基坑監(jiān)測方案(含傳感器埋設(shè))

1、基坑監(jiān)測方案第一講概述 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，個別甚至達到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?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，深的工作井達到30m，頂管工程的工作井開挖深度達到27m，地下變電站開挖深度達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、基坑監(jiān)測的重要性和目的 在深基坑開挖的施工過程中，基坑內(nèi)外的土體

2、將由原來的靜止土壓力狀態(tài)向被動和主動土壓力狀態(tài)轉(zhuǎn)變，應(yīng)力狀態(tài)的改變引起圍護結(jié)構(gòu)承受荷載并導(dǎo)致圍護結(jié)構(gòu)和土體的變形，圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力(圍護樁和墻的內(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)，當土體變形過大時，會造成鄰近結(jié)構(gòu)和設(shè)施的失效或破壞。同時，基坑相鄰的建筑物又相當于較重的集中荷載，基坑周圍的管線常引起地表淺層水的滲漏，這

3、些因素又是導(dǎo)致土體變形加劇的原因?；庸こ淘O(shè)置于力學(xué)性質(zhì)相當復(fù)雜的地層中，在基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計和變形預(yù)估時，一方面，基坑圍護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，對地層和圍護結(jié)構(gòu)一般都作了較多的簡化和假定，與工程實際有一定的差異；加之，基坑開挖與圍護結(jié)構(gòu)施工過程中，存在著時間和空間上的延遲過程，以及降雨、地面堆載和挖機撞擊等偶然因素的作用，使得現(xiàn)階段在基坑工程設(shè)計時，對結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算以及結(jié)構(gòu)和土體變形的預(yù)估與工程實際情況有較大的差異，并在相當程度上仍依靠經(jīng)驗。因此，在深基坑施工過程中，只有對基坑支護結(jié)構(gòu)、基坑周圍的土體和相鄰的構(gòu)筑物進行全面、系統(tǒng)的監(jiān)測，才能對基坑工程的安全性和對

4、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行，在出現(xiàn)異常情況時及時反饋，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)計參數(shù)。 上海相繼頒布實施的上海工程建設(shè)規(guī)范基坑工程設(shè)計規(guī)程DGJ08-61-1997、地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范DGJ0811-1999、基坑工程施工監(jiān)測規(guī)程DGTJ08-2001-2006都對現(xiàn)場監(jiān)測作了具體規(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)境保護的標準和要求?；庸こ瘫O(jiān)測已成為建設(shè)管理部門強制性指令措施，受到業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計、施工和相關(guān)管線單位高度重視。 基坑監(jiān)測應(yīng)

5、達到的目的： 1、對基坑圍護體系及周邊環(huán)境安全進行有效監(jiān)護 在深基坑開挖與支護施筑過程中，必須在滿足支護結(jié)構(gòu)及被支護土體的穩(wěn)定性，避免破壞和極限狀態(tài)發(fā)生的同時，不產(chǎn)生由于支護結(jié)構(gòu)及被支護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，如果基坑圍護工程的設(shè)計是合理可靠的，那么表征土體和支護系統(tǒng)力學(xué)形態(tài)的一切物理量都隨時間而漸趨穩(wěn)定，反之，如果測得表征土體和支護系統(tǒng)力學(xué)形態(tài)特點的某幾種或某種物理量，其變化隨時間而不是漸趨穩(wěn)定，則可以斷言土體和支護系統(tǒng)不穩(wěn)定，支護必須加強或修改設(shè)計參數(shù)。在工程實際中，基坑在破壞前，往往會在基坑側(cè)向的不同部位上出現(xiàn)較大的變形，或變形速率明顯增

6、大。在20世紀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)驗的積累，這種事故越來越少。但由于支護結(jié)構(gòu)及被支護土體的過大變形而引起鄰近建筑物和管線破壞則仍然時有發(fā)生，而事實上大部分基坑圍護的目的也就是出于保護鄰近建筑物和管線。因此，基坑開挖過程中進行周密的監(jiān)測，可以保證在建筑物和管線變形處在正常范圍內(nèi)時基坑的順利施工，在建筑物和管線的變形接近警戒值時，有利于采取對建筑物和管線本體進行保護的技術(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) 基坑施工總是從點到面，從上到下分工況局部實施?；庸こ瘫O(jiān)測不僅即時反映出開挖產(chǎn)生的應(yīng)力和變形狀況，還可以根據(jù)由局部和前一工

