2016届学生毕业设计说明书（论文）正文（测绘工程）学生姓名姜智坤

本 科 毕 业 设 计 (论 文)

青商大厦基坑围护监测方案设计 Design of Foundation Pit Support

Monitoring Scheme for the Youth Chamber

of Commerce Building

学 院： 测绘工程学院 专业班级： 测绘工程专业 测绘122 学生姓名： 姜智坤 学 号： 2011123468 指导教师： 徐德伟（工程师） 赵宝锋（讲师）

2016年6月

淮海工学院本科生毕业设计（论文）诚信承诺书

1.本人郑重承诺所呈交的毕业设计（论文）是我个人在导师的指导下完成并取得的成果，同时严格遵守校、院毕业设计（论文）的规章制度。

2.本人在毕业设计（论文）中引用他人的观点和参考资料均加以注释和说明。

3.本人承诺在毕业设计（论文）选题和研究过程中没有抄袭他人成果和伪造相关数据等行为。

4.在毕业设计（论文）中对侵犯任何方面知识产权的行为，由本人承担相应的法律责任。

毕业设计（论文）作者签名：

年 月 日

毕业设计（论文）中文摘要

青商大厦基坑围护监测方案设计 摘 要：目前，由于勘察、设计或施工不当而引起的基坑支护失效的情况经常发生，给相邻建筑、交通要道市政设施带来了极大的危害。因此，基坑围护结构的监测越来越重要。为保证青商大厦基坑围护结构的安全，对青商大厦的基坑围护结构及其周围情况进行监测，精确反应基坑围护结构的位移变化情况，并作为施工依据。本设计针对青商大厦的基坑围护结构情况及其周围环境变化情况进行设计，主要内容包括基坑围护结构沉降监测和水平位移监测的监测精度、监测网的布设方式、监测网的网型分析以及周围环境的监测，对基准点及监测点的埋设、监测路线的布设、监测仪器的选用、监测数据的处理和分析、工程预算等方面进行设计论证,保证基坑围护结构监测工作有序进行，监测精度满足工程要求。 关键词：基坑围护结构监测；沉降监测；深层水平位移监测；控制网优化；稳定性分析；周围环境监测

毕业设计（论文）外文摘要

Design of Foundation Pit Support Monitoring Scheme for the Youth Chamber of Commerce Building Abstract: At present, caused by investigation, excavation design and improper construction support failure caused by adjacent to the existing phenomenon of damage to buildings, roads, municipal facilities are not uncommon. Therefore, it is more and more important to monitor the building envelope and the surrounding environment in deep foundation pit construction. In order to guarantee the safety of Qing Shang building foundation pit enclosure structure, on the green building enclosure structure of a foundation pit and its surrounding monitoring, accurate response in the engineering construction of bracing structure of foundation pit displacement change situation, and as a basis for construction. This design mainly for green building foundation pit retaining structure and its changes in the surrounding environment of design, design and the design for the green building foundation pit retaining structure situation and changes in the surrounding environment, the main contents include retaining structure of foundation pit settlement monitoring and measuring the horizontal displacement monitoring accuracy, monitoring network layout, network monitoring network analysis and environment monitoring, design and demonstration of the datum point and monitoring point embedding, monitoring line layout, monitoring instrument selection, monitoring data processing and analysis, engineering budget.Finally completed the green commercial building foundation pit support monitoring program design. Keywords: Monitoring of foundation pit retaining structure; Settlement monitoring; Deep horizontal; displacement monitoring; Control network optimization; ability analysis; Environmental monitoring

目 录

1绪论............................................................................................................................. 1 2任务和目的................................................................................................................. 1

2.1任务来源........................................................................................................... 1 2.2工程目的........................................................................................................... 1 3测区概况..................................................................................................................... 2

3.1周围情况........................................................................................................... 2 3.2工程地质条件................................................................................................... 2 4已有资料的收集及利用............................................................................................. 2 5作业依据..................................................................................................................... 3 6沉降监测..................................................................................................................... 3

6.1监测目的........................................................................................................... 3 6.2精度等级........................................................................................................... 4 6.3沉降监测网设计............................................................................................... 4 6.4沉降监测网方案比较....................................................................................... 6 6.5基准点稳定性分析........................................................................................... 7 6.6选点、埋石....................................................................................................... 9 6.7仪器选用......................................................................................................... 10 6.8 施测方法........................................................................................................ 10 6.9观测注意事项................................................................................................. 11 6.10监测周期....................................................................................................... 11 6.11数据处理和分析 ........................................................................................... 12 7水平位移监测........................................................................................................... 15

7.1监测目的......................................................................................................... 15 7.2精度等级......................................................................................................... 15 7.3水平位移监测方法设计................................................................................. 15 7.4监测方法选择................................................................................................. 18 7.5 基准点稳定性分析........................................................................................ 19 7.6选点、埋石..................................................................................................... 20 7.7仪器选用......................................................................................................... 20 7.8施测方法......................................................................................................... 21 7.9观测注意事项................................................................................................. 21 7.10 监测周期.................................................................................................... 21 7.11数据处理和分析 ........................................................................................... 22

8深层水平位移监测................................................................................................... 23

8.1监测目的......................................................................................................... 23 8.2测斜管埋设..................................................................................................... 23 8.3监测仪器......................................................................................................... 24 8.4监测原理......................................................................................................... 25 8.5测量步骤......................................................................................................... 25 9坑外地下水位监测................................................................................................... 26

