第三章基坑工程监测技术

第三章基坑工程监测技术3.13.23.3概述监测方案的制定过程及其主要内容监测项目与监测点的布置原则3.43.5基坑工程的监测方法监测频率、警戒值及数据处理概述开挖深度超过5m、或开挖深度未超过5m但地质情况和周围环境较复杂的基坑工程均应实施基坑工程监测基坑工程监测的目的：⒈监测是研究基坑变形规律，提高基坑工程围护结构设计水平的重要手段；⒉监测是围护结构设计的重要补充手段，可验证设计方法，完善设计理论；⒊监测可以为基坑工程信息化施工的开展提供及时准确的反馈信息，指导施工；⒋监测是保证复杂敏感环境下基坑邻近建筑物安全运行的重要手段。基坑工程现场监测的内容：⒈围护结构监测围护桩墙、支撑、围檩和圈梁、立柱、地下水位等项目⒉周围环境监测道路、地下管线、临近建筑物、地下水位等项目监测方案的制定过程及其主要内容一、监测方案的制定步骤⒈收集和阅读有关场地地质条件、结构构造物和周围环境的有关资料；⒉分析设计方提出的基坑工程监测的技术要求；⒊现场踏勘；⒋拟定监测方案初稿，提交工程建设单位等讨论审定；⒌监测方案在实施过程中可以根据实际施工情况适当予以调整与充实。二、监测方案的内容监测方案包括工程概况、监测依据、监测目的、监测项目、测点布置、监测方法及精度、监测人员及主要仪器设备、监测频率、监测报警值、异常情况下的监测措施、监测数据的记录制度和处理方法、工序管理及信息反馈制度等。监测项目与监测点的布置原则一、现场监测的主要项目及测试方法序号监测项目测试方法基坑工程等级一级二级三级1墙顶水平位移、沉降水准仪和经纬仪☆☆☆2墙体水平位移测斜仪☆○⊙3土体深层竖向位移、侧向位移分层沉降标、测斜仪☆○⊙4孔隙水压力、地下水位孔隙水压力计/地下水位观察孔☆☆○5墙体内力钢筋应力计☆○⊙6土压力土压力计○⊙⊙7支撑轴力钢筋应力计、混凝土应变计或轴力计☆○⊙8坑底隆起水准仪☆○⊙9锚杆拉力钢筋应力计和轴力计☆○⊙10立柱沉降水准仪☆○⊙11临近建筑物沉降和倾斜水准仪和经纬仪☆☆☆12地下管线沉降和水平位移水准仪和经纬仪☆☆☆注：☆为应测项目；○为宜测项目；⊙为可测项目。二、监测点的布置原则⒈基坑工程监测点的布置应最大程度地反映监测对象的实际状态及其变化趋势，并应满足监控要求；⒉基坑工程监测点的布置应不妨碍监测对象的正常工作，并尽量减少对施工作业的不利影响；⒊监测标志应稳固、明显、结构合理，监测点的位置应避开障碍物，便于观测；⒋在监测对象内力和变形变化大的代表性部位及周边重点监护部位，监测点应适当加密；⒌应加强对监测点的保护，必要时应设置监测点的保护装置或保护设施。㈠基坑及支护结构⒈基坑边坡顶部的水平位移和竖向位移监测点应沿基坑周边布置，基坑周边中部、阳角处应布置监测点；⒉围护墙顶部的水平位移和竖向位移监测点应沿围护墙的周边布置，围护墙周边中部、阳角处应布置测点；⒊深层水平位移监测孔宜布置在基坑边坡、围护墙周边的中心孔及代表性的部位；⒋围护墙内力监测点应布置在受力、变形较大且有代表性的部位，竖直方向监测点应布置在弯矩较大处；⒌支撑内力监测点的布置应符合下列要求：⑴监测点宜设置在支撑内力较大或在整个支撑系统中起关键作用的杆件上；⑵每道支撑的内力监测点不应少于3个，各道支撑的监测点位置在竖向保持一致；⑶钢支撑的监测截面根据测试仪器宜布置在支撑长度的1/3部位或支撑的端头；钢筋混凝土支撑的监测截面宜布置在支撑长度的1/3部位；⑷每个监测点截面内传感器的设置数量及布置应满足不同传感器测测试要求。⒍立柱的竖向位移监测点宜布置在基坑中部、多根支撑交汇处、施工栈桥下、地质条件复杂处的立柱上；⒎锚杆的拉力监测点应选择在受力较大且有代表性的位置，基坑每边跨中部位和地质条件复杂的区域宜布置监测点；⒏土钉的拉力监测点应沿基坑周边布置，基坑周边的中部、阳角处宜布置监测点；各层监测点在竖向上的位置宜保持一致；每根杆体上的测试点应设置在受力、变形有代表性的位置；⒐基坑底部隆起监测点应符合下列要求：⑴监测点宜按纵向或横向剖面布置，剖面应选择在基坑的中央、距坑底边约1/4坑底宽度处以及其他能反映变形特征的位置；⑵同一剖面上监测点横向间距宜为10～20m，数量不宜少于3个。