基坑監(jiān)測(cè)技術(shù)指導(dǎo)

1、上海市建設(shè)檢測(cè)從業(yè)人員崗位培訓(xùn)基坑監(jiān)測(cè)上海市建設(shè)工程檢測(cè)培訓(xùn)中心2008年4月第一講 概述隨著我國城市建設(shè)高峰的到來，地下空間的開發(fā)力度越來越大，地下室由一層發(fā)展到多層，相應(yīng)的基坑開挖深度也從地表以下56m發(fā)展到1213m，個(gè)別甚至達(dá)到30m。建筑、地鐵、合流污水、過江隧道、交通樞紐、地下變電站等建設(shè)工程中的基坑工程占了相當(dāng)?shù)谋壤?。上海地區(qū)建筑物地下室基坑開挖深度已超過25m，地鐵車站基坑開挖深度一般在十幾米至二十米左右，深的工作井達(dá)到30m，頂管工程的工作井開挖深度達(dá)到27m，地下變電站開挖深度達(dá)34m。近幾年，深基坑工程在總體數(shù)量、開挖深度、平面尺寸以及使用領(lǐng)域等方面都得到高速的發(fā)展。一、

2、基坑監(jiān)測(cè)的重要性和目的在深基坑開挖的施工過程中，基坑內(nèi)外的土體將由原來的靜止土壓力狀態(tài)向被動(dòng)和主動(dòng)土壓力狀態(tài)轉(zhuǎn)變，應(yīng)力狀態(tài)的改變引起圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受荷載并導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)和土體的變形，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力(圍護(hù)樁和墻的內(nèi)力、支撐軸力或土錨拉力等)和變形(深基坑坑內(nèi)土體的隆起、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及其周圍土體的沉降和側(cè)向位移等)中的任一量值超過容許的范圍，將造成基坑的失穩(wěn)破壞或?qū)χ車h(huán)境造成不利影響，深基坑開挖工程往往在建筑密集的市中心，施工場(chǎng)地四周有建筑物和地下管線，基坑開挖所引起的土體變形將在一定程度上改變這些建筑物和地下管線的正常狀態(tài)，當(dāng)土體變形過大時(shí)，會(huì)造成鄰近結(jié)構(gòu)和設(shè)施的失效或破壞。同時(shí)，基坑相鄰的建筑物又

3、相當(dāng)于較重的集中荷載，基坑周圍的管線常引起地表淺層水的滲漏，這些因素又是導(dǎo)致土體變形加劇的原因。基坑工程設(shè)置于力學(xué)性質(zhì)相當(dāng)復(fù)雜的地層中，在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和變形預(yù)估時(shí)，一方面，基坑圍護(hù)體系所承受的土壓力等荷載存在著較大的不確定性；另一方面，對(duì)地層和圍護(hù)結(jié)構(gòu)一般都作了較多的簡(jiǎn)化和假定，與工程實(shí)際有一定的差異；加之，基坑開挖與圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工過程中，存在著時(shí)間和空間上的延遲過程，以及降雨、地面堆載和挖機(jī)撞擊等偶然因素的作用，使得現(xiàn)階段在基坑工程設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算以及結(jié)構(gòu)和土體變形的預(yù)估與工程實(shí)際情況有較大的差異，并在相當(dāng)程度上仍依靠經(jīng)驗(yàn)。因此，在深基坑施工過程中，只有對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、基坑周圍的土體

4、和相鄰的構(gòu)筑物進(jìn)行全面、系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，才能對(duì)基坑工程的安全性和對(duì)周圍環(huán)境的影響程度有全面的了解，以確保工程的順利進(jìn)行，在出現(xiàn)異常情況時(shí)及時(shí)反饋，并采取必要的工程應(yīng)急措施，甚至調(diào)整施工工藝或修改設(shè)計(jì)參數(shù)。上海相繼頒布實(shí)施的上海工程建設(shè)規(guī)范基坑工程設(shè)計(jì)規(guī)程DGJ08-61-1997、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范DGJ08 11-1999、基坑工程施工監(jiān)測(cè)規(guī)程DGTJ08-2001-2006都對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)作了具體規(guī)定，將其作為基坑工程施工中必不可少的組成部分。而在地鐵、隧道和合流污水工程等大型構(gòu)筑物安全保護(hù)區(qū)內(nèi)的基坑，相關(guān)部門都頒布了有關(guān)文件確定其環(huán)境保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)和要求?；庸こ瘫O(jiān)測(cè)已成為建設(shè)管理部門強(qiáng)制性指令措施，

5、受到業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、施工和相關(guān)管線單位高度重視?；颖O(jiān)測(cè)應(yīng)達(dá)到的目的：1、對(duì)基坑圍護(hù)體系及周邊環(huán)境安全進(jìn)行有效監(jiān)護(hù)在深基坑開挖與支護(hù)施筑過程中，必須在滿足支護(hù)結(jié)構(gòu)及被支護(hù)土體的穩(wěn)定性，避免破壞和極限狀態(tài)發(fā)生的同時(shí)，不產(chǎn)生由于支護(hù)結(jié)構(gòu)及被支護(hù)土體的過大變形而引起鄰近建筑物的傾斜或開裂，鄰近管線的滲漏等。從理論上說，如果基坑圍護(hù)工程的設(shè)計(jì)是合理可靠的，那么表征土體和支護(hù)系統(tǒng)力學(xué)形態(tài)的一切物理量都隨時(shí)間而漸趨穩(wěn)定，反之，如果測(cè)得表征土體和支護(hù)系統(tǒng)力學(xué)形態(tài)特點(diǎn)的某幾種或某種物理量，其變化隨時(shí)間而不是漸趨穩(wěn)定，則可以斷言土體和支護(hù)系統(tǒng)不穩(wěn)定，支護(hù)必須加強(qiáng)或修改設(shè)計(jì)參數(shù)。在工程實(shí)際中，基坑在破壞前，往往

6、會(huì)在基坑側(cè)向的不同部位上出現(xiàn)較大的變形，或變形速率明顯增大。在20世紀(jì)90年代初期，基坑失穩(wěn)引起的工程事故比較常見，隨著工程經(jīng)驗(yàn)的積累，這種事故越來越少。但由于支護(hù)結(jié)構(gòu)及被支護(hù)土體的過大變形而引起鄰近建筑物和管線破壞則仍然時(shí)有發(fā)生，而事實(shí)上大部分基坑圍護(hù)的目的也就是出于保護(hù)鄰近建筑物和管線。因此，基坑開挖過程中進(jìn)行周密的監(jiān)測(cè)，可以保證在建筑物和管線變形處在正常范圍內(nèi)時(shí)基坑的順利施工，在建筑物和管線的變形接近警戒值時(shí)，有利于采取對(duì)建筑物和管線本體進(jìn)行保護(hù)的技術(shù)應(yīng)急措施，在很大程度上避免或減輕破壞的后果。2、為信息化施工提供參數(shù)基坑施工總是從點(diǎn)到面，從上到下分工況局部實(shí)施。基坑工程監(jiān)測(cè)不僅即時(shí)反映

7、出開挖產(chǎn)生的應(yīng)力和變形狀況，還可以根據(jù)由局部和前一工況的開挖產(chǎn)生的應(yīng)力和變形實(shí)測(cè)值與預(yù)估值的分析，驗(yàn)證原設(shè)計(jì)和施工方案正確性，同時(shí)可對(duì)基坑開挖到下一個(gè)施工工況時(shí)的受力和變形的數(shù)值和趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并根據(jù)受力和變形實(shí)測(cè)和預(yù)測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì)時(shí)采用的值進(jìn)行比較，必要時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)方案和施工工藝進(jìn)行修正。3、驗(yàn)證有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)因基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尚處于半理論半經(jīng)驗(yàn)的狀態(tài)，土壓力計(jì)算大多采用經(jīng)典的側(cè)向土壓力公式，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值相比較有一定的差異，基坑周圍土體的變形也還沒有成熟的計(jì)算方法。因此，在施工過程中需要知道現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的受力和變形情況。支護(hù)結(jié)構(gòu)上所承受的土壓力及其分布，受地質(zhì)條件、支護(hù)方式、支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度、基坑平面幾何形

8、狀、開挖深度、施工工藝等的影響，并直接與側(cè)向位移有關(guān)，而基坑的側(cè)向位移又與挖土的空間順序、施工進(jìn)度等時(shí)間和空間因素等有復(fù)雜的關(guān)系，現(xiàn)行設(shè)計(jì)分析理論尚未完全成熟?；訃o(hù)的設(shè)計(jì)和施工，應(yīng)該在充分借鑒現(xiàn)有成功經(jīng)驗(yàn)和吸取失敗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)自身的特點(diǎn)，力求在技術(shù)方案中有所創(chuàng)新、更趨完善。對(duì)于某一基坑工程，在方案設(shè)計(jì)階段需要參考同類工程的圖紙和監(jiān)測(cè)成果，在竣工完成后則為以后的基坑工程設(shè)計(jì)增添了一個(gè)工程實(shí)例?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)不僅確保了本基坑工程的安全，在某種意義上也是一次1：1的實(shí)體試驗(yàn)，所取得的數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)和土層在工程施工過程中真實(shí)反應(yīng)，是各種復(fù)雜因素影響和作用下基坑系統(tǒng)的綜合體現(xiàn)，因而也為基坑工程領(lǐng)域的科學(xué)