9.1测点布设......................................................................................................... 26 9.2测点埋设方法................................................................................................. 26 9.3监测仪器......................................................................................................... 27 9.4量测方法......................................................................................................... 27 10周围环境监测......................................................................................................... 28

10.1首次巡视....................................................................................................... 28 10.2安全巡视....................................................................................................... 28 11报警值设定............................................................................................................. 28

11.1报警值的确定原则： ................................................................................... 28 11.2报警值 ........................................................................................................... 28 12监测项目管理......................................................................................................... 29

12.1监测组织机构............................................................................................... 29 12.2监测点保护措施........................................................................................... 29 12.3监测工作保证措施....................................................................................... 29 13工程量计算及成本预算......................................................................................... 30 14监测资料的处理和提交......................................................................................... 31 结 束 语.................................................................................................................. 32 致 谢.......................................................................................................................... 33 参 考 文 献................................................................................................................ 34

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1绪论

城市建设的发展规模伴随着中国经济的高速发展不断扩大，高层建筑以及地下交通工程建设也随之不断发展，与之相关的深基坑技术也在不断地发展。目前，由于勘察、设计或施工不当而引起基坑支护失效的情况经常出现。对建筑、交通市政设施造成破坏。因此，我们需要及时对深基坑围护结构和周围环境进行监测。

我们通过监测基坑围护结构变形的数据，给设计和施工人员提供相应可靠数据，通过分析数据及时发现深基坑施工过程中可能会出现的问题，以便于及时采取准确可靠的安全补救措施。

本文对青商大厦地块基坑围护监测工程进行研究，对青商大厦地块基坑围护监测所采用的仪器和方法进行设计。

2任务和目的

2.1任务来源

本工程由吴江青商投资有限公司建设。本基坑南北采用灌注桩+搅拌桩围护，东西方向采用土钉墙加固的自然放坡围护形式。

本工程基坑项目位于苏州市吴江太湖新城总部经济区，具体位置东临河道、南沿临时道路、西临吴江太湖新城总部经济8号地块、北为空地，较为平坦。本工程基坑周长约400m,基坑面积约为1万m2，二层地下室，基坑开挖最深为12.40m。

2.2工程目的

基坑的实际工作状态与设计预估值常常存在一定差异，有时差异的程度比较大，其主要原因在于以下几个方面：

（1）地质钻探取样所造成的试验误差，难以准确地反映土壤样品的实际情况。由于土壤样品的扰动引起的试验误差。由于场地土的变异性和分散性，地质调查所获得的设计参数很难充分反映整个场地的综合力学性能。

在基坑支护结构设计计算中，假定土体和支护结构的计算模型与实际情况相似。

（2）实际基坑开挖过程中，由于地面荷载的变化，挖掘机的冲击力和意外因素的影响，对围护结构的影响和影响范围很难预测。

（3）开挖过程中，破坏了土体的平衡，使坑和土体隆起或沉降，使管道周围的基坑变形发生，当变形到一定程度时，管道可能会损坏。同时，该项目的建设也将对周边建筑（施工）有一定的影响。

因此，实时掌握基础的状态，保证基坑施工的顺利进行，基坑及周边建筑物、

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管道等环境的安全，必须对周边环境和基坑进行变形监测。

3测区概况

3.1周围情况

基坑周边环境较为单一，四周场地开阔，西侧为吴江太湖新城总部经济8号地块，与本基坑同时开工；东侧为河道，距离约为30米；北侧为空地；南侧为临时道路，距离约为18米；北侧为空地。测区图如图1所示。

图1 测区情况

3.2工程地质条件

青商大厦基坑土层分布大致如下，1层：素填土，厚度1.9～3.8米；2层：淤泥质粘土，厚度约1.1～2.7米；3层：粉质粘土，厚度约2.7～3.4米；4层：粉质粘土，厚度约2.3～2.4米；5层：粉土，厚度约3.9～4.5米。基坑开挖涉及第1层土至第5层土，基坑坑底主要位于第4-5层土中。

4已有资料的收集及利用

本次设计是以青商大厦基坑围护结构为监测对象，通过收集本次基坑围护监测工程的设计方案及相关CAD图形文件，并结合本人在南通同创测绘勘测有限

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公司实习的实习经验，利用已获得的基本资料并结合相关技术规范，完成本次设计。基坑围护结构平面图如下：

图2 基坑围护结构平面图

5作业依据

（1) 《青商大厦基坑围护方案设计》；

（2） 《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009； （3） 《工程测量规范》GB50026-2007； （4） 《建筑变形测量规程》JGJ/T8-2007； （5） 《建筑物沉降观测方法》DGJ32/J18-2006； （6） 《国家三、四等水准测量规范》GB12898-2009； （7） 《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012； （8） 《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002； （9） 《岩土工程勘察规范》GB50021-2001； （10） 《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002； (11) 业主的相关要求。

6沉降监测

6.1监测目的

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通过沉降观测数据，判断基坑及地下室施工期间周边环境及支护结构支撑体系的安全状态，及时提供周边环境信息，可进一步指导施工。

6.2精度等级

本工程室内地坪标高±0.000相当于1985国家高程4.25m，地面整平标高为2.9m（1985国家高程）即设计标高-1.35m，开挖底标高-10.60m～13.75 m，基坑开挖深度为8.25m-12.40m，主要开挖深度为10.25 m。《工程测量规范》 GB50026-2007规定，本次设计基坑监测等级为二级。

