一、 監測和預報的作用

從許多起基坑工程事故的分析中，我們可以得出這樣一個結論，那就是任何一起基坑

工程事故無一例外的與監測不力或險情預報不準確相關。換言之，如果基坑的環境監測與險情預報準確而及時，就可以防止重大事故的發生?；蛘哒f，可以將事故所造成的損失減少到最小。

基坑工程的環境監測既是檢驗設計正確性的重要手段，又是及時指導正確施工、避免事故發生的必要措施?；庸こ痰谋O測技術是指基坑在開挖施工過程中，用科學儀器、設備和手段對支護結構、周邊環境（如土體、建筑物、道路、地下設施等）的位移、傾斜、沉降、應力、開裂、基底隆起以及地下水位的動態變化、土層孔隙水壓力變化等進行綜合監測。然后，根據前一段開挖期間監測到的巖土變位等各種行為表現，及時捕捉大量的巖土信息，及時比較勘察、設計所預期的性狀與監測結構的差別，對原設計成果進行評價并判斷事故方案的合理性。通過反分析方法計算和修正巖土力學參數，預測下一段工程實踐可能出現的新行為、新動態，為施工期間進行設計優化和合理組織施工提供可靠的信息，對后續的開挖方案與開挖步驟提出建議，對施工過程中可能出現的險情進行及時的預報，當有異常情況時立即采取必要的措施，將問題抑制在萌芽狀態，以確保工程安全。

二． 監測系統設計原則

施工監測工作是一項系統工程，監測工作的成敗與監測方法的選取及測點的布設有關。

監測系統的設計原則，可歸納為以下5條：

1. 可靠性原則

可靠性原則是監測系統設計中所要考慮的最重要的原則。為了確保其可靠，必須做到：

第一，系統需要采用可靠的儀器。一般而言，機測式的可靠性高于電測式儀器，所以如果使用電測式儀器，則通常要求具有目標系統或與其他機測式儀器互相校核；第二，應在監測期間內保護好測點。

2. 多層次監測原則

多層次監測原則的具體含義有4點：

A.在監測對象上以位移為主，但也考慮其他物理量監測。

B.在監測方法上以儀器監測為主，并輔以巡檢的方法。

C.在監測儀器選型上以機測式儀器為主，輔以電測式儀器；為了保證監測的可靠性，

監測系統還應采用多種原理不同的方法和儀器。

D.考慮分別在地表、基坑上體內部及鄰近受影響建筑物與設施內布點以形成具有一定測點覆蓋率的監測網。

3. 重點監測關鍵區的原則

據研究，在不同支護方法的不同部位，其穩定性是各不相同的。一般地說，穩定性差

的部位容易失穩塌方，甚至影響相鄰建筑物的安全。因此，應將易出問題而且一旦出問題就將帶來很大損失的部分，列為關鍵區進行重點監測，并盡早實施。

4. 方便實用原則

為了減少監測與施工之間的相互干擾，監測系統的安裝和測讀應盡量做到方便實用。

5. 經濟合理原則

考慮到多數基坑都是臨時工程，因此其監測時間較短，另外，監測范圍不大，量測者

容易到達測點，所以在系統設計時應盡量考慮實用低價的儀器，不必過分追求儀器的“先進性”，以降低監測費用。

三． 監測內容

基坑工程的現場監測主要包括對支護結構的監測，對周圍環境的監測和對巖土性狀受

施工影響而引起的變化的監測。其監測方法如下：

1.支護結構頂部水平位移監測，這是最重要的一項監測。一般每間隔5~8m布設一個儀器監測點，在關鍵部位適當加密點?；娱_挖期間，每隔2~3天監測一次，位移較大者每天監測1~2次?？紤]到施工場地狹窄，測點常被阻擋的實際情況，可用多種方法進行監測。一是用位移收斂計對支護結構頂部進行收斂量測。該方法測定布設靈活方便，儀器結構不復雜，操作方便，讀數可靠，測量精度為0.05mm，從而可準確地捕捉支護結構細微的變位動態，并盡早對未來可能出現的新行為、新動態進行預測預報。二是用精密光學經緯儀進行觀測。在基坑長直邊的延長線上兩端靜止的構筑物上設觀察點和基準點，并在觀察點位置旋轉一定角度的方向上設置校正點，然后監測基坑長直邊上若干測點的水平位移。三是用伸縮儀進行量測。儀器的一端放在支護結構頂部，另一端放在穩定的地段上并與自動記錄系統相聯，可連續獲得水平位移曲線和位移速率曲線。