9、和技術(shù)發(fā)展積累了第一手資料。二、基坑監(jiān)測(cè)工作基本要求1、基坑監(jiān)測(cè)應(yīng)由委托方委托具備相應(yīng)資質(zhì)的第三方承擔(dān)。2、基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)單位及相關(guān)單位應(yīng)提出監(jiān)測(cè)技術(shù)要求。3、監(jiān)測(cè)單位監(jiān)測(cè)前應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)踏勘和收集相關(guān)資料基礎(chǔ)上，依據(jù)委托方和相關(guān)單位提出的監(jiān)測(cè)要求和規(guī)范、規(guī)程規(guī)定編制詳細(xì)的基坑監(jiān)測(cè)方案，監(jiān)測(cè)方案須在本單位審批的基礎(chǔ)上報(bào)委托方及相關(guān)單位認(rèn)可后方可實(shí)施。4、基坑工程在開挖和支撐施工過程中的力學(xué)效應(yīng)是從各個(gè)側(cè)面同時(shí)展現(xiàn)出來的，在諸如圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力、地層移動(dòng)和地表沉降等物理量之間存在著內(nèi)在的緊密聯(lián)系，因此監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮各項(xiàng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容間監(jiān)測(cè)結(jié)果的互相印證、互相檢驗(yàn)，從而對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果有全面正確的把握。5

10、、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)必須是可靠真實(shí)的，數(shù)據(jù)的可靠性由測(cè)試元件安裝或埋設(shè)的可靠性、監(jiān)測(cè)儀器的精度、可靠性以及監(jiān)測(cè)人員的素質(zhì)來保證。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)性要求所有數(shù)據(jù)必須以原始記錄為依據(jù)，原始記錄任何人不得更改、刪除。6、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)必須是及時(shí)的，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)需在現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)計(jì)算處理，計(jì)算有問題可及時(shí)復(fù)測(cè)，盡量做到當(dāng)天報(bào)表當(dāng)天出。因?yàn)榛娱_挖是一個(gè)動(dòng)態(tài)的施工過程，只有保證及時(shí)監(jiān)測(cè)，才能有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，及時(shí)采取措施。7、埋設(shè)于結(jié)構(gòu)中的監(jiān)測(cè)元件應(yīng)盡量減少對(duì)結(jié)構(gòu)的正常受力的影響，埋設(shè)水土壓力監(jiān)測(cè)元件、測(cè)斜管和分層沉降管時(shí)的回填土應(yīng)注意與土介質(zhì)的匹配。8、對(duì)重要的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，應(yīng)按照工程具體情況預(yù)先設(shè)定預(yù)警值和報(bào)警制度，預(yù)警值應(yīng)包括變

11、形或內(nèi)力量值及其變化速率。但目前對(duì)警戒值的確定還缺乏統(tǒng)一的定量化指標(biāo)和判別準(zhǔn)則，這在一定程度上限制和削弱了報(bào)警的有效性。9、基坑監(jiān)測(cè)應(yīng)整理完整的監(jiān)測(cè)記錄表、數(shù)據(jù)報(bào)表、形象的圖表和曲線，監(jiān)測(cè)結(jié)束后整理出監(jiān)測(cè)報(bào)告?；庸こ瘫O(jiān)測(cè)技術(shù)是一門綜合性很強(qiáng)的技術(shù)，它以土力學(xué)、鋼筋混凝土力學(xué)及巖土工程設(shè)計(jì)理論和方法等學(xué)科為理論基礎(chǔ)，以儀器儀表、傳感器、計(jì)算機(jī)、測(cè)試技術(shù)等學(xué)科為技術(shù)支持，同時(shí)還融合了基坑工程施工工藝與工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。三、基坑工程監(jiān)測(cè)等級(jí)劃分2006年頒布實(shí)施的上海工程建設(shè)規(guī)范基坑工程施工監(jiān)測(cè)規(guī)程DGTJ08-2001-2006對(duì)基坑工程監(jiān)測(cè)進(jìn)行等級(jí)劃分?；庸こ淌┕けO(jiān)測(cè)規(guī)程規(guī)定基坑工程監(jiān)測(cè)等級(jí)根據(jù)

12、基坑工程安全等級(jí)、周邊環(huán)境等級(jí)和地基復(fù)雜程度劃分為四級(jí)。規(guī)程中表3.2.2 、表3.2.3、表3.2.4和表3.2.5分別列出了基坑工程安全等級(jí)、周邊環(huán)境等級(jí)、地基復(fù)雜程度和基坑工程監(jiān)測(cè)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)。需要注意的是：、同一基坑各側(cè)壁的工程監(jiān)測(cè)等級(jí)可能不同。對(duì)基坑各側(cè)邊條件差異很大且復(fù)雜的基坑工程，在確定基坑工程監(jiān)測(cè)等級(jí)時(shí)，應(yīng)明確基坑各側(cè)壁工程監(jiān)測(cè)等級(jí)。、地基復(fù)雜程度劃分表3.2.4和基坑工程監(jiān)測(cè)等級(jí)劃分表3.2.5中有二項(xiàng)（含二項(xiàng)）以上，最先符合該等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)者，即可定為該等級(jí)。、基坑工程監(jiān)測(cè)等級(jí)劃分表3.2.5中當(dāng)出現(xiàn)符合兩個(gè)監(jiān)測(cè)等級(jí)時(shí)，宜按周邊環(huán)境高一等級(jí)考慮。例如：某基坑工程安全等級(jí)為二級(jí)、周

13、邊環(huán)境等級(jí)為一級(jí)、地基復(fù)雜程度為中等，按表3.2.5基坑工程監(jiān)測(cè)等級(jí)可定為一級(jí)或二級(jí)，但按表3.2.5注2要求，基坑工程監(jiān)測(cè)等級(jí)宜定為一級(jí)。四、基坑監(jiān)測(cè)參數(shù)基坑監(jiān)測(cè)按監(jiān)測(cè)項(xiàng)目分類詳見基坑工程施工監(jiān)測(cè)規(guī)程表3.3.6。按監(jiān)測(cè)參數(shù)可分為：垂直位移、水平位移、傾斜、圍護(hù)體系內(nèi)力、深層側(cè)向位移（測(cè)斜）、裂縫、地下水位、孔隙水壓力、土壓力、土體分層垂直位移、坑底隆起（回彈）等。結(jié)合將來的機(jī)構(gòu)認(rèn)證，本次監(jiān)測(cè)技術(shù)培訓(xùn)內(nèi)容按監(jiān)測(cè)參數(shù)編排。第二講 圍護(hù)體系內(nèi)力監(jiān)測(cè)一、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目基坑工程圍護(hù)體系內(nèi)力監(jiān)測(cè)包括支撐內(nèi)力、錨桿拉力、圍護(hù)墻內(nèi)力、圍檁內(nèi)力、立柱內(nèi)力等。支撐內(nèi)力、錨桿拉力為板式圍護(hù)體系一、二級(jí)基坑應(yīng)測(cè)項(xiàng)目，三

14、級(jí)基坑選測(cè)項(xiàng)目。圍護(hù)墻內(nèi)力、圍檁內(nèi)力為板式圍護(hù)體系一級(jí)基坑應(yīng)測(cè)項(xiàng)目，二級(jí)基坑選測(cè)項(xiàng)目。立柱內(nèi)力為板式圍護(hù)體系一、二級(jí)基坑選測(cè)項(xiàng)目，主要用于逆作法施工。二、 儀器、設(shè)備簡(jiǎn)介1監(jiān)測(cè)傳感器及基本原理（鋼弦式傳感器）監(jiān)測(cè)傳感器是地下工程施工前或施工過程中直接埋設(shè)在地層及結(jié)構(gòu)物中，用以監(jiān)測(cè)其在施工階段受力和變形的傳感器。按照它們的工作原理可分成差動(dòng)電阻式(卡爾遜式)、鋼弦式、電阻應(yīng)變式、電感式等多種。目前地下工程中使用較多的是鋼弦式和電阻應(yīng)變片式傳感器。鋼弦式傳感器是利用鋼弦的振動(dòng)頻率將物理量變?yōu)殡娏浚偻ㄟ^二次測(cè)量?jī)x表(頻率計(jì))將頻率的變化反映出來。當(dāng)鋼弦在外力作用下產(chǎn)生變形時(shí)，其振動(dòng)頻率即發(fā)生變化。