《工程测量规范》 GB50026-2007监测等级划分表如下：

表1 变形监测的等级划分及精度要求

等级

垂直位移监测 变形观测点的高程中误差（mm） 0.5

相邻变形观测点的高差中误差（mm） 0.3

水平位移监测 变形观测点的点位中误差（mm）

适用范围

二等 3.0

变形比较敏感的高层建筑、高耸构筑物、工业建筑、古建筑、特大和大型桥梁、大中型坝体、直立岩体、高边坡、重要工程设施、重大地下工程、危害性较大的滑坡工程等

6.3沉降监测网设计

6.3.1沉降监测网方案一

沉降监测点：在围护墙顶两根水平支撑间的跨中部位，以及基坑阳角部位布设沉降监测点，测点间隔5～15m，共布测29个，图3中“Si”为沉降监测点。

观测标志：观测标志采用钻孔镶嵌直径为10mm的膨胀螺栓。螺栓顶面为高程测量立尺点。把每个点用红漆编号。

基准点：三个基准点设置稳定基础上，距离基坑100远处。基准点1到基准点2距离为80m，基准点2到基准点1距离为85m，基准点1至基准点3距离为80m。

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图3 沉降监测网方案一

6.3.2沉降监测网方案二

图4 沉降监测网方案二

沉降监测点和测量标志跟方案一相同。

基准点：基准点设置在基坑外80m外的稳定基础上，基坑施工对其基本无影响，定期联测这四个基准点，以确定其稳定性。

观测路线：本方案是一基准点1开始，沿设计路线进行水准测量，测定其他若干点的高程，最后联测至基准点4上，从基准点2开始，沿路线水准测量，最后联测基准点3上。

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6.4沉降监测网方案比较

我们从精度和经济两方面对以上两种监测网方案进行分析比较，选择最优方案，进行围护结构监测。

（1）精度估算

在经过N个测站测定A、B两水准点的之间的高差，其中第i站高差为hi，则A、B两水准点间的总高差hAB为：

hAB?h1?h2???hN （1）

2设各测站观测高差是精度相同的独立观测值，其方差均为?站，利用协方差

2传播率求得hAB的方差?h为： AB22222 （2） ?h??站??站????站?N?站AB得中误差：

?hAB?N?站 （3） 根据《国家一、二等水准测量规范》GB/T12897-2006以及《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009，我们可知垂直位移监测控制网主要技术指标和垂直位移监测主要技术要求。

表2 垂直位移监测控制网主要技术指标

等级 相邻基准点高差中误差（mm） 二级 ±0.5 测站高差中误差（mm） ±0.15 往返较差、附合或环线闭合差（mm） ±0.30n 相邻基准点高差中误差（mm） 0.4n 由此得测站中误差?站＝0.15mm。

方案一闭合水准路线法设计了2个闭合环，每个环布设测站数10个，通过公式（3）计算：?hAB?6?0.15?0.37mm＝0.47mm。

方案二附合水准路线法设计了8条水准路线，每条水准路线布设测站数6个，通过公式（3）计算：?hAB?6?0.15＝0.37mm。

表3 垂直位移监测主要技术要求

等级

高程中误差 （mm）

二级

±0.5

相邻点高差中误

差（mm）

±0.30

往返较差、附合或环线闭合差（mm）

±0.30

主要监测方法

水准测量

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根据表3可知水准网高程中误差?hAB＝0.5mm。方案二水准网高程中误差

?h＝0.3mm＜方案一水准网高程中误差?h＝0.47mm＜垂直位移监测二等水

ABAB准网中误差?hAB＝0.5mm。

由此我们可知此两种方案均符合规范要求且方案二水准网的精度高于方案一水准网的精度。

（2）工作量

我们通过建网所需条件以及观测工作量大小等方面，选取一些指标来评定监测网方案经济因素。

表4 工作量分析表

经济分析 基准点个数 工作基点个数 监测点个数 测站数

观测路线总长度（km）

方案一 3 0 39 20 3

方案二 4 2 39 32 2.4

由上表可知方案一建网费用较低，观测工程量较低，更为经济合理 综上，方案二精度较高但是所需费用更高，方案一既满足建网精度要求又更为经济合理，所以我们选择方案一闭合水准路线作为我们基坑围护结构的沉降监测的监测网。

6.5基准点稳定性分析

为了检验基准点的稳定性，模拟方案一基准点分布，我们选定一个样例进行分析，对基准点进行往返观测。进行两个周期观测。

图5 基准点往测观测路线 图6 基准点返测观测路线

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表5 第一周期水准路线往返观测记录表

测段

高差（m）

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距离s（Km）

Li?

＋3.246 ＋0.351 ＋1.454

Li??

＋3.241 ＋0.345 ＋1.446

di?Li??Li??

＋5 ＋6 ＋8

didi

25 36 64

pididi?

didiSi1-2 2-3 3-1

0.07 0.08 0.1 2.5

357 450 640 1447

?

表6 第二周期水准路线往返观测记录表

高差（m）

距离s（Km）

测段

Li?

Li??di?Li??Li??

＋8 ＋8 ＋7

didi64 64 49

pididi?didiSi1-2 2-3 3-1

＋3.248 ＋0.356 ＋1.444

＋3.240 ＋0.348 ＋1.437

0.07 0.08 0.1 0.25

914 800 490 1804

?