⒑围护墙侧向土压力监测点的布置应符合下列要求：⑴监测点应设置在受力、土质条件变化较大或有代表性的部位；⑵平面布置上基坑每边不宜少于2个测点；⑶当按土层分布情况布设时，每层应至少设1个测点，且布置在各层土的中部；⑷土压力盒应紧贴围护墙布置，宜预设在围护墙的迎土面一侧。⒒孔隙水压力监测点宜布置在基坑受力、变形较大或有代表性的部位；⒓基坑内地下水位监测点的布置应符合下列要求：⑴当采用深井降水时，水位监测点宜布置在基坑中央和两相邻降水井的中间部位；当采用轻型井点、喷射井点降水时，水位监测点宜布置在基坑中央和周边拐角处，监测点数量视具体情况确定；⑵水位监测管的埋置深度（管底标高）应在最低设计水位之下3～5m。⒔基坑外地下水位监测点的布置应符合下列要求：⑴水位监测点应沿基坑周边、被保护对象（如建筑物、地下管线等）周边或在两者之间布置，监测点间距宜为20～50m；⑵水位监测管的埋置深度（管底标高）应在控制地下水位之下3～5m；⑶回灌井点观测井应设置在回灌井点与被保护对象之间。㈡周边环境⒈从基坑边缘以外1～3倍开挖深度范围内需要保护的建（构）筑物、地下管线等均应作为监控对象；必要时，尚应扩大监控范围；⒉位于重要保护对象（如地铁、上游引水、合流污水等）安全保护区范围内的监测点的布置，尚应满足相关部门的技术要求；⒊建（构）筑物的竖向位移监测点布置应满足下列要求：⑴建（构）筑物四角、沿外墙每10～15m处或每隔2～3根桩基上，且每边不少于3个监测点；⑵不同地基或基础的分界处；⑶建（构）筑物不同结构的分界处；⑷变形缝、抗震缝或严重开裂处的两侧；⑸新、旧建筑物或高、低建筑物交接处的两侧；⑹烟囱、水塔和大型储仓罐等高耸构筑物基础轴线的对称部位，每一构筑物不得少于4点。⒋建（构）筑物的水平位移监测点应布置在建筑物的墙角、柱基及裂缝的两端，每侧墙体的监测点不应少于3处；⒌建（构）筑物倾斜监测点应符合下列要求：⑴监测点应布置在建（构）筑物角点、变形缝或抗震缝两侧的承重柱或墙上；⑵监测点应沿主体顶部、底部对应布设，上、下监测点应布置在同一竖直线上；⑶当采用铅锤观测法、激光铅直仪观测法时，应保证上、下测点之间具有一定的通视条件。⒍建（构）筑物的裂缝监测点应选择有代表性的裂缝进行布置，在基坑施工期间当发现新裂缝或原有裂缝有增大趋势时，应及时增设监测点；⒎地下管线监测点的布置应符合下列要求：⑴应根据管线年份、类型、材料、尺寸及现状等情况，确定监测点设置；⑵监测点宜布置在管线的节点、转角点和变形曲率较大的部位；⑶上水、煤气、暖气等压力管线宜设置直接监测点；⑷在无法埋设直接监测点的部位，可利用埋设套管法设置监测点，也可采用模拟式测点将监测点设置在靠近管线埋深部位的土体中。⒏基坑周边地表竖向沉降监测点的布置范围宜为基坑深度的1~3倍，监测剖面宜设在坑边中部或其他有代表性的部位，并与坑边垂直，监测剖面数量视具体情况确定。⒐土体分层竖向位移监测孔应布置在有代表性的部位，数量视具体情况确定，并形成监测剖面。基坑工程的监测方法一、墙（坡）顶水平位移监测⒈测量仪器GPS、全站仪、水准仪⒉基准点的埋设水平位移监测基准点应埋设在基坑开挖深度3倍范围以外不受施工影响的稳定区域，或利用已有稳定的施工控制点，不应埋设在低洼积水、湿陷、冻胀、胀缩等影响范围内。⒊测量方法特定方向：任意方向：视准线法、小角度法、投点法前方交会法、自由设站法、极坐标法二、竖向位移监测⒈测量仪器全站仪、水准仪⒉测量方法几何水准或液体静力水准三、深层水平位移监测⒈测量仪器测斜仪⒉测量方法围护墙体或坑周土体的深层水平位移的监测宜采用在墙体或土体中预埋测斜管、通过测斜仪观测各深度处水平位移的方法。⒊测斜管的埋设原则与方法监测深层水平位移时，首先要埋设测斜管。测斜管宜采用PVC工程塑料管或铝合金管，直径宜为45~90mm，管内应有两组相互垂直的纵向导槽。