工程安全监测技术与实践 宋建学 郑州大学土木工程学院

内容提要 一 工程安全监测的意义 二 安全监测参数及测量技术 三 安全监测技术发展

一 安全监测的意义 近三年建设部备案的重大施工事故中,基坑坍塌约占事故总数的50%。塌方事故造成了惨重的人员伤亡和经济损失。 一 安全监测的意义 近三年建设部备案的重大施工事故中,基坑坍塌约占事故总数的50%。塌方事故造成了惨重的人员伤亡和经济损失。 （1)基坑边坡土体承载力不足;基坑底土因卸载而隆起,造成基坑或边坡土体滑动;地表及地下水渗流作用,造成的涌砂、涌泥、涌水等而导致边坡失稳,基坑坍塌。 (2)支护结构的强度、刚度或者稳定性不足,引起支护结构破坏,导致边坡失稳,基坑坍塌。

上海 2004年10月25日晚8时40分左右，正在开挖作业的中环线3.5标北虹路地道工地发生基坑坍塌事故。坍塌范围长近40米，深约10米，由于发现及时，事故没有造成人员伤亡。

武汉 2005年7月26日到8月3日短短7天内，汉口“新华时代”、武昌“龙潭空中花园”先后发生深基坑塌方，给附近居民生活带来影响。

大连 2004年12月10日20时20分，位于大连三八广场南侧的宏孚旺苑工程基坑发生坍塌事故，造成煤气中压DN250铸铁管线断裂，引起煤气泄漏并起火。事故虽未造成人员伤亡，但导致朝阳街路段交通封闭，煤气管线中断供气，严重影响了周边居民生活。

深圳福田:工地坍塌煤气泄漏 千人急疏散 作者：宋毅　时间：2005年03月16日 18:59:36　来源：羊城晚报 　　昨天上午9时30分许，深圳市福田区岗厦附近一名为“星河世纪”的建筑楼宇工地发生土体塌方，导致地下的煤气管道断裂，大量煤气发生泄漏。警方紧急疏散周边的近千名居民，经过紧急处理，没有造成人员伤亡。 煤气管道断裂了，大量的黑色气体冒出来，并伴有难闻的气味。公安部门立即封闭了深南大道以南的彩田路段。多辆消防车和数十名消防人员迅速用喷雾水枪降低空气中的煤气浓度。负责现场抢险的一名消防人员说：“消防队员到达现场时，泄漏煤气的浓度已经非常大，如果当时现场有一点明火，后果将不堪设想。” 　　 塌方土体南北向长约31m，宽约3m，暂时未发现对通讯光缆和电缆造成影响。初步分析，事故发生原因是基坑周边荷载过重，引发塌方处的锚索被拉出所致。

安全监测是避免事故的重要手段 承认工程上对岩性特征认识的局限性，采用安全监测的策略，基于现场的内力、变形等反馈，渐近式优化设计与施工组织。 原始设计→第一步施工→安全监测反馈→修订至第二版设计→第二步施工→安全监测反馈→修订至第三版设计→……竣工。

地方性标准 这种以现场监测数据为反馈的动态设计与施工的观念，已在经济发达地区以地方性技术标准的形式逐步推广 上海市标准《基坑工程设计规程(DBJ08-61-97)》 浙江省标准《建筑基坑工程技术规程(DB33/T1008-2000)》 深圳市标准《深圳地区建筑深基坑支护技术规程(SJG05-96)》 广东省标准《建筑基坑支护工程技术规程(DBJ/T15-20-97)》 福建省标准《建筑地基基础技术规范(DBJ13-07-XXXX)》

国家标准

基坑安全监测指标 (1)煤气管道的沉降和水平位移：累计不得超过l0mm，发展速率不得超过2mm/d； (6)邻域内地面（路面）沉降：累计沉降不得超过开挖深度H的5‰，连续3日沉降速率不得超过2mm/d。

二 安全监测参数及技术 ■变形 ■内力 A 沉降 1 钢筋应力 B 水平位移（测斜） 2 孔隙水压力 C 局部弯曲 3 锚索拉力 二 安全监测参数及技术 ■内力 1 钢筋应力 2 孔隙水压力 3 锚索拉力 4 土压力 ■变形 A 沉降 B 水平位移（测斜） C 局部弯曲 D 整体倾斜