?，则每一双观测值的真值之差为零： X??X??0（i＝1，2，3?n）设观测值为X iii?两次每个变量的差值： Li??Li?? d i（i＝1，2，3?n） （4）

??X?)?(L??L??)?0?d??d 双观测值的真误差（反号）：（5） ?di?(Xiiiiidi的权倒数： Pdi?Pi （6） 2由双观测值之差求单位权中误差： ?0?limn???pdii?1n2i2n （ 7）

?Li????Li?????0各观测值Li?和Li??的中误差： ?根据观测值求得各测段各期高差中误差：

1 （8） Pi

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表7 各测段各期高差中误差

测段 1-2 2-3 3-1

两期高差中误差（mm）

高差变化量

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?12??22 222?1??2 ?1

3.8 4.3 5.4

?2

4.2 4.8 6.0

?H?d2?d1

＋3 ＋2 －1

5.7 6.4 8.1

11.4 12.8 16.2

表8 基准点稳定性判断及高程改正要求表

序号 1 2 3 4

高差变化量?H?d2?d1

稳定性评定

稳定 较稳定

有沉降的可能性 有沉降

改正 改正 高程改正 不改正 不改正

?H??12

?12??H??12??22?12??22??H?2?12??222?12??22??H注：?i为第i次观测高差中误差，?i?1为第i??次观测高差中误差。

根据上表我们可以发现三个测段?H均??12，这三个基准点均稳定。

6.6选点、埋石

根据《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009，设计基准点及监测点样式以及埋设方案。监测点样式及埋设方式如图7所示，基准点样式如图8所示，基准点埋设方式如图9所示。

图7 监测点样式及埋设方式

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图8 基准点样式 图9 基准点埋设方式

6.7仪器选用

根据本次监测内容及目的要求，结合以上精度分析的结果，此次监测选用莱卡NA720数字水准仪和 3m铟瓦条码尺一对，监测仪器（表9）满足监测精度要求。

表9 监测仪器及技术指标

仪器名称 型号规格 每公里往返测高程精度

放大倍率 补偿器设置精度 补偿工作范围 工作温度 贮藏温度 其他

电子水准仪 LEICIA NA720

2.5mm 20x ﹥0.5″ ﹥=15′ -20?到-50? -20?到-50? 防尘防水规范IP57

6.8 施测方法

6.8.1 观测程序

精密水准测量的观测程序：

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表10 水准测量程序表

测站 往测奇数站 往测偶数站 返测奇数站 返测偶数站

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观测程序 后前前后 前后后前 前后后前 后前前后

6.8.2观测步骤

我们以奇数站为例，绘制观测步骤流程图，如图10所示。偶数站观测，采用步骤相同，但是改观测程序为前后后前。

仪器整平 转动倾斜螺旋使符合水准气泡两端影象分离不得大于2mm。 照准后视点 照准前视点 用下、上视距丝平分水准标尺的相应基本分划读取视距。读数时标尺分划的位数和测微器的第一位数共四个数字要连贯读出。 照准前视点 接着转动倾斜螺旋使气泡影象精密符合，并转动测微螺旋使楔形丝照准基本分划，读分划线三位数与测微器二位数。 照准后视点 用楔形丝照准基本分划并进行读数，然后按下、上视距丝读取视距。同时用楔形丝对准辅助分划进行读数。

图10 奇数站观测步骤流程图

一测站测量结束 6.9观测注意事项

1．为了保证测量的准确性，测量员在测量过程中不允许伪造数据，凑数据。 2．在记录数据的同时还必须检查误差，如发现问题，及时告知观测人员，及时重测。在记录数据时，字迹工整，严禁涂改，及时进行误差检核。

3．在立尺的时候，必须保证圆水准气泡居中，以保证测量精度。 4．测量过程中必须要保证前后目标通视，仪器与前后目标尽量保持在一条直线上。

6.10监测周期

基坑监测应结合施工进度，及时埋设监测点。根据基坑施工的不同阶段，合

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理安排监测频率。根据《建筑基坑工程监测技术规范》及技术设计的监测要求，设计在正常情况下的监测频率：

表11 沉降监测频率表

施工进程

监测项目 竖向位移

开挖深度 （m）

底板浇筑后时

间 （d）

≤5 5～10 ≤7 7～14 14～28 ＞28

1次/2d 1次/1d 1次/2d 1次/3d 1次/5d 1次/10d

(1)在现场施工过程中，我们应该根据具体施工情况，对变形情况较大区域增大监测频率，对变形情况较小区域可适当减小监测频率。

(2)有异常情况时应该加密观测。

(3)施工中应该遵循“动态设计，信息化施工”的原则，及时分析监测数据。对监测过程中发现的问题及时提出改进措施。

6.11数据处理和分析

在观测过程中我们应及时对观测数据进行处理，本次工程是按照国家一、二等水准要求进行观测，以设计的基准点为基准，沿设计的水准路线对各沉降监测点进行观测，计算各沉降监测点的标高。计算公式如下：

本次沉降增量?Si： ?Si?Hi?Hi?1 （9） 本次累积沉降量??S： ??Si??S1??S2????Si （10）

Hi：第i次观测监测点标高 Hi：第i-1次观测监测点标高 ?Si：第i次监测点沉降量

我们同时还需要对每次观测的数据进行平差处理。 平差计算：

① 求待定点最或然高程

高差计算： ?h理??后视读数??前视读数 （11）

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高差闭合差计算： fh??h测?0 （12） 高差闭合差调整：按照测站数 ?i=??nfhfh?ni （13）

