施将作为一个重要的保障措施[1]。 以变形测量为目的，全面准确地测量变形值，分析变形值与变形因素的关系，解释变形原因，预测安全趋势，评价监测系统。

B. 监测项目

建筑物开挖监测应对监测对象的关键部位进行预测和工程配合，形成一个综合有效的监测系统。 现场监测应包括仪器监测和巡视。

根据7米和10米的边界，深层建筑挖掘分为三个层次。 监测项目在不同层次上有所不同，1级建筑物挖掘是最危险的，监测项目的项目最多。 仪器监测项目应根据基坑工程的实际情况选择[2]。 常规监测项目为顶部水平位移和垂直位移，中间水平位移，底部隆起（在挖掘区域较大且深度较大的情况下，建筑物开挖应根据设计要求和需要进行回弹监测）[3]，孔隙水压力，地下水位，土体分层垂直位移（适用于重要建筑物），土体分层垂直位移应根据设计要求和需要进行 [3]，周边管道变形等等。 特别指定人员应每天检查，主要是目视检查，其支撑和支护结构，施工条件和周围环境。结合某省级11.45m的基坑工程，主要介绍顶板位移监测实施的支护结构。

C. 基本规范

变形测量对技术人员需要较高的专业水平。分析人员应具备岩土工程，结构工程，工程测量等方面的综合知识和丰富经验。这有利于测量技术的实施和发展，实施单位应具备岩土工程和工程测量资质[4]。此外，还应采取第三方监督，以确保客观性和公正性。一旦发生重大安全与环境事件和社会冲突，监测结果是确定责任的重要依据。

由于基坑工程理论不够成熟，施工场地环境中存在各种各样的复杂因素，因此，基坑设计方案能否反映实际情况，只有在施工过程中才能得到验证。现场监测是一种重要的、可靠的验证方法。因此，设计必须在设计阶段提供现场监测的要求。要求不是设计方案，而是设计提供的内容和指标，如测量项目、测量频率和报警值等。只有这样，测量部门才能设计出合理的测量方案。

II. 测量方法和测点设置

A 水平位移测量

在给定方向上的测量水平位移的方法包括准直线法，小角度法，中转投影法等。在任何方向上测量可采用前向交会法，后向交会法，极坐标法等。当观测点与参考点之间的距离较大或两点不可见时，可以采用GPS，三角测量，三边测量，基线等综合测量方法。

当水平位移中使用交会法时，推荐使用三点前向交会。使用角度交点，交角应在60°和120°之间。使用线性交叉点，交叉角应在30°和150°之间。

该项目采用极坐标测量方法。在使用极坐标法时， 推荐使用双测站和测量长度应使用电磁测距仪。

B垂直位移测量

在垂直位移测量中应采用几何水准法或静水水准法。利用几何水准，每个监测点和基准点应构成闭环或附和水准线。该项目在进行垂直位移监测时，采用了二级几何水平测量的方法。

C监测点设定

变形测量网由参考点，工作参考点和监测点组成。 监测点的设置是直接获得变形值。 基准点是变形测量的基础，具有较高的稳定性，应设置在变形区域外的稳定区域，以保证测量的准确性。 工作基准点用于传递高度和坐标以便于测量。 基准点和工作基准点应该在设备上强制。 监测点的设置必须稳定，结构合理，能反映变形特征。

根据工程规模，基坑深度，支护结构和支护设计，合理设置观测点。观测点应设置在基坑顶部的周边位置，各点之间的距离应在10米到20米之间。 为了更好的满足基坑的安全要求，应以侧壁的上部或中部为监测重点。 变形的敏感部位应设置关键的横断面或应力和位移传感器。 基坑侧面或凸起处的中间必须设置点。

在这种情况下，基坑长114米，宽67米。 该装置在基坑的四个角的外侧有四个监测点，在顶梁顶部有16个垂直和水平位移监测点，以减少小棱镜放置中心的误差。

III. 频率和测量的时间间隔

在基坑施工过程中，应进行变形测量。变形测量的结果反映了建筑物的变形值或变形趋势。因此，首先要对变形测量的基本数据进行认真的检查，在施工前，应独立进行三次精度相同的测量，以保证测量的准确性和可靠性。

