第三章 基坑工程監(jiān)測技術

第三章基坑工程監(jiān)測技術

3.13.23.3概述監(jiān)測方案的制定過程及其主要內(nèi)容監(jiān)測項目與監(jiān)測點的布置原則3.43.5基坑工程的監(jiān)測方法監(jiān)測頻率、警戒值及數(shù)據(jù)處理概述開挖深度超過5m、或開挖深度未超過5m但地質情況和周圍環(huán)境較復雜的基坑工程均應實施基坑工程監(jiān)測基坑工程監(jiān)測的目的：⒈監(jiān)測是研究基坑變形規(guī)律，提高基坑工程圍護結構設計水平的重要手段；⒉監(jiān)測是圍護結構設計的重要補充手段，可驗證設計方法，完善設計理論；⒊監(jiān)測可以為基坑工程信息化施工的開展提供及時準確的反饋信息，指導施工；⒋監(jiān)測是保證復雜敏感環(huán)境下基坑鄰近建筑物安全運行的重要手段?；庸こ态F(xiàn)場監(jiān)測的內(nèi)容：⒈圍護結構監(jiān)測圍護樁墻、支撐、圍檁和圈梁、立柱、地下水位等項目⒉周圍環(huán)境監(jiān)測道路、地下管線、臨近建筑物、地下水位等項目監(jiān)測方案的制定過程及其主要內(nèi)容一、監(jiān)測方案的制定步驟⒈收集和閱讀有關場地地質條件、結構構造物和周圍環(huán)境的有關資料；⒉分析設計方提出的基坑工程監(jiān)測的技術要求；⒊現(xiàn)場踏勘；⒋擬定監(jiān)測方案初稿，提交工程建設單位等討論審定；⒌監(jiān)測方案在實施過程中可以根據(jù)實際施工情況適當予以調(diào)整與充實。二、監(jiān)測方案的內(nèi)容監(jiān)測方案包括工程概況、監(jiān)測依據(jù)、監(jiān)測目的、監(jiān)測項目、測點布置、監(jiān)測方法及精度、監(jiān)測人員及主要儀器設備、監(jiān)測頻率、監(jiān)測報警值、異常情況下的監(jiān)測措施、監(jiān)測數(shù)據(jù)的記錄制度和處理方法、工序管理及信息反饋制度等。監(jiān)測項目與監(jiān)測點的布置原則一、現(xiàn)場監(jiān)測的主要項目及測試方法序號監(jiān)測項目測試方法基坑工程等級一級二級三級1墻頂水平位移、沉降水準儀和經(jīng)緯儀☆☆☆2墻體水平位移測斜儀☆○⊙3土體深層豎向位移、側向位移分層沉降標、測斜儀☆○⊙4孔隙水壓力、地下水位孔隙水壓力計/地下水位觀察孔☆☆○5墻體內(nèi)力鋼筋應力計☆○⊙6土壓力土壓力計○⊙⊙7支撐軸力鋼筋應力計、混凝土應變計或軸力計☆○⊙8坑底隆起水準儀☆○⊙9錨桿拉力鋼筋應力計和軸力計☆○⊙10立柱沉降水準儀☆○⊙11臨近建筑物沉降和傾斜水準儀和經(jīng)緯儀☆☆☆12地下管線沉降和水平位移水準儀和經(jīng)緯儀☆☆☆注：☆為應測項目；○為宜測項目；⊙為可測項目。