按照距离 ?i=??l?li （14）

计算各段观测高差的平差值： hi?hi??i

各待定点高程平差值： Hi?HA?h1?h2???hi （15） ② 精度评定

单位权中误差为： ??v?pv? （16）n?t式中：n为测段数，t为待定水准点的个数 任意高程中误差为： mi??u （17） pi沉降监测用excel进行内业的数据计算处理，将处理后的数据输入excel表格，并绘制的沉降-时间曲线图。我们选择了一个样例数据，绘制成果计算表和沉降曲线图。

表12 沉降监测点位移量样例数据

位移量（mm） 10月28日 11月4日 11月11日 11月18日 11月25日 12月2日 12月9日 12月6日 12月23日

测点S1 0 1.5 4.5 5 5 5.5 4.8 5 5.3

测点S2 0 1.4 4.2 4 3.2 4 2.8 3 4

测点S3 0 1.3 3.5 3.7 3 3.2 2 2.8 2.5

测点S4 0 1.2 3 3.2 3.1 3.3 3 3 3.8

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图11 沉降监测数据处理

图12 基坑围护结构沉降曲线图样例

数据分析：

测量数据平差 观测点稳定性分析 比较相邻两期的最大变形量与最大测量误差（取两倍中误差） 当变形量小于最大误差时，可认为该观测点在这两个周期内没有变动或变动不显著。 对多期变形观测成果，当相邻周期变形量小，但多期呈现出明显的变化趋势时，应视为有变动。 当变形量大于最大误差时，可认为该观测点在这两个周期发生变形。 图13 数据分析流程图

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7水平位移监测

7.1监测目的

通过观测基坑围护结构圈梁顶部水平位移监测点，分析观测数据，通过数据判别基坑支护结构的安全状态，保证施工安全。

7.2精度等级

本次工程的监测对象为乙级建筑，根据《建筑变形测量规程》JGJ/T8-2007规定，本次水平监测精度等级为二级。《建筑变形测量规程》中建筑变形测量的级别、精度指标及其适用范围见表13。

表13 建筑变形测量的级别、精度指标及其适用范围

沉降观测 位移观测 变形测

变形观测点的量级别 观测点测

站高差中点位中误差误差（mm） （mm） 二级

±0.5

±3.0

适用范围

地基基础设计为甲、乙级建筑的变形测量；场地滑坡测量；重要管线的变形测量；地下工程施工及运营中变形测量；大型市政桥梁变形测量等。

7.3水平位移监测方法设计

7.3.1水平位移监方法一

图14 轴线法施测方案图

水平监测点与沉降监测点共用同一点，测量标志相同。

基准点：基准点设置在基坑外80m外的稳定基础上，基坑施工对其基本无影响，定期联测这六个基准点，以确定其稳定性。

工作基点：工作基点布置在基准点与水平位移监测点的轴线上。定期联测基

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准点与工作基点，以保证其稳定性。

观测路线：本方案采用轴线法，轴线法示意图如图14所示。沿基坑的直线边建立一条轴线，在直线边上布设水平位移监测点，将轴线利用全站仪投射到水平位移监测点旁边，测量水平位移监测点到所设轴线的距离。几次测量的差值即为监测点的水平位移量。

图15 轴线法示意图

误差分析：所量取的偏距的精度其估算公式：

22m?m对中?m照准1?m照准2?m折光 （19） d

222 式中： md：偏距精度；m对中 ：仪器对中误差；

m照准1 ：轴线照准误差；m折光：大气折光影响。

则位移量精度的估算公式为：

m?d?2md??2(m对中2?m照准1?m照准2?m折光） （20） 上式（19）中

m对中222的取值分两种情况：1、安置仪器若采用光学对中，当仪

m对中??1mm器经过严格检验和校正后，则对中精度可达到中，则

m对中?0。2、若进行强制对

。

假设基准点与位移点的距离为D，与目标点的距离为D?，望远镜的放大倍

m照准2??60???Dv????。由于目标点一般为固定的标志，轴

率为v，则读数照准误差

线照准误差可视为零。大气折光影响离D的不同而变化。 7.3.2水平位移监测网方法二

m折光具有系统性，对各观测点的影响随距

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水平位移监测点与沉降监测点共用同一点。

基准点：基准点设置在基坑外80m外的稳定基础上，基坑施工对其基本无影响，定期联测这四个基准点，以确定其稳定性。

图16 极坐标法施测方案图

观测方法：本方案采用极坐标法，极坐标法示意图如图16所示。已知基准点AB,通过观测水平角α和β，即可求出各水平位移监测点坐标，通过比较不同时期横纵坐标的变化量，即可求出支护结构水平位移的方向。

图17 极坐标法示意图

误差分析：为保证观测精度满足设计要求，对极坐标法观测做如下精度估计：

Mp?ms??2D?m?? ?2 （21）

方向水平位移中误差计算公式：

m?Xp?2?MD2?cos2??A?B????sin2??A?B????D2?m?2/?2 （22） m?Yp?2?MD2?sin2??A?B????cos2??A?B????D2?m?2/?2? （23）

其中：Mp??.5mm??mm－监测点点位中误差，单位毫米

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m?－测距中误差，单位毫米

D－测距边平距，单位毫米

ms－水平角观测中误差，单位秒

?－常数 ?＝206265，单位秒

估算公式：以测距精度±（2mm＋2pm），采用极坐标观测方式，当测距边平距在小于160米且水平角观测中误差不大于1.8″时，计算得监测点点位中误差Mp??.5mm??mm，即待测监测点之点位中误差即能够达到设计精度之要求。

7.4监测方法选择

我们从精度和现场监测难度两方面对以上两种监测方法进行分析，根据本工程实际情况设计最优监测方案，进行围护结构水平位移监测。

（1）精度估算

由公式（20）可知：轴线法md主要受m对中、

m照准1、m照准2、 m折光的共

同影响。全站仪强制对中，则m仪器?0.1mm。观测环境相同，则m折光?0。我们将公式（20）简化为：

m照准2??60???Dv????