1 钢筋应力计

钢筋应力计埋设

钢筋应力监测实践

十二里屯灌注桩

5#桩桩侧阻力计算成果 测量截面序号 标高(m) 桩段位置 段长（m） 对应土层编号 侧阻（kPa） 1 96.000 — 2 93.000 1-2 3.0 2粉土 3粉质粘土 4粉土 116 3 88.200 2-3 4.8 6粉土 16 4 87.000 3-4 1.2 7粉质粘土 29 5 85.600 4-5 1.4 92 6 81.000 5-6 4.6 9粉砂 ⑩粉砂 34 7 78.000 6-7 124 8 73.000 7-8 5.0 ⑾粉土 65 9 72.000 8-9 1.0 ⑿细砂 277 平均侧阻力

2 孔隙水压力计

静压桩施工过程中孔隙水压力测量

最外排边桩施工顺序

超孔隙水压力随时间分布大小 超孔隙水压力随时间分布大小

3 锚杆应力计

基坑锚索拉力监测

4 土压力盒

column raft cushion cap pile

土压力盒的埋设

埋在筏板之下的压力盒

桩-土分担荷载演化过程

单桩设计设计承载力与实际承载力演化过程对比

结构及环境变形监测 A 精密水准测量

郑州国际会议中心沉降监测点布置

郑州国际展览中心沉降监测点布置

施工中的郑州国际会议中心

郑州国际会议中心

施工中的郑州国际展览中心

基坑邻域内沉降监测

基坑工程实测沉降

测斜仪

测斜仪原理图

实测结果

地表水平位移

基坑边壁水平位移实测

分层沉降仪

分层沉降实测结果

道路断面沉降仪

三 安全监测新技术 1 分布式光纤应变监测 2 监测数据实时报送系统

地层 编号 土层类别 土层厚度 (m) 层底埋深 压缩模量(MPa) 极限侧阻力标准值(kPa) 极限端阻力标准值(kPa) 2 粉土 2.20~4.00 0.90~3.0 11.4 - 3 粉质粘土 0.70~3.50 2.90~5.50 3.8 4 1.00~3.00 5.00~8.00 10.2 5 0.30~2.00 4.40~8.60 4.2 6 1.20~4.60 6.90~11.50 9.8 7 0.60~5.00 10.00~14.50 4.6 8 0.50~2.50 11.00~15.00 9 0.60~3.00 12.50~17.50 35 10 0.50~2.30 13.90~18.50 42 11 粉砂 1.50~4.90 17.40~21.50 22.0 70 2000 12 细砂 5.50~10.50 25.20~30.00 35.0 84 2650 13 0.80~3.20 26.50~31.50 14.2 1000 14 1.00~6.30 29.00~35.80 91 3000 15 4.80~11.00 37.70~43.00 1650 16 1.50~5.70 41.50~46.00 18.0 17 2.30~8.50 46.30~50.00 14.7 77 1300 18 1.60~4.00 50.00~53.00 1500 19 3.00~6.00 55.0~58.20 16.4 20 1.00~6.50 59.50~62.50 18.2 98 21 8.50~15.00 69.40~76.00 19.3 105 2300 22 2.20~6.70 74.80~78.20 3300 23 2.40~15.40 88.00~91.00 16.8

AQ8603型BOTDR光纤应变分析仪

S5桩桩身压缩量与桩顶沉降对比图

光纤测试结果(S5) 钢筋应力计测试结果(S5)

光纤分析成果 钢筋应力计分析成果

边坡的实时监测(韩国) 系统示意图 实时分析程序 中央维护中心 Internet (ADSL) Cellular Warning Detector System 평면 + 원호파괴 인장균열 정착지점 롤러장치 Tension wire 센서 자동 강우량 현장 설치 모식도 Tension wire Failure surface Rain gauge Site 中央维护中心 Internet (ADSL) Cellular Warning SMS (Short Message Service) DB Server Web Server Client PC

韩国国土内危险边坡实时监测现场 ☞ 用专用鼠标点击地图中标注的彩色图标时，可以实时了解当地工程现状的情报 . ▶到2006年12月10日共有85个监测点 ▶建设交通部道路管理系统 边坡管理系统 ☞ 用专用鼠标点击地图中标注的彩色图标时，可以实时了解当地工程现状的情报 .

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