二、監(jiān)測點的布置原則⒈基坑工程監(jiān)測點的布置應最大程度地反映監(jiān)測對象的實際狀態(tài)及其變化趨勢，并應滿足監(jiān)控要求；⒉基坑工程監(jiān)測點的布置應不妨礙監(jiān)測對象的正常工作，并盡量減少對施工作業(yè)的不利影響；⒊監(jiān)測標志應穩(wěn)固、明顯、結構合理，監(jiān)測點的位置應避開障礙物，便于觀測；⒋在監(jiān)測對象內(nèi)力和變形變化大的代表性部位及周邊重點監(jiān)護部位，監(jiān)測點應適當加密；⒌應加強對監(jiān)測點的保護，必要時應設置監(jiān)測點的保護裝置或保護設施。㈠基坑及支護結構⒈基坑邊坡頂部的水平位移和豎向位移監(jiān)測點應沿基坑周邊布置，基坑周邊中部、陽角處應布置監(jiān)測點；⒉圍護墻頂部的水平位移和豎向位移監(jiān)測點應沿圍護墻的周邊布置，圍護墻周邊中部、陽角處應布置測點；⒊深層水平位移監(jiān)測孔宜布置在基坑邊坡、圍護墻周邊的中心孔及代表性的部位；⒋圍護墻內(nèi)力監(jiān)測點應布置在受力、變形較大且有代表性的部位，豎直方向監(jiān)測點應布置在彎矩較大處；⒌支撐內(nèi)力監(jiān)測點的布置應符合下列要求：⑴監(jiān)測點宜設置在支撐內(nèi)力較大或在整個支撐系統(tǒng)中起關鍵作用的桿件上；⑵每道支撐的內(nèi)力監(jiān)測點不應少于3個，各道支撐的監(jiān)測點位置在豎向保持一致；⑶鋼支撐的監(jiān)測截面根據(jù)測試儀器宜布置在支撐長度的1/3部位或支撐的端頭；鋼筋混凝土支撐的監(jiān)測截面宜布置在支撐長度的1/3部位；⑷每個監(jiān)測點截面內(nèi)傳感器的設置數(shù)量及布置應滿足不同傳感器測測試要求。⒍立柱的豎向位移監(jiān)測點宜布置在基坑中部、多根支撐交匯處、施工棧橋下、地質條件復雜處的立柱上；⒎錨桿的拉力監(jiān)測點應選擇在受力較大且有代表性的位置，基坑每邊跨中部位和地質條件復雜的區(qū)域宜布置監(jiān)測點；⒏土釘?shù)睦ΡO(jiān)測點應沿基坑周邊布置，基坑周邊的中部、陽角處宜布置監(jiān)測點；各層監(jiān)測點在豎向上的位置宜保持一致；每根桿體上的測試點應設置在受力、變形有代表性的位置；⒐基坑底部隆起監(jiān)測點應符合下列要求：⑴監(jiān)測點宜按縱向或橫向剖面布置，剖面應選擇在基坑的中央、距坑底邊約1/4坑底寬度處以及其他能反映變形特征的位置；⑵同一剖面上監(jiān)測點橫向間距宜為10～20m，數(shù)量不宜少于3個。⒑圍護墻側向土壓力監(jiān)測點的布置應符合下列要求：⑴監(jiān)測點應設置在受力、土質條件變化較大或有代表性的部位；⑵平面布置上基坑每邊不宜少于2個測點；⑶當按土層分布情況布設時，每層應至少設1個測點，且布置在各層土的中部；⑷土壓力盒應緊貼圍護墻布置，宜預設在圍護墻的迎土面一側。⒒孔隙水壓力監(jiān)測點宜布置在基坑受力、變形較大或有代表性的部位；⒓基坑內(nèi)地下水位監(jiān)測點的布置應符合下列要求：⑴當采用深井降水時，水位監(jiān)測點宜布置在基坑中央和兩相鄰降水井的中間部位；當采用輕型井點、噴射井點降水時，水位監(jiān)測點宜布置在基坑中央和周邊拐角處，監(jiān)測點數(shù)量視具體情況確定；⑵水位監(jiān)測管的埋置深度（管底標高）應在最低設計水位之下3～5m。