测斜管埋设的原则：⑴测斜管应在基坑开挖1周前埋设，埋设前应检查测斜管质量，测斜管连接时应保证上、下管段的导槽相互对准顺畅，接点处应密封处理；⑵测斜管长度应与围护墙深度一致或不小于所监测土层的深度，当以下部管端作为位移基准点时，应保证测斜管进入稳定土层2~3m；⑶测斜管与钻孔之间孔隙应填充密实，埋设时测斜管应保持竖直无扭转，其中一组导槽方向应与所需测量的方向一致。测斜管埋设的方法钻孔埋设绑扎埋设预制埋设四、墙体和桩体的内力监测⒈测量仪器钢筋应力计、频率仪⒉测量方法测量墙体和桩体的内力时，需先将钢筋应力计串联到主筋上测量墙体和桩体浇筑完成后，采用频率仪采集数据五、锚杆（索）拉力监测⒈测量仪器锚杆（索）测力计⒉测量方法将锚杆（索）轴力计安装在锚杆（索）的外露端六、水平支撑内力监测⒈测量仪器⒉测量方法确定初始频率钢筋混凝土支撑：钢支撑：钢筋应力计、混凝土应变计表面应变计、轴力计（反力计）⑴钢筋应力计和混凝土应变计：当混凝土支撑的混凝土强度达到设计值标准，支撑尚未悬空受力时，传感器的频率测试值为初始频率。⑵表面应变计：表面应变计安装完毕，调试频率值居中并稳定后的频率值为初始频率。⑶轴力计（反力计）：安装前传感器不受力状态下的频率测试值为初始频率。七、地下水位监测⒈测量仪器孔内设置水位管、水位计⒉测量方法⑴潜水水位管应在基坑施工前埋设，滤管长度应满足测量要求；⑵承压水位监测时被测含水层与其他含水层之间应采取有效的隔水措施；⑶检验降水效果的水位观测井宜布置在降水区内，采用轻型井点降水时可布置在总管的两侧，采用深井降水时应布置在两孔深井之间。八、土压力监测⒈测量仪器⒉测量方法钢弦式电阻式⑴采用埋入式或边界式（接触式）；土压力传感器⑵埋设时，土压力计的受力面与所需监测的压力方向垂直并紧贴被测对象，埋设过程中应有土压力膜保护措施；⑶采用钻孔法埋设时，回填应均匀密实，且回填材料宜与周围土体一致。九、孔隙水压力监测⒈测量仪器⒉测量方法钢弦式应变式⑴孔隙水压力计埋设可采用压入法、钻孔法；孔隙水压力计⑵孔隙水压力计应在事前2~3周埋设，埋设前应符合下列要求：①孔隙水压力计应浸泡饱和，排除透水石中的气泡；②检查率定资料，记录探头编号，测读初始读数。十、坑外土体分层竖向位移监测⒈测量仪器分层沉降磁环、深层沉降标⒉测量方法⑴分层竖向位移标应在事前埋设，沉降磁环可通过钻孔和分层沉降管进行定位埋设；⑵土体分层竖向位移的初始值应在分层竖向位移标埋设稳定后进行，稳定时间不应少于1周并获得稳定的初始值；⑶采用分层沉降仪法监测时，每次监测应测定管口高程，根据管口高程换算出测管内各监测点的高程。十一、建筑物倾斜监测⒈测量仪器电子全站仪⒉测量方法⑴根据不同现场观测条件和要求，选用投点法、水平角法、前方交会法、正垂线法、差异沉降法；⑵应测定监测对象顶部相对于底部的水平位移与高差，分别记录并计算监测对象的倾斜度、倾斜方向和倾斜速率。十二、建筑物裂缝监测⒈测量仪器直尺（卷尺）、裂缝计、千分尺、游标卡尺、照相机、超声波仪⒉测量方法裂缝监测应包括裂缝的位置、走向、长度、宽度、深度和变化程度。裂缝各指标的测量方法如下：⑴裂缝长度：采用直尺（卷尺）进行测量；⑵裂缝宽度：可在裂缝两侧贴石膏饼、画平行线或贴埋金属标志等，采用千分尺或游标卡尺等直接量测的方法；也可用裂缝计、粘贴安装千分表法、摄影量测等方法进行测量；⑶裂缝深度：当裂缝深度较小时宜采用凿出法和单面接触超声波法监测；深度较大裂缝宜采用超声波法监测。十三、控制监测数据精度的措施⒈变形测量点分为基准点、工作基点和变形监测点；每个基坑工程至少应有3个稳固可靠的点作为基准点；工作基点应选在稳定的位置；在通视条件良好或观测项目较少的情况下，可不设工作基点，在基准点上直接测定变形监测点。⒉监测仪器、设备和监测元件应满足观测精度和量程的要求、具有良好的稳定性和可靠性、经过校准或标定，且校核记录和标定资料齐全，并在规定的校准有效期内。⒊对同一监测项目，监测应该在基本相同的环境和条件下进