7、況的開挖產(chǎn)生的應(yīng)力和變形實測值與預(yù)估值的分析，驗證原設(shè)計和施工方案正確性，同時可對基坑開挖到下一個施工工況時的受力和變形的數(shù)值和趨勢進行預(yù)測，并根據(jù)受力和變形實測和預(yù)測結(jié)果與設(shè)計時采用的值進行比較，必要時對設(shè)計方案和施工工藝進行修正。 3、驗證有關(guān)設(shè)計參數(shù) 因基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計尚處于半理論半經(jīng)驗的狀態(tài)，土壓力計算大多采用經(jīng)典的側(cè)向土壓力公式，與現(xiàn)場實測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算方法。因此，在施工過程中需要知道現(xiàn)場實際的受力和變形情況。支護結(jié)構(gòu)上所承受的土壓力及其分布，受地質(zhì)條件、支護方式、支護結(jié)構(gòu)剛度、基坑平面幾何形狀、開挖深度、施工工藝等的影響，并直接與側(cè)向位移

8、有關(guān)，而基坑的側(cè)向位移又與挖土的空間順序、施工進度等時間和空間因素等有復(fù)雜的關(guān)系，現(xiàn)行設(shè)計分析理論尚未完全成熟?；訃o的設(shè)計和施工，應(yīng)該在充分借鑒現(xiàn)有成功經(jīng)驗和吸取失敗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)自身的特點，力求在技術(shù)方案中有所創(chuàng)新、更趨完善。對于某一基坑工程，在方案設(shè)計階段需要參考同類工程的圖紙和監(jiān)測成果，在竣工完成后則為以后的基坑工程設(shè)計增添了一個工程實例?，F(xiàn)場監(jiān)測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的實體試驗，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)和技術(shù)發(fā)展積累了第一手資料。 二、基坑監(jiān)測工作基

9、本要求 1、基坑監(jiān)測應(yīng)由委托方委托具備相應(yīng)資質(zhì)的第三方承擔。 2、基坑圍護設(shè)計單位及相關(guān)單位應(yīng)提出監(jiān)測技術(shù)要求。 3、監(jiān)測單位監(jiān)測前應(yīng)在現(xiàn)場踏勘和收集相關(guān)資料基礎(chǔ)上，依據(jù)委托方和相關(guān)單位提出的監(jiān)測要求和規(guī)范、規(guī)程規(guī)定編制詳細的基坑監(jiān)測方案，監(jiān)測方案須在本單位審批的基礎(chǔ)上報委托方及相關(guān)單位認可后方可實施。 4、基坑工程在開挖和支撐施工過程中的力學(xué)效應(yīng)是從各個側(cè)面同時展現(xiàn)出來的，在諸如圍護結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力、地層移動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)測方案設(shè)計時應(yīng)充分考慮各項監(jiān)測內(nèi)容間監(jiān)測結(jié)果的互相印證、互相檢驗，從而對監(jiān)測結(jié)果有全面正確的把握。 5、監(jiān)測數(shù)據(jù)必須是可靠真實的，數(shù)據(jù)的可

10、靠性由測試元件安裝或埋設(shè)的可靠性、監(jiān)測儀器的精度、可靠性以及監(jiān)測人員的素質(zhì)來保證。監(jiān)測數(shù)據(jù)真實性要求所有數(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)測數(shù)據(jù)必須是及時的，監(jiān)測數(shù)據(jù)需在現(xiàn)場及時計算處理，計算有問題可及時復(fù)測，盡量做到當天報表當天出。因為基坑開挖是一個動態(tài)的施工過程，只有保證及時監(jiān)測，才能有利于及時發(fā)現(xiàn)隱患，及時采取措施。 7、埋設(shè)于結(jié)構(gòu)中的監(jiān)測元件應(yīng)盡量減少對結(jié)構(gòu)的正常受力的影響，埋設(shè)水土壓力監(jiān)測元件、測斜管和分層沉降管時的回填土應(yīng)注意與土介質(zhì)的匹配。 8、對重要的監(jiān)測項目，應(yīng)按照工程具體情況預(yù)先設(shè)定預(yù)警值和報警制度，預(yù)警值應(yīng)包括變形或內(nèi)力量值及其變化速率。但目

11、前對警戒值的確定還缺乏統(tǒng)一的定量化指標和判別準則，這在一定程度上限制和削弱了報警的有效性。 9、基坑監(jiān)測應(yīng)整理完整的監(jiān)測記錄表、數(shù)據(jù)報表、形象的圖表和曲線，監(jiān)測結(jié)束后整理出監(jiān)測報告。 基坑工程監(jiān)測技術(shù)是一門綜合性很強的技術(shù)，它以土力學(xué)、鋼筋混凝土力學(xué)及巖土工程設(shè)計理論和方法等學(xué)科為理論基礎(chǔ)，以儀器儀表、傳感器、計算機、測試技術(shù)等學(xué)科為技術(shù)支持，同時還融合了基坑工程施工工藝與工程實踐經(jīng)驗。 三、基坑工程監(jiān)測等級劃分 2006年頒布實施的上海工程建設(shè)規(guī)范基坑工程施工監(jiān)測規(guī)程DGTJ08-2001-2006對基坑工程監(jiān)測進行等級劃分?；庸こ淌┕けO(jiān)測規(guī)程規(guī)定基坑工程監(jiān)測等級根據(jù)基坑工程安全等級、周邊