15、在傳感器內(nèi)有一塊電磁鐵，當(dāng)激振發(fā)生器向線圈內(nèi)通入脈沖電流時(shí)鋼弦振動(dòng)。鋼弦的振動(dòng)又在電磁線圈內(nèi)產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)。利用頻率計(jì)就可測(cè)得此交變電動(dòng)勢(shì)即鋼弦的振動(dòng)頻率，其構(gòu)造如下圖所示。根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的頻率-應(yīng)力曲線或頻率應(yīng)變曲線即可換算出所需測(cè)定的壓力值或變形值。由于頻率信號(hào)不受傳感器與接收儀器之間信號(hào)電纜長(zhǎng)度的影響，因此鋼弦式傳感器十分適用于長(zhǎng)距離遙測(cè)(國內(nèi)電纜可長(zhǎng)達(dá)1000m，國外電纜可長(zhǎng)達(dá)1500m)。當(dāng)然，無線傳輸技術(shù)的應(yīng)用也為長(zhǎng)距離遙測(cè)提供了技術(shù)支撐。鋼弦式傳感器還具有穩(wěn)定性、耐久性好的特點(diǎn)能適應(yīng)相對(duì)較差的監(jiān)測(cè)環(huán)境，在目前工程實(shí)踐中得到了廣泛應(yīng)用。鋼弦式傳感器物理計(jì)算公式：P=K (2-1)式中

16、P待測(cè)物理量；K與待測(cè)物理量相匹配的標(biāo)定系數(shù)；測(cè)試頻率；初始頻率。鋼弦式傳感器可制作成用于不同監(jiān)測(cè)參數(shù)的傳感器，如應(yīng)變計(jì)、鋼筋應(yīng)力計(jì)、軸力計(jì)、（孔隙水壓力計(jì)和土壓力盒）等。1）應(yīng)變計(jì)應(yīng)變計(jì)是用于監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)承受荷載、溫度變化而產(chǎn)生變形的監(jiān)測(cè)傳感器。與應(yīng)力計(jì)所不同的是，應(yīng)變計(jì)中傳感器的剛度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于監(jiān)測(cè)對(duì)象的剛度。根據(jù)應(yīng)變計(jì)的布置方式，可分為表面應(yīng)變計(jì)和埋入式應(yīng)變計(jì)。（1）表面應(yīng)變計(jì)。表面應(yīng)變計(jì)主要用于鋼結(jié)構(gòu)表面，也可用于混凝土表面。表面應(yīng)變計(jì)由兩塊安裝鋼支座、微振線圈、電纜組件和應(yīng)變桿組成，其微振線圈可從應(yīng)變桿卸下，這樣就增加了一個(gè)可變度使得傳感器的安裝、維護(hù)更為方便，并且可以調(diào)節(jié)測(cè)量范圍（標(biāo)距）

17、。安裝時(shí)使用一個(gè)定位托架，用電弧焊將兩端的安裝鋼支座焊（或安裝）在待測(cè)結(jié)構(gòu)的表面。表面應(yīng)變計(jì)的特點(diǎn)在于安裝快捷，可在測(cè)試開始前再行安裝，避免前期施工造成的損壞，傳感器成活率高。（2）埋入式應(yīng)變計(jì)。埋入式應(yīng)變計(jì)可在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑時(shí)，直接埋入混凝土中用于地下工程的長(zhǎng)期應(yīng)變測(cè)量。埋入式應(yīng)變計(jì)的兩端有兩個(gè)不銹鋼圓盤。圓盤之間用柔性的鋁合金波紋管連接中間放置一根張拉好的鋼弦，將應(yīng)變計(jì)埋入混凝土內(nèi)?；炷恋淖冃?即應(yīng)變)使兩端圓盤相對(duì)移動(dòng)，這樣就改變了張力，用電磁線圈激振鋼弦，通過監(jiān)測(cè)鋼弦的頻率求混凝土的變形。埋入式應(yīng)變計(jì)因完全埋入在混凝土中，不受外界施工的影響穩(wěn)定性耐久性好，使用壽命長(zhǎng)。2）鋼筋應(yīng)力計(jì)用

18、于測(cè)量鋼筋混凝土內(nèi)的鋼筋應(yīng)力。可根據(jù)被測(cè)鋼筋的直徑選配與之相應(yīng)的鋼筋應(yīng)力計(jì)。3）軸力計(jì)在基坑工程中軸力計(jì)主要用于測(cè)量鋼支撐的軸力。軸力計(jì)的外殼是一個(gè)經(jīng)過熱處理的高強(qiáng)度鋼筒。在筒內(nèi)裝有應(yīng)變計(jì)，用來測(cè)讀作用在鋼筒上的荷載。4）孔隙水壓力計(jì)孔隙水壓力計(jì)(滲壓計(jì))是用于測(cè)量由于打樁、基坑開挖、地下工程開挖等作業(yè)擾動(dòng)土體而引起的孔隙水壓變化的測(cè)量傳感囂?？紫端畨毫τ?jì)由金屬殼體和透水石組成，孔隙水滲入透水石作用于傳感器。5）土壓力計(jì)(盒)土壓力計(jì)按埋人方式分為埋入式和邊界式兩種。土壓力盒是置于土體與結(jié)構(gòu)界面上或埋設(shè)在自由土體中，用于測(cè)量土體對(duì)結(jié)構(gòu)的土壓力及地層中土壓力變化的測(cè)量傳感器。根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同又

19、有單膜和雙膜兩類。單膜式受接觸介質(zhì)的影響較大，而使用前的標(biāo)定要與實(shí)際土體一致往往做不到，因而測(cè)試誤差較大。一般使用于測(cè)量界面土壓力目前采用較廣的是雙膜式，其對(duì)各種介質(zhì)具有較強(qiáng)適應(yīng)性。因此多用于測(cè)量土體內(nèi)部的土壓力，依據(jù)土壓力盒的測(cè)量原理結(jié)構(gòu)材料和外形尺寸，使用時(shí)可根據(jù)實(shí)際用途、施工方式、量程大小進(jìn)行選擇。2測(cè)試儀器、設(shè)備（頻率儀）頻率儀是用來測(cè)讀鋼弦式傳感囂鋼弦振動(dòng)頻率值的二次接收儀表。目前現(xiàn)場(chǎng)常用的是采用單片計(jì)算機(jī)技術(shù)，測(cè)量范圍在500-5000Hz，分辨率0.1Hz的數(shù)顯頻率儀。(1)安裝電池。打開儀器背后的電池盒蓋，依照所示正負(fù)極安裝密封電池，應(yīng)使用優(yōu)質(zhì)電池，以防電液損壞技器。(2)連接

20、測(cè)量導(dǎo)線。將單點(diǎn)測(cè)量線或多點(diǎn)測(cè)量控制線插接在儀器上。禁止在開機(jī)帶電狀態(tài)下插拔測(cè)量線，以免造成分線箱永久損壞。(3)通電測(cè)讀。打開電源開關(guān)，儀器自檢后進(jìn)入等待測(cè)量狀態(tài)，按動(dòng)鍵開始選點(diǎn)測(cè)量。讀取穩(wěn)定的測(cè)試數(shù)據(jù)。三、傳感器安裝1.支撐內(nèi)力傳感器安裝1）鋼筋混凝土支撐目前鋼筋混凝土支撐桿件，主要采用鋼筋計(jì)監(jiān)測(cè)鋼筋的應(yīng)力，然后通過鋼筋與混凝土共同工作、變形協(xié)調(diào)條件反算支撐的軸力。當(dāng)監(jiān)測(cè)斷面選定后監(jiān)測(cè)傳感器應(yīng)布置在該斷面的4個(gè)角上或4條邊上以便必要時(shí)可計(jì)算軸力的偏心距，且在求取平均值時(shí)更可靠(考慮個(gè)別傳感器埋設(shè)失敗或遭施工破壞等情況)，當(dāng)為了使監(jiān)測(cè)投資更為經(jīng)濟(jì)或同工程中的監(jiān)測(cè)斷面較多，每次監(jiān)測(cè)工作時(shí)問有限

21、時(shí)也可在個(gè)監(jiān)測(cè)斷面上上下對(duì)稱、左右對(duì)稱或在對(duì)角線方向布置兩個(gè)監(jiān)測(cè)傳感器。鋼筋計(jì)與受力主筋一般通過連桿電焊的方式連接。因電焊容易產(chǎn)生高溫，會(huì)對(duì)傳感器產(chǎn)生不利影響。所以，在實(shí)際操作時(shí)有兩種處理方法。其一, 有條件時(shí)應(yīng)先將連桿與受力鋼筋碰焊對(duì)接(或碰焊)，然后再旋上鋼筋計(jì)。其二, 在安裝鋼筋計(jì)的位置上先截下一段不小于傳感器長(zhǎng)度的主筋,然后將連上連桿的鋼筋計(jì)焊接在被測(cè)主筋上焊上。鋼筋計(jì)連桿應(yīng)有足夠的長(zhǎng)度,以滿足規(guī)范對(duì)搭接焊縫長(zhǎng)度的要求。在焊接時(shí),為避免傳感器受熱損壞, 要在傳感器上包上濕布并不斷澆冷水,直到焊接完畢后鋼筋冷卻到一定溫度為止。在焊接過程中還應(yīng)不斷測(cè)試傳感器,看看傳感器是否處于正常狀態(tài)。鋼