2.支護結構傾斜監測。根據支護結構受力及周邊環境等因素，在關鍵的地方鉆孔布設測斜管，用高精度測斜儀定期進行監測，以掌握支護結構在各個施工階段的傾斜變化情況，及時提供支護結構深度——水平位移——時間的變化曲線及分析計算結果。也可在基坑開挖過程中及時在支護結構側面布設測點，用光學經緯儀觀測支護結構的傾斜。

3.支護結構沉降觀測。可按常規方法用精密水準儀對支護結構的關鍵部位進行沉降觀測。

4.支護結構應力監測。用鋼筋應力計對樁頂圈梁鋼筋中較大應力斷面處的應力進行監測，以防止支護結構的結構性破壞。

5.支撐結構受力監測。施工前應進行錨桿現場抗拔試驗以求得錨桿的容許拉力；施工過程中用錨桿測力計監測錨桿的實際承受力。對鋼管內支撐，可用測壓應力傳感器或應變儀等監測其受力狀態的變化。

6.基坑開挖前去進行支護結構完整性檢測。例如，用低應變動測法檢測支護樁樁身是否斷裂、嚴重縮頸、嚴重離析和夾泥等，并判定缺陷在樁身的部位。

7.鄰近建筑物的沉降、傾斜和裂縫的發生時間和發展的監測。

8.鄰近構筑物、道路、地下管網設施的沉降和變形監測。

9.對巖土性狀受施工影響而引起變化的監測，包括對表層沉降和水平位移的觀測，以及深層降和傾斜的監測。監測范圍著重在距離基坑位1.5~2倍的基坑開挖深度范圍之內。該項監測可及時掌握基坑邊坡的整體穩定性，及時查明土體中可能存在的潛在滑移面的位置。

10.樁側土壓力測試。樁側土壓力是支護結構設計計算中重要的參數，常常要求進行測試。可用鋼弦頻率接收儀進行測試。

11.基坑開挖后的基底隆起觀測。這里包括由于開挖卸載基底回彈的隆起和由于支護結構變形或失穩引起的隆起。

12.土層孔隙水壓力變化的測試。一般用震弦式孔隙壓力計、電測式側壓計和數字式鋼弦頻率接收儀進行測試。

13.當地下水位的升降對基坑開挖有較大影響時，應進行地下水位動態監測，以及滲漏、冒水、管涌和沖刷的觀測。

14.肉眼巡視與裂縫觀測。經驗表明，由有經驗的工程師每日進行的肉眼巡視工作有重要意義。肉眼巡視主要是對樁頂圈梁、鄰近建筑物、鄰近地面的裂縫、塌陷以及支護結構工作失常、流土滲漏或局部管涌的功能不良現象的發生和發展進行記錄、檢查和分析。肉眼巡視包括用裂縫讀數顯微鏡量測裂縫寬度和使用一般的度、量、衡手段。

上述監測項目中，水平位移監測、沉降觀測、基坑隆起觀測、肉眼巡視和裂縫觀測等是必不可少的，其余項目可根據工程特點、施工方法以及可能對環境帶來的危害的功能綜合確定。當無地區經驗時，可參考下表來確定。

現場監測項目的選擇

見表

注：△——必測項目；○——選測項目；╳——可不測項目

四． 監測結果的分析和評價

基坑支護工程監測的特點是在通過監測獲得準確數據之后，十分強調定量分析與評價，

強調及時進行險情預報，提出合理化措施與建議，并進一步檢驗加固處理后的效果，直至解決問題。任何沒有仔細深入分析的監測工作，充其量只是施工過程的客觀描述，決不能起到指導施工進程和實現信息施工的作用。