（24）

式中：基准点与位移点的距离为D，与目标点的距离为D?，望远镜的放大倍率为v。

全站仪照准监测点，用小钢尺量取轴线到监测点距离。得到距离d1?4.5mm，

?d2????mm，则水平位移量?d????mm。望远镜放大倍率为30x。轴线到监测点的距离D?15.345m，计算可得：m?d?0.3mm。

设基准点A、B两点连线为x轴，设定坐标A?1,0?，B?16.360,0?。观测数据β：?BAP1 =62°13′58″，?BAP2 = 62°13′34″，D：SAB= 15.360m，分别计算出?xP1，yP1?=（10.05623463，-17.20052168），?x2P，2Py（10.05828749，?=

-17.199556568），计算可得水平位移量?d= 2.3mm，根据极坐标法点位中误差公式（21），方向水平位移中误差计算公式（22）、（23）。计算得mp= 1.51mm。

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表14 水平位移量及精度对比表

监测方法 轴线法 极坐标法

水平位移量?d（mm）

2.5 2.26

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中误差（mm）

0.3 1.51

由表可知，轴线法观测精度高于极坐标法，两种方法m?3mm，均满足本次工程的精度要求。 （2）现场监测难度

轴线法：轴线法外业观测操作过程简单，内业计算量也不大。但是要保证监测点位于基准点之间所连轴线上，观测路线容易受到现场施工的环境的影响。在本次工程中基坑边A－B、C－D、E－F、G－H并不位于同一条直线上，需要加设6个工作基点。工作基点之间还需联测，检核其稳定性。

极坐标法：极坐标法外业监测过程比较复杂，内业计算量大。但是极坐标法不易受到现场施工情况的影响。本次工程视线开阔，在基准点能观测到所有监测点。

（3）最优监测方案

由精度和现场检测难度分析，我们可以发现两种方法各有优劣。根据图2，可以知道本次工程基坑围护结构的平面布置。根据现场情况，在本次工程中我们将两种方法互补结合起来使用。我们对A－H,D－E边上的监测点采用轴线法观测，对B－G、C－F、A－C、E－H边上的监测点采用极坐标法观测。最优监测方案图如图6.4.3所示。

图18 最优监测方案图

7.5 基准点稳定性分析

平面水平位移监测基准点稳定性分析也采用跟沉降监测相同的方法。通过重复观测，计算误差，来检验基准点的稳定。

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7.6选点、埋石

基准点埋设方式如图19所示，基准点样式如图20所示，观测墩样式及布设方式如图21所示，监测点样式及埋设方式跟沉降监测所采用一样。根据施工现场特点，观测点应分布合理设置，标志应稳定、明显，以便客观、全面地反应出基坑的整体变形情况，同时所设观测点代表性要强并便于资料分析。

图19 基准点埋设方式

图20 基准点样式 图21 观测墩样式及埋设方式

7.7仪器选用

根据本次监测内容及目的要求，结合以上精度分析的结果，此次水平位移监测仪器采用尼康DTM-352C一台、小棱镜GMP111一对、三脚架三副。

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表15 全站仪技术指标

仪器名称 型号规格 测角精度 最小显示 测距精度 测程 最小显示

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全站仪 NIKON DTM-352C

5″ 1″/5″/10″ 2mm＋2pm 3000m/3P 1nm

7.8施测方法

基准点分别布设在基坑周围稳定基础上。保证能够通视所有监测点。先利用全站仪进行对基准点导线测量，测角两测回，侧边两测回。选择复核过的基准点，在复核过的基准点1架设全站仪，对全站仪进行对中整平，设置好参数，瞄准后视点基准点2，输入两点坐标，测量各监测点的坐标，以及与基准点1，2连线的的夹角。各测点的不同观测时期的横纵变化量即为水平位移方向。