22、筋計(jì)電纜一般為一次成型,不宜在現(xiàn)場(chǎng)加長(zhǎng)。如需接長(zhǎng),應(yīng)在接線完成后檢查鋼筋計(jì)的絕緣電阻和頻率初值是否正常。要求電纜接頭焊接可靠,穩(wěn)定且防水性能達(dá)到規(guī)定的耐水壓要求。做好鋼筋計(jì)的編號(hào)工作。2）鋼支撐對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)支撐桿件，目前較普遍的是采用軸力計(jì)(也稱反力計(jì))和表面應(yīng)變計(jì)兩種形式。 軸力計(jì)可直接監(jiān)測(cè)支撐軸力, 表面應(yīng)變計(jì)則是通過量測(cè)到的應(yīng)變?cè)儆?jì)算支撐軸力。軸力計(jì)安裝: 將軸力計(jì)圓形鋼筒安裝架上沒有開槽的一端面與支撐固定頭斷面鋼板焊接牢固，電焊時(shí)安裝架必須與鋼支撐中心軸線與安裝中心點(diǎn)對(duì)齊。待冷卻后，把軸力計(jì)推入焊好的安裝架圓形鋼筒內(nèi)并用圓形鋼筒上的4個(gè)M10螺絲把軸力計(jì)牢固地固定在安裝架內(nèi)，然后把軸力計(jì)

23、的電纜妥善地綁在安裝架的兩翅膀內(nèi)側(cè)，確保支撐吊裝時(shí)，軸力計(jì)和電纜不會(huì)掉下來。起吊前，測(cè)量一下軸力計(jì)的初頻，是否與出廠時(shí)的初頻相符合(±20Hz)。鋼支撐吊裝到位后，在軸力計(jì)與墻體鋼板間插入一塊250mm×250mm×25mm鋼板，防止鋼支撐受力后軸力計(jì)陷入墻體內(nèi)，造成測(cè)值不準(zhǔn)等情況發(fā)生。在施加鋼支撐預(yù)應(yīng)力前，把軸力計(jì)的電纜引至方便正常測(cè)量位置，測(cè)試軸力計(jì)初始頻率。在鋼支撐施加預(yù)應(yīng)力同時(shí)測(cè)試軸力計(jì)，看其是否正常工作。待鋼支撐預(yù)應(yīng)力施加結(jié)束后，測(cè)試軸力計(jì)的軸力，檢驗(yàn)軸力計(jì)所測(cè)軸力與施加在鋼支撐上的預(yù)頂力是否一致。表面應(yīng)變計(jì)安裝:在鋼支撐同一截面兩側(cè)分別焊上表面應(yīng)變計(jì),

24、 應(yīng)變計(jì)應(yīng)與支撐軸線保持平行或在同一平面上。焊接前先將安裝桿固定在鋼支座上,確定好鋼支座的位置,然后將鋼支座焊接在鋼支撐上。待冷卻后將安裝桿從鋼支座取出,裝上應(yīng)變計(jì)。調(diào)試好初始頻率后將應(yīng)變計(jì)牢固在鋼支座。需要注意的是, 表面應(yīng)變計(jì)必須在鋼支撐施加預(yù)頂力之前安裝完畢。2.圍檁內(nèi)力傳感器安裝圍護(hù)支護(hù)系統(tǒng)中圍檁有鋼筋混凝土圍檁和鋼圍檁之分, 鋼筋混凝土圍檁內(nèi)力傳感器安裝同鋼筋混凝土支撐,采用鋼筋計(jì)監(jiān)測(cè)鋼筋的應(yīng)力，然后通過鋼筋與混凝土共同工作、變形協(xié)調(diào)條件反算圍檁內(nèi)力。鋼圍檁內(nèi)力傳感器安裝采用表面應(yīng)變計(jì),通過監(jiān)測(cè)鋼圍檁應(yīng)變,計(jì)算鋼圍檁內(nèi)力。傳感器安裝方法同上。3.立柱內(nèi)力傳感器安裝立柱內(nèi)力監(jiān)測(cè)主要用于

25、逆作法施工,監(jiān)測(cè)點(diǎn)宜布置在受力較大的立柱上。傳感器安裝部位宜設(shè)置在坑底以上立柱長(zhǎng)度的1/3處,每個(gè)截面內(nèi)不應(yīng)少于4個(gè)傳感器。4.圍護(hù)墻內(nèi)力傳感器安裝 圍護(hù)墻內(nèi)力監(jiān)測(cè)斷面應(yīng)選在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)彎矩極值的部位。在平面上，可選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)位于兩支撐的跨中部位、開挖深度較大以及水土壓力或地表超載較大的地方。在立面上可選擇支撐處和每層支撐的中間，此處往往發(fā)生極大負(fù)彎矩和極大正彎矩。若能取得圍護(hù)結(jié)構(gòu)彎矩設(shè)計(jì)值，則可參考最不利工況下的最不利截面位置進(jìn)行鋼筋計(jì)的布設(shè)。圍護(hù)墻內(nèi)力測(cè)試傳感器采用鋼筋計(jì),安裝方法同鋼筋混凝土支撐。當(dāng)鋼筋籠綁扎完畢后，將鋼筋計(jì)串聯(lián)焊接到受力主筋的預(yù)留位置上并將導(dǎo)線編號(hào)后綁扎在鋼筋籠上導(dǎo)出

26、地表，從傳感器引出的測(cè)量導(dǎo)線應(yīng)留有足夠的長(zhǎng)度，中間不宜有接頭，在特殊情況下采用接頭時(shí)，應(yīng)采取有效的防水措施。鋼筋籠下沉前應(yīng)對(duì)所有鋼筋計(jì)全都測(cè)定核查焊接位置及編號(hào)無誤后方可施工。對(duì)干樁內(nèi)的環(huán)形鋼筋籠、要保證焊有鋼筋計(jì)的主筋位于開挖時(shí)的最大受力位置，即一對(duì)鋼筋計(jì)的水平連線與基坑邊線垂直，并保持下沉過程中不發(fā)生扭曲。鋼筋籠焊接時(shí)，要對(duì)測(cè)量電纜遮蓋濕麻袋進(jìn)行保護(hù)。澆搗混凝土的導(dǎo)管與鋼筋計(jì)位置應(yīng)錯(cuò)開以免導(dǎo)管上下時(shí)損傷監(jiān)測(cè)傳感器和電纜。電纜露出圍護(hù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)套上鋼管避免日后鑿除浮渣時(shí)造成損壞。混凝土澆筑完畢后，應(yīng)立即復(fù)測(cè)鋼筋計(jì)，核對(duì)編號(hào)，并將同立面上的鋼筋計(jì)導(dǎo)線接在同一塊接線板不同編號(hào)的接線柱，以便日后監(jiān)測(cè)

27、。四、監(jiān)測(cè)技術(shù)1.鋼弦式傳感器測(cè)試方法鋼弦式傳感器測(cè)試方法可分為手動(dòng)和自動(dòng)兩類。目前工程中常用的為手動(dòng)測(cè)試,即用手持式數(shù)顯頻率儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試傳感器頻率。具體操作方法為,接通頻率儀電源,將頻率儀兩根測(cè)試導(dǎo)線分別接在傳感器的導(dǎo)線上,按頻率儀測(cè)試按鈕, 頻率儀數(shù)顯窗口會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)(傳感器頻率),反復(fù)測(cè)試幾次,觀測(cè)數(shù)據(jù)是否穩(wěn)定,如果幾次測(cè)試的數(shù)據(jù)變化量在1Hz以內(nèi),可以認(rèn)為測(cè)試數(shù)據(jù)穩(wěn)定,取平均值作為測(cè)試值。 由于頻率儀在測(cè)試時(shí)會(huì)發(fā)出很高的脈沖電流,所以在測(cè)試時(shí)操作者必須使測(cè)試接頭保持干臊,并使接頭處的兩根導(dǎo)線相互分開,不要有任何接觸,不然會(huì)影響測(cè)試結(jié)果?，F(xiàn)場(chǎng)原始記錄必須采用專用格式的記錄紙, 除記錄下傳感器