⒔基坑外地下水位監(jiān)測點的布置應符合下列要求：⑴水位監(jiān)測點應沿基坑周邊、被保護對象（如建筑物、地下管線等）周邊或在兩者之間布置，監(jiān)測點間距宜為20～50m；⑵水位監(jiān)測管的埋置深度（管底標高）應在控制地下水位之下3～5m；⑶回灌井點觀測井應設置在回灌井點與被保護對象之間。㈡周邊環(huán)境⒈從基坑邊緣以外1～3倍開挖深度范圍內(nèi)需要保護的建（構）筑物、地下管線等均應作為監(jiān)控對象；必要時，尚應擴大監(jiān)控范圍；⒉位于重要保護對象（如地鐵、上游引水、合流污水等）安全保護區(qū)范圍內(nèi)的監(jiān)測點的布置，尚應滿足相關部門的技術要求；⒊建（構）筑物的豎向位移監(jiān)測點布置應滿足下列要求：⑴建（構）筑物四角、沿外墻每10～15m處或每隔2～3根樁基上，且每邊不少于3個監(jiān)測點；⑵不同地基或基礎的分界處；⑶建（構）筑物不同結構的分界處；⑷變形縫、抗震縫或嚴重開裂處的兩側；⑸新、舊建筑物或高、低建筑物交接處的兩側；⑹煙囪、水塔和大型儲倉罐等高聳構筑物基礎軸線的對稱部位，每一構筑物不得少于4點。⒋建（構）筑物的水平位移監(jiān)測點應布置在建筑物的墻角、柱基及裂縫的兩端，每側墻體的監(jiān)測點不應少于3處；⒌建（構）筑物傾斜監(jiān)測點應符合下列要求：⑴監(jiān)測點應布置在建（構）筑物角點、變形縫或抗震縫兩側的承重柱或墻上；⑵監(jiān)測點應沿主體頂部、底部對應布設，上、下監(jiān)測點應布置在同一豎直線上；⑶當采用鉛錘觀測法、激光鉛直儀觀測法時，應保證上、下測點之間具有一定的通視條件。⒍建（構）筑物的裂縫監(jiān)測點應選擇有代表性的裂縫進行布置，在基坑施工期間當發(fā)現(xiàn)新裂縫或原有裂縫有增大趨勢時，應及時增設監(jiān)測點；⒎地下管線監(jiān)測點的布置應符合下列要求：⑴應根據(jù)管線年份、類型、材料、尺寸及現(xiàn)狀等情況，確定監(jiān)測點設置；⑵監(jiān)測點宜布置在管線的節(jié)點、轉角點和變形曲率較大的部位；⑶上水、煤氣、暖氣等壓力管線宜設置直接監(jiān)測點；⑷在無法埋設直接監(jiān)測點的部位，可利用埋設套管法設置監(jiān)測點，也可采用模擬式測點將監(jiān)測點設置在靠近管線埋深部位的土體中。⒏基坑周邊地表豎向沉降監(jiān)測點的布置范圍宜為基坑深度的1~3倍，監(jiān)測剖面宜設在坑邊中部或其他有代表性的部位，并與坑邊垂直，監(jiān)測剖面數(shù)量視具體情況確定。⒐土體分層豎向位移監(jiān)測孔應布置在有代表性的部位，數(shù)量視具體情況確定，并形成監(jiān)測剖面?；庸こ痰谋O(jiān)測方法一、墻（坡）頂水平位移監(jiān)測⒈測量儀器GPS、全站儀、水準儀⒉基準點的埋設水平位移監(jiān)測基準點應埋設在基坑開挖深度3倍范圍以外不受施工影響的穩(wěn)定區(qū)域，或利用已有穩(wěn)定的施工控制點，不應埋設在低洼積水、濕陷、凍脹、脹縮等影響范圍內(nèi)。