一、概述
基坑监测是在建筑工程施工过程中,对基坑及周边环境的位移、沉降、应力、水位等参数进行实时或周期性观测与分析的技术手段。其核心目的是保障施工安全、预防工程事故(如坍塌、沉降超限)、验证设计合理性,并保护周边建筑物及地下管线的安全。
监测意义:
1. 风险预警:动态掌握基坑稳定性,及时采取加固措施;
2. 设计优化:通过数据反馈调整支护方案;
3. 合规管理:满足《建筑基坑工程监测技术规范》等法规要求。
二、检测标准与规范
1. 国内标准
· 《建筑基坑工程监测技术规范》(GB 50497-2019):规定监测项目、频率、报警值及数据处理方法;
· 《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-2016):明确支护结构设计及监测要求;
· 《工程测量规范》(GB 50026-2020):指导测量精度及仪器校准。
2. 国际标准
· ISO 18674:2015:岩土工程监测的国际通用标准;
· ASTM D5882-16:通过测斜仪监测深层水平位移的标准方法。
3. 典型监测指标限值
监测项目 | 报警阈值(参考) | 适用场景 |
基坑顶部水平位移 | 30 mm(或0.3%H,H为基坑深度) | 一般土质基坑 |
周边建筑物沉降 | 20 mm(累计值) | 邻近高层建筑 |
地下水位变化 | ±500 mm/24h | 降水工程 |
三、检测设备与技术
1. 核心设备
· 全站仪:
o 用于水平位移、垂直位移监测,精度±0.5 mm;
· 测斜仪:
o 测量深层土体水平位移,分辨率0.02 mm/m;
· 静力水准仪:
o 自动化监测基坑及周边沉降,精度±0.1 mm;
· 轴力计/钢筋应力计:
o 监测支护桩(墙)内力变化,量程0-1000 MPa。
2. 辅助设备
· 地下水位计:
o 实时记录水位变化,量程0-50 m,精度±1 cm;
· 裂缝计:
o 监测周边建筑裂缝发展,分辨率0.01 mm;
· 自动化采集系统:
o 无线传输数据至云平台(如Trimble 4D Control)。
四、检测流程
1. 监测方案设计
· 依据基坑等级(一级/二级/三级)确定监测项目及频率;
· 布设监测点:
o 基坑顶部每20-30 m设水平位移监测点;
o 邻近建筑每栋布设4-6个沉降点。
2. 设备安装与校准
· 测斜管埋设:钻孔至基坑底部以下2 m,灌注水泥浆固定;
· 基准点设置:距基坑≥3倍深度处设稳定基准网。
3. 数据采集与分析
· 常规监测频率:
施工阶段 | 监测频率 |
开挖初期 | 1次/2天 |
开挖至坑底 | 1次/天 |
底板浇筑后 | 1次/周 |
· 数据处理:
o 绘制位移-时间曲线、应力-深度曲线;
o 计算变形速率(如连续3天位移≥2 mm/天触发报警)。
4. 预警与报告
· 三级预警机制:
预警级别 | 判定条件 | 响应措施 |
黄色预警 | 达到阈值的70% | 加密监测频率 |
橙色预警 | 达到阈值的90% | 暂停施工,排查原因 |
红色预警 | 超过阈值 | 启动应急预案 |
· 成果交付:日报、周报、总结报告(含数据图表及建议)。
五、费用与周期
1. 费用构成
· 设备投入:
o 全站仪+测斜仪+静力水准仪:约30-50万元(购置);
o 自动化监测系统租赁:500-1000元/点/月。
· 人工成本:
o 技术人员费用:1-2万元/月;
o 数据分析报告:2000-5000元/份。
· 总费用范围:
o 小型基坑(深度<5 m):5-10万元/全程;
o 大型深基坑(深度>15 m):50-100万元/全程。
2. 监测周期
· 从基坑开挖至回填完成,通常持续3-12个月;
· 特殊项目(如地铁枢纽)可能持续2年以上。
六、实际应用
1. 地铁深基坑监测
· 案例:某城市地铁站基坑深22 m,通过实时监测发现局部位移超限(达35 mm),紧急采用内支撑加固,避免坍塌事故;
· 数据应用:优化降水方案,控制地下水位波动在±200 mm内。
2. 邻近历史建筑保护
· 案例:上海外滩某项目基坑距百年建筑仅10 m,静力水准仪监测显示累计沉降18 mm,通过注浆加固将沉降控制在15 mm以内;
· 技术亮点:采用光纤光栅传感器实现毫米级精度监测。
3. 软土地区基坑工程
案例:杭州某软土基坑支护桩轴力监测值超设计值20%,及时增设预应力锚杆,避免支护结构失效。