28、器編號(hào)和對(duì)應(yīng)測(cè)試頻率外,原始記錄紙上還要充分反映環(huán)境和施工信息。2.測(cè)試數(shù)據(jù)處理根據(jù)材料力學(xué)基本原理軸向受力可表述為: （2-2）對(duì)鋼筋混凝土桿件，在鋼筋與混凝土共同工作、變形協(xié)調(diào)條件下，軸向受力可表述為: （2-3）1) 支撐內(nèi)力計(jì)算方法鋼筋混凝土支撐內(nèi)力計(jì)算方法: （2-4） （2-5）= （2-6）式中支撐內(nèi)力(kN)；鋼筋應(yīng)力(kN/mm2)；鋼筋計(jì)監(jiān)測(cè)平均應(yīng)力(kN/mm2) ；第j個(gè)鋼筋計(jì)標(biāo)定系數(shù)（kN/Hz2）；第j個(gè)鋼筋計(jì)監(jiān)測(cè)頻率（Hz）；第j個(gè)鋼筋計(jì)安裝后的初始頻率（Hz）。第j個(gè)鋼筋計(jì)截面積（mm2）?；炷翉椥阅Ａ?kN/mm2)；鋼筋彈性模量(kN/mm2)；混凝土截面

29、積（mm2）；AC=Ab-AS Ab支撐截面積（mm2）鋼筋總截面積（mm2）。鋼支撐軸力計(jì)算方法:軸力計(jì)： （2-7）式中鋼支撐軸力(kN)；軸力計(jì)標(biāo)定系數(shù)（kN/Hz2）；軸力計(jì)監(jiān)測(cè)頻率（Hz）；軸力計(jì)安裝后的初始頻率（Hz）。表面應(yīng)變計(jì)： （2-6）式中鋼支撐軸力(kN)；鋼支撐截面積(mm2)；鋼彈性模量(kN/mm2)；第j個(gè)表面應(yīng)變計(jì)標(biāo)定系數(shù)（10-6/Hz2）；第j個(gè)表面應(yīng)變計(jì)監(jiān)測(cè)頻率（Hz）；第j個(gè)表面應(yīng)變安裝后的初始頻率（Hz）。2) 圍護(hù)墻內(nèi)力計(jì)算方法 （2-7） （2-8）= （2-9）式中圍護(hù)墻內(nèi)力(kN)；鋼筋應(yīng)力(kN/mm2)；鋼筋計(jì)監(jiān)測(cè)平均應(yīng)力(kN/mm2)

30、；第j個(gè)鋼筋計(jì)標(biāo)定系數(shù)（kN/Hz2）；第j個(gè)鋼筋計(jì)監(jiān)測(cè)頻率（Hz）；第j個(gè)鋼筋計(jì)安裝后的初始頻率（Hz）。第j個(gè)鋼筋計(jì)截面面積（mm2）?；炷翉椥阅Ａ?kN/mm2)；鋼筋彈性模量(kN/mm2)；混凝土截面面積（mm2）；AC=A-AS A圍護(hù)墻截面面積（mm2），連續(xù)墻為每延米，灌注樁以單樁計(jì)；鋼筋總截面面積（mm2）。3) 立柱內(nèi)力計(jì)算方法同支撐軸力計(jì)算方法。4) 圍檁內(nèi)力計(jì)算方法同支撐軸力計(jì)算方法。5) 錨桿拉力計(jì)算方法同軸力計(jì)計(jì)算方法。3工程算例第三講 深層側(cè)向位移監(jiān)測(cè)一、監(jiān)測(cè)內(nèi)容圍護(hù)墻體和土體的深層側(cè)向位移，目前圍護(hù)墻體內(nèi)測(cè)斜一般用在地下連續(xù)墻、混凝土灌注樁、水泥土攪拌樁、型鋼

31、水泥土復(fù)合攪拌樁等圍護(hù)形式上。深層側(cè)向位移監(jiān)測(cè)為重力式、板式圍護(hù)體系一、二級(jí)監(jiān)測(cè)等級(jí)必測(cè)項(xiàng)目，重力式、板式圍護(hù)體系三級(jí)監(jiān)測(cè)等級(jí)選測(cè)項(xiàng)目。二、儀器、設(shè)備簡(jiǎn)介1測(cè)斜儀用途及原理測(cè)斜儀是種能有效且精確地測(cè)量深層水平位移的工程監(jiān)測(cè)儀器。應(yīng)用其工作原理可以監(jiān)測(cè)土體、臨時(shí)或永久性地下結(jié)構(gòu)(如樁、連續(xù)墻、沉井等)的深層水平位移。測(cè)斜儀分為固定式和活動(dòng)式兩種。固定式是將測(cè)頭固定埋設(shè)在結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的固定點(diǎn)上；活動(dòng)式即先埋設(shè)帶導(dǎo)槽的測(cè)斜管，間隔一定時(shí)間將測(cè)頭放入管內(nèi)沿導(dǎo)槽滑動(dòng)測(cè)定斜度變化，計(jì)算水平位移。2分類及特點(diǎn)活動(dòng)式測(cè)斜儀按測(cè)頭傳感器不同，可細(xì)分為滑動(dòng)電阻式、電阻應(yīng)變片式、鋼弦式及伺服加速度計(jì)式四種。上海地區(qū)用

32、得較多的是電阻應(yīng)變片式和伺服加速度計(jì)式測(cè)斜儀，電阻應(yīng)變片式測(cè)斜儀優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是量程有限，耐用時(shí)間不長(zhǎng)；伺服加速度計(jì)式測(cè)斜儀優(yōu)點(diǎn)是精度高、量程大和可靠性好等，缺點(diǎn)是伺服加速度計(jì)抗震性能較差，當(dāng)測(cè)頭受到?jīng)_擊或受到橫向振動(dòng)時(shí)，傳感器容易損壞。3測(cè)斜儀的組成測(cè)斜儀由以下四大部分組成：1) 探頭：裝有重力式測(cè)斜傳感器。2) 測(cè)讀儀：測(cè)讀儀是二次儀表，需和測(cè)頭配套使用，其測(cè)量范圍、精度和靈敏度，根據(jù)工程需要而定。3）電纜：連接探頭和測(cè)讀儀的電纜起向探頭供給電源和給測(cè)讀儀傳遞監(jiān)測(cè)信號(hào)的作用，同時(shí)也起到收放探頭和測(cè)量探頭所在測(cè)點(diǎn)與孔口距離。4)測(cè)斜管：測(cè)斜管一般由塑料管或鋁合金管制成。常用直徑為5

33、075mm，長(zhǎng)度每節(jié)24m.管口接頭有固定式和伸縮式兩種，測(cè)斜管內(nèi)有兩對(duì)相互垂直的縱向?qū)Р?。測(cè)量時(shí)，測(cè)頭導(dǎo)輪在導(dǎo)槽內(nèi)可上下自由滑動(dòng)。三、測(cè)斜管安裝l 測(cè)斜孔的布設(shè)原則1)布置在基坑平面上撓曲計(jì)算值最大的位置，如懸臂式結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)邊中心，設(shè)置水平支撐結(jié)構(gòu)的兩道支撐之間?？着c孔之間布置間距宜為2050m，每側(cè)邊至少布置1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。2)基坑周圍有重點(diǎn)監(jiān)護(hù)對(duì)象如建(構(gòu))筑物、地下管線時(shí)，離其最近的圍護(hù)段。3)基坑局部挖深加大或基坑開挖時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)暴露最早、得到監(jiān)測(cè)結(jié)果后可指導(dǎo)后繼施工的區(qū)段。4)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置深度宜與圍護(hù)體入土深度相同。2圍護(hù)體內(nèi)測(cè)斜管安裝1）地下連續(xù)墻內(nèi)測(cè)斜管安裝測(cè)斜管在地下連續(xù)墻內(nèi)的位置應(yīng)避

34、開導(dǎo)管，具體安裝步驟如下：（a）測(cè)管連接：將4m（或2m）一節(jié)的測(cè)斜管用束節(jié)逐節(jié)連接在一起，接管時(shí)除外槽口對(duì)齊外，還要檢查內(nèi)槽口是否對(duì)齊。管與管連接時(shí)先在測(cè)斜管外側(cè)涂上PVC膠水，然后將測(cè)斜管插入束節(jié)，在束節(jié)四個(gè)方向用自攻螺絲或鋁鉚釘緊固束節(jié)與測(cè)斜管。注意膠水不要涂得過多，以免擠入內(nèi)槽口結(jié)硬后影響以后測(cè)試。自攻螺絲或鋁鉚釘位置要避開內(nèi)槽口且不宜過長(zhǎng)。（b）接頭防水：在每個(gè)束節(jié)接頭兩端用防水膠布包扎，防止水泥漿從接頭中滲入測(cè)斜管內(nèi)。（c）內(nèi)槽檢驗(yàn)：在測(cè)斜管接長(zhǎng)過程中，不斷將測(cè)斜管穿入制作好的地下連續(xù)墻鋼筋籠內(nèi)，待接管結(jié)束，測(cè)斜管就位放置后，必須檢查測(cè)斜管一對(duì)內(nèi)槽是否垂直于鋼筋籠面，測(cè)斜管上下槽口