7.9观测注意事项

①在测量开始和结束时需要对仪器进行检验校正； ②注意外界温度对观测的影响；

③观测时，仪器注意测站的架设位置，避免周围环境影响观测； ④观测应保证基本相同的观测环境；

⑤及时对观测数据处理分析。发现异常情况时，及时提出改正措施。

7.10 监测周期

水平位移监测周期频率表如表16所示。

表16 水平位移监测频率表

施工进程

开挖深度 （m）

底板浇筑后时间

（d）

≤5 5～10 ≤7 7～14 14～28 ＞28

监测项目 水平位移 1次/2d 1次/1d 1次/2d 1次/3d 1次/5d 1次/10d

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7.11数据处理和分析

①数据处理：

对于每次所测得的数据进行如下处理：

本次偏移量为： ?xi?xi?xi?1 （25）

?yi?yi?yi?1 （26）

而总的偏移量计算公式为： ?x??xi （27）

（28） ?y??yi

根据公式，利用excel，进行数据处理。针对此次水平位移监测，制作如下表格（如图22）进行内业的数据计算处理：

图22 水平位移数据处理

我们选取了一个样例，利用样例数据绘制水平位移曲线样例图。

表17 水平位移监测点位移量样例数据

位移量（mm） 10月28日 11月4日 11月11日 11月18日 11月25日 12月2日 12月9日 12月6日 12月23日

测点S1 0 1 3 3.2 4.5 5 6 6.2 6.2

测点S2 0 0.3 0.5 0.7 1 1.2 1.5 2 2.2

测点S3 0 0.2 0.3 0.5 0.4 0.6 1 1.3 1

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图23 基坑水平位移曲线图样例

②数据分析：

数据分析步骤与沉降数据分析步骤一致，见图13。

8深层水平位移监测

设置16根坑外土体测斜管，每根深度约20m，编号为CX01~CX16。深层水平位移监测点布置图如图24所示。

8.1监测目的

通过监测和数据分析，得到墙外土体在各种深度的变化情况。

8.2测斜管埋设

测斜管埋设安装要求如表16所示。

图24 深层水平位移监测点平面布置图

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表18 测斜管埋设安装要求

测斜管安装要求

埋设位置 埋设方法 测斜管材质

具体措施

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坑外土体测斜管埋于基坑止水帷幕外侧的土体中。

用钻机引孔法埋设。钻孔直径100mm，孔深比相应的深搅桩长3m。 测斜管选用内径70mm的PVC管，其外壁有一对凹槽，内壁有二对

相互垂直深3mm的导槽。

测斜管安装方式

测斜管管间用管套衔接，自攻螺丝固定并密封。测斜管的顶底两端头用布料堵塞，盖好管盖；检查测斜管内壁的一组导槽，使其

与围护墙体水平延伸方向基本垂直。

测斜管保护措施

测斜管内注入清水，防止其上浮；测斜管与钻孔壁间的空隙用绿豆砂或与孔体同性土填充密实。管顶部砌筑保护槽并设置保护

盖防护。

8.3监测仪器

本次工程深层水平位移监测使用CX-3C型基坑测斜仪。如图25所示。测斜管的安装与保护示意图如图26所示。

图25 测斜仪、电缆和数据采集仪

图26 测斜管安装与保护示意图

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8.4监测原理

土体产生变形时，测斜管也会同步变化。测斜仪能反应出测斜管与重力线的夹角?i。测斜仪分段长度L的位置偏差?d

?d: ?d?Lsin?i （29）

各点处的水平位置：

D??Lsin?i （30）

各点水平位移：

d?D?d初始 （31）

测斜仪原理图如下。

图27 测斜仪原理

8.5测量步骤

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测斜探头的导向滚轮卡在测斜管内壁导槽上 沿导槽滚动将测斜探头缓慢下至孔底 沿导测量自上而下，沿导槽全长每隔一定距离L测读一次，每次测量保持测头稳定 测量完毕后将测头旋转180°插入同一对导槽 按以上办法重复测量一次，两次测量位于同一位置上 若对数据有疑问，及时复测 图28 测量步骤流程图

9坑外地下水位监测 9.1测点布设

本工程共布设坑外水位观测孔16个，编号为SW01～SW16。

图29 地下水位监测点平面布置图

9.2测点埋设方法

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定位→钻孔→埋设测斜管封死管底（注意光管和花管的比例，花管需埋入渗水层）→绿豆砂和微膨胀粘土填实固定→管口用专用塑料盖保护→测读初始值。

图30 水位管埋设示意图

9.3监测仪器

本次工程使用SWJ90钢尺水位仪进行测量。

图31 钢尺水位仪

9.4量测方法

打开测斜管保护盖子，沿测斜管下放测头直至听到蜂鸣器响，测头接触到地下水面，测读孔口读数。地下水位的变化量为相邻两次测量值之差。

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10周围环境监测 10.1首次巡视

在工程开始之前调查周围环境情况。对周边建筑物有裂缝、和隆起的地方利用工具测量并记录。对有裂缝的地方做好标识。对有问题的地方进行拍照存档。

10.2安全巡视

安全巡视的内容包括：

①周边环境：周边建筑物裂缝、地面裂缝；地面沉陷、隆起等； ②基坑支护：支护结构变形、支护体渗水、漏土及管涌现象。

对第一次巡视过程中发现的裂缝进行再次测量。现场比较两次测量的裂缝宽度。如果发现裂缝发展速率超过预警标准及时通报。填写现场安全巡视表。安全巡视结果作为监测报告的组成部分。

11报警值设定

11.1报警值的确定原则

（1）满足现行的规范规程的要求； （2）满足工程设计的要求；

（3）满足各监测对象的各主管部门提出的要求； （4）满足现行规范、规程的要求；

（5）在保证安全的前提下，综合考虑工程质量和经济等因素。

11.2报警值

设计提供的基坑监测警戒值和报警值如下表：

表19 基坑监测警戒值和报警值表

序号 1 2 3 4 5

监测 项目

圈梁顶、坡顶水平位移 圈梁顶、坡顶竖向沉降 深层位移 周围环境沉降 地下水位

警戒值 日变化量（mm/d）

3 2 3 2 500

累计变化量（mm） 50（南侧40） 25 50 25 1000

注：日变化量持续3天以上达到报警值，需及时报警。

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12监测项目管理

12.1监测组织机构

监测组织机构图如图32所示。

项目部 后勤保障部 技术部 现场测试（外业） 资料整理（内业） 沉降 位移 倾斜 水位 测试数据分析整理 图32 项目组织结构图

12.2监测点保护措施

在基坑施工过程中，监测点的保护是监测及各参建施工单位的重要工作之一，因为它是能否连续、准确、如实的反映基坑的变形情况的关键。现场布置好的监测点用醒目标志标识出来，并在施工过程中加强人员巡查和保护，但在施工的过重中，又难免会发生监测点被破坏的情况，基于此，在测点布设时应充分考虑各测点在施工过程中的使用寿命，预估易受损测点点位，同时布设一组2～3个点作为备用测点，进行初始数据采集，在后期监测工作中对该点进行适当频率的监测，一旦有一个测点损坏可以及时启用同组备用测点，继续后面的监测工作而不影响监测。