测量的时间间隔不是不变的，可以根据变形值进行调整，以保证测量的准确性，反映重要的变形过程。调整应根据基坑类型，环境变化，经验和施工过程进行。当施工速度快时，测量次数应增加。当变形值达到报警值或有事故的某些特征时，测量应是最后一次测量。当测量结果保持稳定时;应减少测量次数。

在该项目中，如果没有异常数据和事故征兆，则可以根据表1确定频率。

表1仪器的监测周期

如果下列情况之一出现，请加强测量，增加频率，并报告施工单位结果。

bull; 达到警报值;

bull; 变形值的大变化值或变形值的快速变化;

bull; 围绕基础，长时间降雨，管道泄漏;

bull; 基坑周围的负荷突然增加或超过极限值;

bull; 支撑和保持结构开裂;

bull; 周围地板下沉或开裂;

bull; 邻近建筑物严重、疯狂或不平均的下沉;

bull; 在基坑底部，出现斜坡支撑和支护结构，管道，渗流或流沙;

bull; 基坑工程事故后施工重组。

IV. 精度

1. 精确指数

根据精度将变形测量分为四个等级，一般采用二级和三级。根据水平位移点和垂直位移纬度的均方误差来划分变形测量精度。获得变形值均方误差的方法很多，但一般方法是根据允许变形值的比例或直接计算。允许变形值的观察误差是允许变形量的1/20。

有关设计和施工规范确定的值或1~2mm（在研究过程中，允许均方根误差为变形的1 / 100~1 / 200） [5]，在允许的范围内，监测体可以安全使用。此外， 每一个周期的观测值都能反映物体的变形。

B. 水平位移测量

挡土结构顶层位移的精度应由表2确定。监测点坐标的均方误差为对应于参考点，是点的均方误差的1/2。当由累积值和变化速度所决定的精度要求不同时，水平位移测量应先根据变化速度报警。

表2水平位移监测所需的精度

C. 垂直位移测量

支护结构顶部垂直位移的精度应由表3确定。台站高程差的平方误差是单站几何水准高程差的均方误差。

表3垂直位移监测所需的精度

V. 监控报警值

在监控期间，应报告实例，包括安全预测，以确保施工的安全。监测报警是变形措施的目的之一，是防止事故，确保基坑及周围环境安全的重要措施。

监测值是监测的前提，也是判断基坑正常、异常和危险状态的重要依据。确定预警值，建立可测定的预警指标体系，是一件严肃而复杂的事情。确定报警值的依据是基坑的设计和保护对象的控制要求。但由于设计理论不成熟，地质环境复杂多变，缺乏认识和经验，经设计、相关规范和有关部门的要求，允许变形值为60~75％。

报警值与累计变形值和变形比有关。累积总变形值反映了当前状态与危险状态的关系，变形率反映了变形速度。变形速度过快是事故的警示。例如，在预测变形趋势时，应以位移值和速度为基础进行变形发展分析。如果累计变形值不是太大，但速度快，则意味着异常和基坑正处于危险状态。 因此，报警值的内容应包括累计变形值和速度。 当其中一个超过允许值时，工人应报警并采取措施或调整施工方法和设计参数。

根据监测方案，支护结构的特点和基坑的等级，确定基坑支护结构的报警值，参见表4.表中的数值参考了专家的建议和相关规范。

位移的累积总变形值包括基坑的相对深度（h）的绝对值和控制值。 基坑相对深度（h）的控制值是相对于基坑深度（h）的变形值。 船队基坑的位移较小，安全性由基坑相对深度（h）的控制值反映出来。 但是，即使深基坑的变形不超过控制值，绝对值也会超过。 因此，累积总变形值由绝对值和控制值中的较小值确定。

表4监测1级基坑和挡土结构的报警值

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