35、是否扭轉(zhuǎn)。只有在測(cè)斜管內(nèi)槽位置滿足要求后方可封住測(cè)斜管下口。（d）測(cè)管固定：把測(cè)斜管綁扎在鋼筋籠上。由于泥漿的浮力作用，測(cè)斜管的綁扎定位必須牢固可靠，以免澆筑混凝土?xí)r，發(fā)生上浮或側(cè)向移動(dòng)。（e）端口保護(hù)：在測(cè)斜管上端口，外套鋼管或硬質(zhì)PVC管，外套管長(zhǎng)度應(yīng)滿足以后浮漿混凝土鑿除后管子仍插入混凝土50cm。（f）吊裝下籠：現(xiàn)在一般一幅地墻鋼籠都可全籠起吊，這為測(cè)斜管的安裝帶來了方便。綁扎在鋼籠上的測(cè)斜管隨鋼籠一起放入地槽內(nèi)，待鋼籠就位后，在測(cè)斜管內(nèi)注滿清水，然后封上測(cè)斜管的上口。在鋼籠起吊放入地槽過程中要有專人看護(hù)，以防測(cè)斜管意外受損。如遇鋼籠入槽失敗，應(yīng)及時(shí)檢查測(cè)斜管是否破損，必要時(shí)須重新安裝

36、。（g）圈梁施工：圈梁施工階段是測(cè)斜管最容易受到損壞階段，如果保護(hù)不當(dāng)將前功盡棄。因此在地下連續(xù)墻鑿除上部混凝土以及綁扎圈梁鋼筋時(shí)，必須與施工單位協(xié)調(diào)好，派專人看護(hù)好測(cè)斜管，以防被破壞。同時(shí)應(yīng)根據(jù)圈梁高度重新調(diào)整測(cè)斜管管口位置。一般需接長(zhǎng)測(cè)斜管，此時(shí)除外槽對(duì)齊外，還要檢查內(nèi)槽是否對(duì)齊。（h）最后檢驗(yàn)：在圈梁混凝土澆搗前，應(yīng)對(duì)測(cè)斜管作一次檢驗(yàn)，檢驗(yàn)測(cè)斜管是否有滑槽和堵管現(xiàn)象，管長(zhǎng)是否滿足要求。如有堵管現(xiàn)象要做好記錄，待圈梁混凝土澆好后及時(shí)進(jìn)行疏通。如有滑槽現(xiàn)象，要判斷是否在最后一次接管位置。如果是，要在圈梁混凝土澆搗前及時(shí)進(jìn)行整改。2）混凝土灌注樁內(nèi)測(cè)斜管安裝基本步驟同上，需要特別注意的是：因?yàn)?/p>

37、圍護(hù)樁鋼筋籠一般需要分節(jié)吊裝，因此給測(cè)斜管的安裝帶來不少麻煩，測(cè)斜管安裝過程中，上段測(cè)斜管要有一定的自由度，可以與下段測(cè)斜管對(duì)接。接頭對(duì)接時(shí)，槽口要對(duì)齊，不能使束節(jié)破損，一旦破損必須把換掉。接頭處要用使用膠水，并用螺絲固定連接，膠帶密封。每節(jié)鋼筋籠放入時(shí)，應(yīng)該在測(cè)斜管內(nèi)注入清水，測(cè)斜管的內(nèi)槽口，一邊要垂直于圍護(hù)邊線，由于樁的鋼筋籠是圓形的，施工時(shí)極有可能要發(fā)生旋轉(zhuǎn)，使原對(duì)好的槽口發(fā)生偏轉(zhuǎn)，為了保證安裝質(zhì)量，要與施工單位協(xié)調(diào)，盡量滿足測(cè)斜管安裝要求。3）型鋼水泥土復(fù)合攪拌樁內(nèi)測(cè)斜管安裝型鋼水泥土復(fù)合攪拌樁，由多頭攪拌樁內(nèi)插H型鋼組成。型鋼水泥土復(fù)合攪拌樁(SMW工法樁)圍護(hù)形式的測(cè)斜管的安裝方法

38、有兩種，第一種：安裝在H型鋼上，隨型鋼一起插入攪拌樁內(nèi)；第二種：在攪拌樁內(nèi)鉆孔埋設(shè)。在此僅介紹第一種方法。（a）連接：將4m（或2m）一節(jié)的測(cè)斜管用束節(jié)逐節(jié)連接在一起，接管時(shí)除外槽口對(duì)齊外，還要檢查內(nèi)槽口是否對(duì)齊。管與管連接時(shí)先在測(cè)斜管外側(cè)涂上PVC膠水，然后將測(cè)斜管插入束節(jié)，在束節(jié)四個(gè)方向用自攻螺絲或鋁鉚釘固緊束節(jié)與測(cè)斜管。注意膠水不要涂得過多，以免擠入內(nèi)槽結(jié)硬后引起測(cè)斜儀在測(cè)試過程中滑槽。自攻螺絲或鋁鉚釘位置要避開內(nèi)槽口且不宜過長(zhǎng)，以免影響測(cè)斜儀在槽內(nèi)移動(dòng)。（b）接頭防水：在每個(gè)束節(jié)接頭兩端用防水膠布包扎，防止水泥漿從接頭中滲入測(cè)斜管內(nèi)。（c）內(nèi)槽檢驗(yàn)：接管結(jié)束后，必須檢查測(cè)斜管內(nèi)槽是否扭

39、轉(zhuǎn)。（d）測(cè)管固定：將測(cè)斜管靠在H型鋼的一個(gè)內(nèi)角，測(cè)斜管一對(duì)內(nèi)槽須垂直H型鋼翼板，間隔一定距離，在束節(jié)處焊接短鋼筋把測(cè)斜管固定在H型鋼上。固定測(cè)斜管時(shí)要調(diào)整一對(duì)內(nèi)槽始終垂直于H型鋼翼板。（e）端口保護(hù)：因測(cè)斜管固定在H型鋼內(nèi)，一般不需在測(cè)斜管上端口外套鋼管或硬質(zhì)PVC管，只要在上口用管蓋密封即可。（f）型鋼插入：在型鋼插入施工過程中要有專人看護(hù)，以防測(cè)斜管意外受損。如遇測(cè)斜管固定不牢在型鋼插入過程中上浮，表明安裝失敗，應(yīng)重新安裝。（g）圈梁施工：圈梁施工階段是測(cè)斜管最容易受到損壞階段，如果保護(hù)不當(dāng)將前功盡棄。因此必須與施工單位協(xié)調(diào)好，派專人看護(hù)好測(cè)斜管，以防被破壞。（h）最后檢驗(yàn)：在圈梁混凝土

40、澆搗前，應(yīng)對(duì)測(cè)斜管作一次檢驗(yàn)，檢驗(yàn)測(cè)斜管是否有滑槽和堵管現(xiàn)象，管長(zhǎng)是否滿足要求。如有堵管現(xiàn)象要做好記錄，待圈梁混凝土澆好后及時(shí)進(jìn)行疏通。4）水泥土攪拌樁內(nèi)測(cè)斜管安裝水泥土攪拌樁內(nèi)測(cè)斜管采用鉆孔法安裝，步驟如下：（a）鉆孔:孔深大于所測(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的深度510m，孔徑比所選的測(cè)斜管大510cm。在土質(zhì)較差地層鉆孔時(shí)應(yīng)用泥漿護(hù)壁。（b）接管：鉆孔作業(yè)的同時(shí)，在地表將測(cè)斜管用專用束節(jié)連接好，并對(duì)接縫處進(jìn)行密封處理。（c）下管：鉆孔結(jié)束后馬上將測(cè)斜管沉人孔中，然后在管內(nèi)充滿清水，以克服浮力。下管時(shí)一定要對(duì)好槽口。（d）封孔：測(cè)斜管沉放到位后，在測(cè)斜管與鉆孔空隙內(nèi)填人細(xì)砂或水泥和膨潤(rùn)土拌和的灰漿，其配合比取

41、決于土層的物理力學(xué)性能和地質(zhì)情況。剛埋設(shè)完幾天內(nèi)，孔內(nèi)充填物會(huì)固結(jié)下沉因此要及時(shí)補(bǔ)充保持其高出孔口。（e）保護(hù)：圈梁施工階段是測(cè)斜管最容易受到損壞階段，如果保護(hù)不當(dāng)將前功盡棄。因此必須與施工單位協(xié)調(diào)好，派專人看護(hù)好測(cè)斜管，以防被破壞。測(cè)斜管管口一般高出圈梁面20cm左右，周圍砌設(shè)保護(hù)井，以免遭受損壞。5）土體內(nèi)測(cè)斜管安裝同水泥土攪拌樁內(nèi)測(cè)斜管安裝。四、監(jiān)測(cè)技術(shù)1測(cè)試方法測(cè)斜管應(yīng)在工程開挖前1530d埋設(shè)完畢，在開挖前的35天內(nèi)復(fù)測(cè)23次待判明測(cè)斜管已處于穩(wěn)定狀態(tài)后，取其平均值作為初始值，開始正式測(cè)試工作。每次監(jiān)測(cè)時(shí)，將探頭導(dǎo)輪對(duì)準(zhǔn)與所測(cè)位移方向一致的槽口，緩緩放至管底待探頭與管內(nèi)溫度基本一致、