12、環(huán)境等級和地基復(fù)雜程度劃分為四級。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、周邊環(huán)境等級、地基復(fù)雜程度和基坑工程監(jiān)測等級劃分標準。需要注意的是：、同一基坑各側(cè)壁的工程監(jiān)測等級可能不同。對基坑各側(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)測等級時，應(yīng)明確基坑各側(cè)壁工程監(jiān)測等級。、地基復(fù)雜程度劃分表3.2.4和基坑工程監(jiān)測等級劃分表3.2.5中有二項（含二項）以上，最先符合該等級標準者，即可定為該等級。、基坑工程監(jiān)測等級劃分表3.2.5中當出現(xiàn)符合兩個監(jiān)測等級時，宜按周邊環(huán)境高一等級考慮。例如：某基坑工程安全等級為二級、周邊環(huán)境等級為一級、地基復(fù)

13、雜程度為中等，按表3.2.5基坑工程監(jiān)測等級可定為一級或二級，但按表3.2.5注2要求，基坑工程監(jiān)測等級宜定為一級。 四、基坑監(jiān)測參數(shù) 基坑監(jiān)測按監(jiān)測項目分類詳見基坑工程施工監(jiān)測規(guī)程表3.3.6。按監(jiān)測參數(shù)可分為：垂直位移、水平位移、傾斜、圍護體系內(nèi)力、深層側(cè)向位移（測斜）、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)合將來的機構(gòu)認證，本次監(jiān)測技術(shù)培訓(xùn)內(nèi)容按監(jiān)測參數(shù)編排。 第二講圍護體系內(nèi)力監(jiān)測 一、監(jiān)測項目 基坑工程圍護體系內(nèi)力監(jiān)測包括支撐內(nèi)力、錨桿拉力、圍護墻內(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體系一、二級基坑應(yīng)測項目，三級基坑選測項目。

14、圍護墻內(nèi)力、圍檁內(nèi)力為板式圍護體系一級基坑應(yīng)測項目，二級基坑選測項目。立柱內(nèi)力為板式圍護體系一、二級基坑選測項目，主要用于逆作法施工。 二、儀器、設(shè)備簡介 1監(jiān)測傳感器及基本原理（鋼弦式傳感器） 監(jiān)測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頻率將物理量變?yōu)殡娏?，再通過二次測量儀表(頻率計)將頻率的變化反映出來。當鋼弦在外力作用下產(chǎn)生變形時，其振動頻率即發(fā)生變化。在傳感器內(nèi)

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

16、物理量； K與待測物理量相匹配的標定系數(shù)； 測試頻率； 初始頻率。 鋼弦式傳感器可制作成用于不同監(jiān)測參數(shù)的傳感器，如應(yīng)變計、鋼筋應(yīng)力計、軸力計、（孔隙水壓力計和土壓力盒）等。 1）應(yīng)變計 應(yīng)變計是用于監(jiān)測結(jié)構(gòu)承受荷載、溫度變化而產(chǎn)生變形的監(jiān)測傳感器。與應(yīng)力計所不同的是，應(yīng)變計中傳感器的剛度要遠遠小于監(jiān)測對象的剛度。根據(jù)應(yīng)變計的布置方式，可分為表面應(yīng)變計和埋入式應(yīng)變計。 （1）表面應(yīng)變計。表面應(yīng)變計主要用于鋼結(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，這樣就增加了一個可變度使得傳感器的安裝、維護更為方便，并且可以調(diào)節(jié)測量范圍

17、（標距）。安裝時使用一個定位托架，用電弧焊將兩端的安裝鋼支座焊（或安裝）在待測結(jié)構(gòu)的表面。表面應(yīng)變計的特點在于安裝快捷，可在測試開始前再行安裝，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。埋入式應(yīng)變計可在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑時，直接埋入混凝土中用于地下工程的長期應(yīng)變測量。埋入式應(yīng)變計的兩端有兩個不銹鋼圓盤。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)變計埋入混凝土內(nèi)?；炷恋淖冃?即應(yīng)變)使兩端圓盤相對移動，這樣就改變了張力，用電磁線圈激振鋼弦，通過監(jiān)測鋼弦的頻率求混凝土的變形。埋入式應(yīng)變計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。 2）