⒊測量方法特定方向：任意方向：視準線法、小角度法、投點法前方交會法、自由設站法、極坐標法二、豎向位移監(jiān)測⒈測量儀器全站儀、水準儀⒉測量方法幾何水準或液體靜力水準三、深層水平位移監(jiān)測⒈測量儀器測斜儀⒉測量方法圍護墻體或坑周土體的深層水平位移的監(jiān)測宜采用在墻體或土體中預埋測斜管、通過測斜儀觀測各深度處水平位移的方法。⒊測斜管的埋設原則與方法監(jiān)測深層水平位移時，首先要埋設測斜管。測斜管宜采用PVC工程塑料管或鋁合金管，直徑宜為45~90mm，管內(nèi)應有兩組相互垂直的縱向導槽。測斜管埋設的原則：⑴測斜管應在基坑開挖1周前埋設，埋設前應檢查測斜管質量，測斜管連接時應保證上、下管段的導槽相互對準順暢，接點處應密封處理；⑵測斜管長度應與圍護墻深度一致或不小于所監(jiān)測土層的深度，當以下部管端作為位移基準點時，應保證測斜管進入穩(wěn)定土層2~3m；⑶測斜管與鉆孔之間孔隙應填充密實，埋設時測斜管應保持豎直無扭轉，其中一組導槽方向應與所需測量的方向一致。測斜管埋設的方法鉆孔埋設綁扎埋設預制埋設四、墻體和樁體的內(nèi)力監(jiān)測⒈測量儀器鋼筋應力計、頻率儀⒉測量方法測量墻體和樁體的內(nèi)力時，需先將鋼筋應力計串聯(lián)到主筋上測量墻體和樁體澆筑完成后，采用頻率儀采集數(shù)據(jù)五、錨桿（索）拉力監(jiān)測⒈測量儀器錨桿（索）測力計⒉測量方法將錨桿（索）軸力計安裝在錨桿（索）的外露端六、水平支撐內(nèi)力監(jiān)測⒈測量儀器⒉測量方法確定初始頻率鋼筋混凝土支撐：鋼支撐：鋼筋應力計、混凝土應變計表面應變計、軸力計（反力計）⑴鋼筋應力計和混凝土應變計：當混凝土支撐的混凝土強度達到設計值標準，支撐尚未懸空受力時，傳感器的頻率測試值為初始頻率。⑵表面應變計：表面應變計安裝完畢，調(diào)試頻率值居中并穩(wěn)定后的頻率值為初始頻率。⑶軸力計（反力計）：安裝前傳感器不受力狀態(tài)下的頻率測試值為初始頻率。七、地下水位監(jiān)測⒈測量儀器孔內(nèi)設置水位管、水位計⒉測量方法⑴潛水水位管應在基坑施工前埋設，濾管長度應滿足測量要求；⑵承壓水位監(jiān)測時被測含水層與其他含水層之間應采取有效的隔水措施；⑶檢驗降水效果的水位觀測井宜布置在降水區(qū)內(nèi)，采用輕型井點降水時可布置在總管的兩側，采用深井降水時應布置在兩孔深井之間。八、土壓力監(jiān)測⒈測量儀器⒉測量方法鋼弦式電阻式⑴采用埋入式或邊界式（接觸式）；土壓力傳感器⑵埋設時，土壓力計的受力面與所需監(jiān)測的壓力方向垂直并緊貼被測對象，埋設過程中應有土壓力膜保護措施；⑶采用鉆孔法埋設時，回填應均勻密實，且回填材料宜與周圍土體一致。九、孔隙水壓力監(jiān)測⒈測量儀器⒉測量方法鋼弦式應變式⑴孔隙水壓力計埋設可采用壓入法、鉆孔法；孔隙水壓力計⑵孔隙水壓力計應在事前2~3周埋設，埋設前應符合下列要求：①孔隙水壓力計應浸泡飽和，排除透水石中的氣泡；②檢查率定資料，記錄探頭編號，測讀初始讀數(shù)。