42、顯示儀讀數(shù)穩(wěn)定后開始監(jiān)測(cè)。 一般以管口作為確定測(cè)點(diǎn)位置的基準(zhǔn)點(diǎn)，每次測(cè)試時(shí)管口基準(zhǔn)點(diǎn)必須是同一位置，按探頭電纜上的刻度分劃，均速提升。每隔500mm讀數(shù)一次，并做記錄。待探頭提升至管口處。旋轉(zhuǎn)180°后，再按上述方法測(cè)量測(cè)，以消除測(cè)斜儀自身的誤差。2 測(cè)試數(shù)據(jù)處理1)計(jì)算原理通常使用的活動(dòng)式測(cè)斜儀采用帶導(dǎo)輪的測(cè)斜探頭，探頭兩對(duì)導(dǎo)輪間距500mm，以兩對(duì)導(dǎo)輪之間的間距為一個(gè)測(cè)段。每一測(cè)段上、下導(dǎo)輪間相對(duì)水平偏差量可通過下式計(jì)算得到。 (3-1) 式中：上、下導(dǎo)輪間距； 探頭敏感軸與重力軸夾角。測(cè)段n相對(duì)于起始點(diǎn)的水平偏差量，由從起始點(diǎn)起連續(xù)測(cè)試得到的累計(jì)而成，即 (3-2)式中：起始測(cè)

43、段的水平偏差量（mm）； 測(cè)點(diǎn)n相對(duì)于起始點(diǎn)的水平偏差量（mm）。（a）測(cè)斜管形狀曲線測(cè)斜儀單次測(cè)試得到的是測(cè)斜儀上、下導(dǎo)輪間相對(duì)水平偏差量，按式(3-2)計(jì)算得到的是測(cè)點(diǎn)n相對(duì)于起始點(diǎn)的水平偏差量，如果將起始點(diǎn)設(shè)在測(cè)斜管的一端（孔底或孔口），以上、下導(dǎo)輪間距（0.5m）為測(cè)段長(zhǎng)度，則將每個(gè)測(cè)段沿深度連成線就構(gòu)成了測(cè)斜管形狀曲線。（b）測(cè)斜管水平位移曲線（側(cè)向位移曲線）若將測(cè)段n第j次與第j-1次的水平偏差量之差表示為（），則即為測(cè)段n本次水平位移量，沿深度的連線就構(gòu)成了測(cè)斜管本次水平位移曲線。若將測(cè)點(diǎn)n第j次與初次的水平偏移量之差表示為（），則即為測(cè)段n累計(jì)水平位移量，沿深度的連線就構(gòu)成了測(cè)

44、斜管累計(jì)水平位移曲線。用公式可表示為： (3-3)式（3-3）即為以測(cè)斜管底部測(cè)斜儀下導(dǎo)輪為固定起算點(diǎn)（假設(shè)不動(dòng)）深層側(cè)向變形計(jì)算公式。如果以測(cè)斜管頂部為固定起算點(diǎn)，因?yàn)闇y(cè)斜儀測(cè)出的是以測(cè)斜管頂部上導(dǎo)輪為起算點(diǎn)，因此深層側(cè)向變形計(jì)算還要疊加上導(dǎo)輪（管口）水平位移量。計(jì)算公式為： (3-4)2）實(shí)際計(jì)算在實(shí)際計(jì)算時(shí)，因讀數(shù)儀顯示的數(shù)值一般已經(jīng)是經(jīng)計(jì)算轉(zhuǎn)化而成的水平量，因此只需按儀器使用說明書中告知的計(jì)算式計(jì)算即可，不同產(chǎn)家生產(chǎn)的測(cè)斜儀其計(jì)算公式各不相同。要注意的是，讀數(shù)儀顯示的數(shù)值一般取=500mm作為計(jì)算長(zhǎng)度。3工程算例五、 注意事項(xiàng)(1) 因測(cè)斜儀的探頭在管內(nèi)每隔0.5m測(cè)讀一次，故對(duì)測(cè)斜管

45、的接口位置要精確計(jì)算，避免接口設(shè)在探頭滑輪停留處。(2) 測(cè)斜管中有一對(duì)槽口應(yīng)自上而下始終垂直于基坑邊線，若因施工原因致使槽口轉(zhuǎn)向而不垂直于基坑邊線，則須對(duì)兩對(duì)槽口進(jìn)行測(cè)試，然后在同一深度取矢量和。(3) 測(cè)點(diǎn)間距應(yīng)為0.5m，以使導(dǎo)輪位置能自始至終重合相連，而不宜取1.0m測(cè)點(diǎn)間距，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果偏離。第四講 地下水位監(jiān)測(cè)一、監(jiān)測(cè)內(nèi)容基坑工程地下水位監(jiān)測(cè)包含坑內(nèi)、坑外水位監(jiān)測(cè)。由于上海地區(qū)除淺層潛水外，在局部層存在微承壓水層和層位置存在承壓水層，上海水文地質(zhì)的這一特性，決定了在上海部分地區(qū)深基坑施工過程中除淺層水位觀測(cè)外，還需觀測(cè)深層承壓水位。通過坑內(nèi)水位觀測(cè)可以檢驗(yàn)降水方案的實(shí)際效果，如降水

46、速率和降水深度。通過坑外水位觀測(cè)可以控制基坑工程施工降水對(duì)周圍地下水位下降的影響范圍和程度，防止基坑工程施工中的水土流失?？油馑槐O(jiān)測(cè)為基坑監(jiān)測(cè)必測(cè)項(xiàng)目。二、儀器、設(shè)備簡(jiǎn)介1水位計(jì)用途及原理水位計(jì)是觀測(cè)地下水位變化的儀器；它可用來監(jiān)測(cè)由降水、開挖以及其他地下工程施工作業(yè)所引起的地下水位的變化。2水位儀的組成水位測(cè)量系統(tǒng)由三部分組成：第一部分為地下埋入材料部分水位管；第二部分為地表測(cè)試儀器鋼尺水位計(jì)，由探頭、鋼尺電纜、接收系統(tǒng)、繞線架等部分組成。；第三部分為管口水準(zhǔn)測(cè)量，由水準(zhǔn)儀、標(biāo)尺、腳架、尺墊等組成。(1) 鋼尺水位計(jì)：探頭外殼由金屬車制而成，內(nèi)部安裝了水阻接觸點(diǎn)。當(dāng)觸點(diǎn)接觸水面時(shí)，接收系統(tǒng)

47、峰鳴器發(fā)出蜂鳴聲，同時(shí)峰值指示器中的電壓指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。測(cè)量電纜部分由鋼尺和導(dǎo)線采用塑膠工藝合二為一。既防止了鋼尺的銹蝕，又簡(jiǎn)化了操作過程，讀數(shù)方便、準(zhǔn)確。 (2) 水位管：潛水水位管一般由PVC工程塑料制成，包括主管和束節(jié)及封蓋。主管管徑5070mm，管頭50cm打有四排7mm的孔。束節(jié)套于兩節(jié)主管的接頭處，起著連接、固定作用，埋設(shè)時(shí)應(yīng)在主管管頭濾孔外包上土工布，起到濾層的作用。承壓水水位管一般采用PPR管，接口采用熱熔技術(shù)，管子之間完全融合在一起，可有效阻隔上層水的滲透。3水位計(jì)的使用水位測(cè)量時(shí)，擰松水位計(jì)繞線盤后面螺絲，讓繞線盤轉(zhuǎn)動(dòng)自由后，按下電源按鈕把測(cè)頭放人水位管內(nèi)，手拿鋼尺電纜，讓測(cè)

48、頭緩慢地向下移動(dòng)，當(dāng)測(cè)頭的觸點(diǎn)接觸到水面時(shí)，接收系統(tǒng)的音響器便會(huì)發(fā)出連續(xù)不斷的蜂鳴聲。此時(shí)讀出鋼尺電纜在管口處的讀數(shù)。三、水位管埋設(shè)1水位孔的布設(shè)原則檢驗(yàn)降水效果的水位孔布置在降水區(qū)內(nèi)，采用輕型井點(diǎn)管時(shí)可布置在總管的兩側(cè)，采用深井降水時(shí)應(yīng)布置在兩孔深井之間。潛水水位觀測(cè)管埋設(shè)深度不宜小于基坑開挖深度以下3m。微承壓水和承壓水層水位孔的深度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。保護(hù)周圍環(huán)境的水位孔應(yīng)圍繞圍護(hù)結(jié)構(gòu)和被保護(hù)對(duì)象(如建筑物、地下管線等)或在兩者之問進(jìn)行布置，其深度應(yīng)在允許最低地下水位之下或根據(jù)不同水層的位置而定，潛水水位觀測(cè)管埋設(shè)深度宜為68m。潛水水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距宜為2050m，微承壓水和承壓水層水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)