12.3监测工作保证措施

（1）为保证质量监测工程中必须严格遵守相关规范要求。 （2）监测仪器在满足设计要求精度的同时还必须经济合理。

（3）严格按照设计方案要求埋设点位。记号必须明显，并详细记录点位埋设位置。注意监测点的保护。

（4）观测人员选用有专业职称并具有相当工作经验的人员。严格按照操作规程进行操作。

（5）监测频率必须根据现场施工情况制定。特殊情况特殊对待，发现险情及时上报并提出解决方案。

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（6）监测数据应记录清晰，计算准确无误。发现异常现象，及时加强观测。 （7）定期对本工程的水准及位移工作基点做联测，提高基准点的准确性。 （8）严格遵守工地现场的文明管理与安全管理规定，佩戴安全帽，并为进入现场人员购买各种保险。

（9）做好与各有关单位的协调配合工作。

（10）监测人员常到现场，确保监测和报告资料提交以及掌握工程动态及时性。

13工程量计算及成本预算

按照《工程勘察设计收费标准》估算费用。整个基坑工程大约耗时4个月左右。基坑开挖耗时两个半月。地下室完工需要一个半月。期间总共监测约70次。

各项目监测费用如下： 1、水平位移监测费用。

表20 水平位移监测经费

项目 观测点材料费 埋设费 水平位移监测观测费

单价 20元/点 1000元/台班 30元（点/次） 总计：62480元

数量 29点 1台班 29个×70次

合计（元）

580 1000 60900

2、沉降监测费。

表21 沉降监测费用

项目 沉降监测观测费

单价 30元（点/次）

总计：60900元

数量 29个×70次

合计（元） 60900

3、深层土体水平位移监测费。

表22 深层土体位移监测费用

项目 材料费 钻孔费 埋设费 监测费

单价 40元/m 60元/m 1000元/台班 8元（米/次）

数量 16孔×15m/孔 16孔×15m/孔

2台班 15米×16个×70次

合计（元） 9600 14400 2000 134400

总计：160400

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14 监测资料的处理和提交

监测资料整理与成果分析，提供以下数据：

（1）沉降：圈梁顶、边坡坡顶及周围环境监测点的本次沉降、累积沉降和沉降速率。

（2）水平位移：圈梁顶、边坡坡顶监测点各测点的本次水平位移、累积水平位移和水平位移速率。

（3）围护结构后深层土体水平位移土体的最大水平位移、位移速率及最大水平位移深度，遇位移速率超过报警值时，还提供水平位移时程曲线。

（4）水位监测：各水位监测点的本次水位变化、累计水位变化和水位变化速率。

（5）巡视报表。 （6）测区点位布置图。

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结 束 语

本次基坑方案通过比较分析不同监测网，选择最适合实地观测的水平位移监测网、沉降监测网、深层土体位移监测网 。严格按照规范要求和精度要求，定期对基坑围护结构进行监测，通过分析监测数据，掌握基坑围护结构的变形情况。及时发现险情，采取相应措施，保证工程顺利进行。

本次设计是严格按照我国现行的变形监测相关规程、规范要求编写的。跟据青商大厦基坑周围地形环境和变形监测的指标要求，对基准网、监测网图、观测路线、观测精度估计、使用仪器等内容的进行设计。通过不同监测方案的比较，选择最优观测方案。我们不能一味的追求理想状态，要从实际出发，权衡利弊，选择最合理的观测方法。通过设计给出的数据处理方法，对监测数据进行实时处理分析，为工程管理提供依据，以保证基坑围护结构的安全、稳定。

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致 谢

时光匆匆，大学四年如白驹过隙般，转眼间已接近了尾声。大家都忙绿于毕业设计，毕业答辩，给自己的大学生涯画上一个圆满的句号。我的毕业设计指导老师是赵宝锋老师。在遇到困难时，赵老师耐心为我答疑解惑，丝毫不会因为问题过于简单而忽略。对于一些繁杂的问题，老师往往能够神奇般的化繁为简，讲解得通俗易懂。赵老师学识渊博，作风严谨，为人谦逊朴实，是我们学习的楷模，这种精神将激励我们一生。赵老师不仅教授了我们理论知识，还能将其引申到我们的生活工作中去，传授我们生活经验。我庆幸能够遇到这样的名师，我一定会以其为榜样，将老师的这种精神带到工作中去。感谢赵老师的指导与关怀。

大学一起相处了四年的同学们，他们教会了我很多东西，大家取长补短，在互相学习中不断进步。大家一起分享过快乐，也一起经历过失意，开导过别人，也被人开导过，在互相鼓励中不断成长。大学四年路漫漫，感谢有你们的相伴。

大学四年，我的爸妈、亲人为我付出了很多。有了你们的付出，我才能有此成绩，感谢你们。

最后，向参加论文评阅和答辩的老师致敬，并祝愿母校的明天更加美好。

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参 考 文 献

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