十、坑外土體分層豎向位移監(jiān)測⒈測量儀器分層沉降磁環(huán)、深層沉降標⒉測量方法⑴分層豎向位移標應在事前埋設，沉降磁環(huán)可通過鉆孔和分層沉降管進行定位埋設；⑵土體分層豎向位移的初始值應在分層豎向位移標埋設穩(wěn)定后進行，穩(wěn)定時間不應少于1周并獲得穩(wěn)定的初始值；⑶采用分層沉降儀法監(jiān)測時，每次監(jiān)測應測定管口高程，根據(jù)管口高程換算出測管內(nèi)各監(jiān)測點的高程。十一、建筑物傾斜監(jiān)測⒈測量儀器電子全站儀⒉測量方法⑴根據(jù)不同現(xiàn)場觀測條件和要求，選用投點法、水平角法、前方交會法、正垂線法、差異沉降法；⑵應測定監(jiān)測對象頂部相對于底部的水平位移與高差，分別記錄并計算監(jiān)測對象的傾斜度、傾斜方向和傾斜速率。十二、建筑物裂縫監(jiān)測⒈測量儀器直尺（卷尺）、裂縫計、千分尺、游標卡尺、照相機、超聲波儀⒉測量方法裂縫監(jiān)測應包括裂縫的位置、走向、長度、寬度、深度和變化程度。裂縫各指標的測量方法如下：⑴裂縫長度：采用直尺（卷尺）進行測量；⑵裂縫寬度：可在裂縫兩側貼石膏餅、畫平行線或貼埋金屬標志等，采用千分尺或游標卡尺等直接量測的方法；也可用裂縫計、粘貼安裝千分表法、攝影量測等方法進行測量；⑶裂縫深度：當裂縫深度較小時宜采用鑿出法和單面接觸超聲波法監(jiān)測；深度較大裂縫宜采用超聲波法監(jiān)測。十三、控制監(jiān)測數(shù)據(jù)精度的措施⒈變形測量點分為基準點、工作基點和變形監(jiān)測點；每個基坑工程至少應有3個穩(wěn)固可靠的點作為基準點；工作基點應選在穩(wěn)定的位置；在通視條件良好或觀測項目較少的情況下，可不設工作基點，在基準點上直接測定變形監(jiān)測點。⒉監(jiān)測儀器、設備和監(jiān)測元件應滿足觀測精度和量程的要求、具有良好的穩(wěn)定性和可靠性、經(jīng)過校準或標定，且校核記錄和標定資料齊全，并在規(guī)定的校準有效期內(nèi)。⒊對同一監(jiān)測項目，監(jiān)測應該在基本相同的環(huán)境和條件下進行；⒋監(jiān)測過程中要加強對監(jiān)測儀器設備的維護保養(yǎng)、定期檢測以及監(jiān)測元件的檢查，應加強對監(jiān)測標志的保護，防止損壞。監(jiān)測頻率、警戒值及數(shù)據(jù)處理基坑工程監(jiān)測頻率應以能系統(tǒng)反映監(jiān)測對象所測項目的重要變化過程，而又不遺漏其變化時刻為原則。監(jiān)測項目的監(jiān)測頻率應考慮基坑工程等級、基坑及地下工程的不同施工階段以及周邊環(huán)境、自然條件的變化。當監(jiān)測值相對穩(wěn)定時，可適當降低監(jiān)測頻率?，F(xiàn)場儀器監(jiān)測的監(jiān)測頻率，可查相應的規(guī)范、手冊監(jiān)測頻率監(jiān)測警戒值在基坑工程監(jiān)測中，每一監(jiān)測項目都應根據(jù)工程的實際情況、周邊環(huán)境和設計要求，事先確定相應的警戒值，以判斷位移或受力狀況是否會超過允許的范圍，判斷工程施工是否安全可靠，是否需要調(diào)整施工步序或優(yōu)化原設計方案。警戒值確定的原則⒈滿足設計計算的要求，不可超出設計值，