49、間距宜為3060m，每測(cè)邊監(jiān)測(cè)點(diǎn)至少1個(gè)。2水位管構(gòu)造與埋設(shè)水位管選用直徑50mm左右的鋼管或硬質(zhì)塑料管，管底加蓋密封，防止泥砂進(jìn)入管中。下部留出0.51m的沉淀段(不打孔)，用來沉積濾水段帶人的少量泥砂。中部管壁周圍鉆出68列直徑為6mm左右的濾水孔，縱向孔距50100mm。相鄰兩列的孔交錯(cuò)排列，呈梅花狀布置。管壁外部包扎過濾層，過濾層可選用土工織物或網(wǎng)紗。上部管口段不打孔，以保證封口質(zhì)量。水位孔一般用小型鉆機(jī)成孔，孔徑略大干水位管的直徑，孔徑過小會(huì)導(dǎo)致下管困難，孔徑過大會(huì)使觀測(cè)產(chǎn)生一定的滯后效應(yīng)。成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，放入裹有濾網(wǎng)的水位管，管壁與孔壁之間用凈砂回填過濾頭，再用粘土進(jìn)行封填，以防

50、地表水流入。承壓水水位管安裝前須摸清承壓水層的深度，水位管放入鉆孔后，水位管濾頭必須在承壓水層內(nèi)。承壓水面層以上一定范圍內(nèi)，管壁與孔壁之間采取特別的措施，隔斷承壓水與上層潛水的聯(lián)通。四、監(jiān)測(cè)技術(shù)1測(cè)試方法先用水位計(jì)測(cè)出水位管內(nèi)水面距管口的距離，然后用水準(zhǔn)測(cè)量的方法測(cè)出水位管管口絕對(duì)高程，最后通過計(jì)算得到水位管內(nèi)水面的絕對(duì)高程。2 測(cè)試數(shù)據(jù)處理水位管內(nèi)水面應(yīng)以絕對(duì)高程表示，計(jì)算式如下： （4-1）式中：水位管內(nèi)水面絕對(duì)高程(m)； 水位管管口絕對(duì)高程(m)； 水位管內(nèi)水面距管口的距離(m)。由式（4-1）可以分別算出前后兩次水位變化即本次變化和累計(jì)水位變化： （4-2） （4-3）式中：第i次水

51、位絕對(duì)高程(m)； 第i-1次水位絕對(duì)高程(m)； 水位初始絕對(duì)高程(m)； 累計(jì)水位差(m)。3工程算例五、 注意事項(xiàng)(1) 水位管的管口要高出地表并做好防護(hù)墩臺(tái)，加蓋保護(hù)，以防雨水、地表水和雜物進(jìn)入管內(nèi)。水位管處應(yīng)有醒目標(biāo)志，避免施工損壞。(2) 在監(jiān)測(cè)了一段時(shí)間后。應(yīng)對(duì)水位孔逐個(gè)進(jìn)行抽水或灌水試驗(yàn)，看其恢復(fù)至原來水位所需的時(shí)間以判斷其工作的可靠性。(3) 坑內(nèi)水位管要注意做好保護(hù)措施，防止施工破壞。(4) 坑內(nèi)水位監(jiān)測(cè)除水位觀測(cè)外，還應(yīng)結(jié)合降水效果監(jiān)測(cè)，即對(duì)出水量和真空度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。第五講 土體分層垂直位移監(jiān)測(cè)一、監(jiān)測(cè)內(nèi)容坑內(nèi)、外土體深層垂直位移?？觾?nèi)土體深層垂直位移亦稱坑內(nèi)土體回彈或坑底

52、隆起?；釉陂_挖后由于上部土體開挖卸載，深層土體應(yīng)力釋放向上隆起，另外，由于基坑內(nèi)土體開挖后，支護(hù)內(nèi)外的壓力差使其底部產(chǎn)生側(cè)向位移，導(dǎo)致靠近圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)的土體向上隆起，嚴(yán)重者產(chǎn)生塑性破壞。深大基坑由于卸載多，基坑內(nèi)外壓差大，因而就有必要對(duì)基坑回彈進(jìn)行監(jiān)測(cè)。土體分層垂直位移監(jiān)測(cè)為重力式圍護(hù)體系一、二級(jí)監(jiān)測(cè)等級(jí)、板式圍護(hù)體系一級(jí)監(jiān)測(cè)等級(jí)選測(cè)項(xiàng)目。二、儀器、設(shè)備簡(jiǎn)介1分層沉降儀用途及原理分層沉降儀是通過電感探測(cè)裝置，根據(jù)電磁頻率的變化來觀測(cè)埋設(shè)在土體不同深度內(nèi)的磁環(huán)的確切位置，再由其所在位置深度的變化計(jì)算出地層不同標(biāo)高處的沉降變化情況。分層沉降儀可用來監(jiān)測(cè)由開挖引起的周圍深層土體的垂直位移（沉降或隆

53、起）。2分層沉降儀的組成分層沉降測(cè)量系統(tǒng)由三部分構(gòu)成：第一部分為埋入地下的材料部分，由沉降導(dǎo)管、底蓋和沉降磁環(huán)等組成；第二部分為地面測(cè)試儀器一分層沉降儀，由測(cè)頭、測(cè)量電纜、接收系統(tǒng)和繞線盤等組成；第三部分為管口水準(zhǔn)測(cè)量，由水準(zhǔn)儀、標(biāo)尺、腳架、尺墊等組成。分層沉降儀的組成： （1）導(dǎo)管：采用PVC塑料管，管徑53mm或70mm。（2）磁環(huán)：沉降磁環(huán)由注塑制成，內(nèi)安放稀土高能磁性材料，形成磁力圈。外安裝彈簧片，彈簧片張開后外徑約200mm，磁環(huán)套在導(dǎo)管處，彈簧片與土層接觸，隨土層移動(dòng)而位移。（3）測(cè)頭：不銹鋼制成，內(nèi)部安裝了磁場(chǎng)感應(yīng)器，當(dāng)遇到外磁場(chǎng)作用時(shí)，便會(huì)接通接收系統(tǒng)，當(dāng)外磁場(chǎng)不作作用時(shí)，就會(huì)

54、自動(dòng)關(guān)閉接收系統(tǒng)。（4）電纜：由鋼尺和導(dǎo)線采用塑膠工藝合二為一，既防止了鋼尺銹蝕，又簡(jiǎn)化了操作過程，測(cè)讀更加方便、準(zhǔn)確。鋼尺電纜一端接入測(cè)頭，另一端接入接收系統(tǒng)。（5）接收系統(tǒng)：由音響器和峰值指示組成，音響器發(fā)出連續(xù)不斷的蜂鳴聲響，蜂值指示為電壓表指針指示，兩者可通過撥動(dòng)開關(guān)來選用，不管用何種接收系統(tǒng)，測(cè)讀精度是一致的。（6）繞線盤：由繞線圓盤和支架組成。3分層沉降儀使用方法測(cè)量時(shí)，擰松繞線盤后面螺絲，讓繞線盤轉(zhuǎn)動(dòng)自由后，按下電源按鈕，手持測(cè)量電纜，將測(cè)頭放入沉降管中，緩慢地向下移動(dòng)。當(dāng)測(cè)頭穿過土層中的磁環(huán)時(shí)，接收系統(tǒng)的蜂鳴器便會(huì)發(fā)出連續(xù)不斷的蜂鳴聲。若是在噪聲較大的環(huán)境中測(cè)量，蜂鳴聲不能聽清

55、時(shí)可用峰值指示，只要把儀器面板上的選擇開關(guān)撥至電壓擋即可測(cè)量。方法同蜂鳴聲指示。三、分層沉降標(biāo)（磁環(huán)）的埋設(shè)1布設(shè)原則1）分層垂直位移監(jiān)測(cè)孔：監(jiān)測(cè)孔應(yīng)布置在鄰近保護(hù)對(duì)象處，豎向監(jiān)測(cè)點(diǎn)（磁環(huán)）宜布置在土層分界面上，在厚度較大土層中部應(yīng)適當(dāng)加密，監(jiān)測(cè)孔深度宜大于2.5倍基坑開挖深度，且不應(yīng)小于基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)以下510m。2）坑底回彈監(jiān)測(cè)孔：監(jiān)測(cè)點(diǎn)宜按剖面布置在基坑中部，剖面間距3050m，數(shù)量不少于2條，剖面上監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距1020m，數(shù)量不少于3個(gè)。2沉降管與磁環(huán)的埋設(shè)方法一：用鉆機(jī)在預(yù)定孔位上鉆孔，孔深由沉降管長(zhǎng)度而定，孔徑以能恰好放入磁環(huán)為佳。然后放入沉降管，沉降管連接時(shí)要用內(nèi)接頭或套接式螺紋，使外殼光滑，不影響磁環(huán)的上、下移動(dòng)。在沉降管和孔壁間用膨潤(rùn)土球充填并搗實(shí)，至底部第一個(gè)磁環(huán)的標(biāo)高再用