對監測結果的分析評價主要包括下列方面：

1.對支護結構頂部的水平位移進行細致深入的定量分析，包括位移速率和累積位移量的計算，及時繪制位移隨時間的變化曲線，對引起位移速率增大的原因（如開挖深度、超挖現象、支撐不及時、暴雨、積水、滲漏、管涌等）進行準確記錄和仔細分析。

2.對沉降和沉降速率進行計算分析。沉降要區分是由支護結果水平位移引起還是由地下水位變化等原因引起。一般由支護結構水平位移引起相鄰地面的最大沉降與水平位移之比在0.65~1.00，沉降發生時間比水平位移發生時間滯后5~10d左右；而地下水位降低會較快地引起地面較大幅度的沉降，應予以重視。鄰近建筑物的沉降觀測結果可與有關規范中的沉降限值相比較。

3.對各項監測結果進行綜合分析并相互驗證和比較。用新的監測資料與原設計預計情況進行對比，判斷現有設計和施工方案的合理性，必要時，及早調整現有設計和施工方案。

4.根據監測結果，全面分析基坑開挖對周圍環境的影響和基坑支護的工程效果。通過分析，查明工程事故的技術原因。

5.用數值模擬法分析基坑施工期間各種情況下支護結構的位移變化規律性進行穩定性分析，推算巖土體的特性參數，檢驗原設計計算方法的適宜性，預測后續開挖工程可能出現的新行為和新動態。

五． 報警

險情預報是一個極其嚴肅的技術問題，必須根據具體情況，認真綜合考慮各種因素，

及時作出決定。但是，報警標準目前尚未統一，一般 為設計容許值和變化速率兩個控制指標。例如，當出現下列情形之一，應考慮報警：

1. 支護結構水平位移速率連續幾天急劇增大，如達到2.5~5.5mm/d。

2. 以護結構水平位移累積值達到設計容許值。如最大位移與開挖深度的比值達到

0.35%~0.70%，其中周邊環境復雜時取較小值。

3.任一項實測應力達到設計容許值。

4.鄰近地面及建筑物的沉降達到設計容許值。如地面最大沉降與開挖深度的比值達到0.5%~0.7%，且地面裂縫急劇擴展。建筑物的差異沉降達到有關規范的沉降限值。例如，某開挖基坑鄰近的六層磚混結構，當差異沉降達到20mm左右時，墻體出現了十余條長裂縫。

5.煤氣管、水管等設施的變位達到設計容許值。例如，某開挖基坑鄰近的煤氣管局部沉降達30mm時，出現了漏氣事故。

6.肉眼巡視檢查到的各種嚴重不良現象，如樁頂圈梁裂縫過大，鄰近建筑物的裂縫不斷擴展，嚴重的基坑滲漏、管涌等。

險情發生時刻，預報的實現途徑可歸納如下：

A.首先進行場地工程地質、水文地質、基坑周圍環境、基坑周邊地形地貌及施工方案的綜合分析。從險情的形成條件入手，找出險情發生的必要條件（如巖土特性、支護結構、有效臨空面、鄰近建筑物及地下設施等）和某些相關的誘發條件（如地下水、氣象條件、地震、開挖施工等），再結合支護結構穩定性分析計算，得出是否會發生險情的初步結論。

B.現場監測是實現險情預報的必要條件?，F場監測的目的是運用各種有效有監測手段，及時捕捉險情發生前所暴露出的各種前兆信息，以及誘發險情的各種相關因素。監測成果不僅要表示出險情發生動態要素的演變趨勢，而且要及時繪出水平位移及其速率、沉降、應力及裂縫等隨時間的變化曲線，并及時進行分析評價。

C.模擬實驗有利于險情發生時刻的準確預報。險情發生時刻是