18、鋼筋應(yīng)力計 用于測量鋼筋混凝土內(nèi)的鋼筋應(yīng)力?？筛鶕?jù)被測鋼筋的直徑選配與之相應(yīng)的鋼筋應(yīng)力計。 3）軸力計 在基坑工程中軸力計主要用于測量鋼支撐的軸力。軸力計的外殼是一個經(jīng)過熱處理的高強度鋼筒。在筒內(nèi)裝有應(yīng)變計，用來測讀作用在鋼筒上的荷載。 4）孔隙水壓力計 孔隙水壓力計(滲壓計)是用于測量由于打樁、基坑開挖、地下工程開挖等作業(yè)擾動土體而引起的孔隙水壓變化的測量傳感囂?？紫端畨毫τ嬘山饘贇んw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(盒) 土壓力計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，用于測量土體對結(jié)構(gòu)的土壓力及地層中土壓力變化的測量傳

19、感器。根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同又有單膜和雙膜兩類。單膜式受接觸介質(zhì)的影響較大，而使用前的標定要與實際土體一致往往做不到，因而測試誤差較大。一般使用于測量界面土壓力目前采用較廣的是雙膜式，其對各種介質(zhì)具有較強適應(yīng)性。因此多用于測量土體內(nèi)部的土壓力，依據(jù)土壓力盒的測量原理結(jié)構(gòu)材料和外形尺寸，使用時可根據(jù)實際用途、施工方式、量程大小進行選擇。 2測試儀器、設(shè)備（頻率儀） 頻率儀是用來測讀鋼弦式傳感囂鋼弦振動頻率值的二次接收儀表。目前現(xiàn)場常用的是采用單片計算機技術(shù)，測量范圍在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，依照所示正負極安裝密封電池，應(yīng)使用優(yōu)質(zhì)電

20、池，以防電液損壞技器。 (2)連接測量導(dǎo)線。將單點測量線或多點測量控制線插接在儀器上。禁止在開機帶電狀態(tài)下插拔測量線，以免造成分線箱永久損壞。 (3)通電測讀。打開電源開關(guān)，儀器自檢后進入等待測量狀態(tài)，按動鍵開始選點測量。讀取穩(wěn)定的測試數(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，主要采用鋼筋計監(jiān)測鋼筋的應(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。當監(jiān)測斷面選定后監(jiān)測傳感器應(yīng)布置在該斷面的4個角上或4條邊上以便必要時可計算軸力的偏心距，且在求取平均值時更可靠(考慮個別傳感器埋設(shè)失敗或遭施工破壞等情況)，當為了使監(jiān)測投資更為經(jīng)濟或

21、同工程中的監(jiān)測斷面較多，每次監(jiān)測工作時問有限時也可在個監(jiān)測斷面上上下對稱、左右對稱或在對角線方向布置兩個監(jiān)測傳感器。 鋼筋計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，會對傳感器產(chǎn)生不利影響。所以，在實際操作時有兩種處理方法。其一,有條件時應(yīng)先將連桿與受力鋼筋碰焊對接(或碰焊)，然后再旋上鋼筋計。其二,在安裝鋼筋計的位置上先截下一段不小于傳感器長度的主筋,然后將連上連桿的鋼筋計焊接在被測主筋上焊上。鋼筋計連桿應(yīng)有足夠的長度,以滿足規(guī)范對搭接焊縫長度的要求。在焊接時,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

22、試傳感器,看看傳感器是否處于正常狀態(tài)。 鋼筋計電纜一般為一次成型,不宜在現(xiàn)場加長。如需接長,應(yīng)在接線完成后檢查鋼筋計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)定且防水性能達到規(guī)定的耐水壓要求。做好鋼筋計的編號工作。 2）鋼支撐 對于鋼結(jié)構(gòu)支撐桿件，目前較普遍的是采用軸力計(也稱反力計)和表面應(yīng)變計兩種形式。軸力計可直接監(jiān)測支撐軸力,表面應(yīng)變計則是通過量測到的應(yīng)變再計算支撐軸力。 軸力計安裝:將軸力計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，電焊時安裝架必須與鋼支撐中心軸線與安裝中心點對齊。待冷卻后，把軸力計推入焊好的安裝架圓形鋼筒內(nèi)并用圓形鋼筒上的4個M10螺絲

23、把軸力計牢固地固定在安裝架內(nèi)，然后把軸力計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，軸力計和電纜不會掉下來。起吊前，測量一下軸力計的初頻，是否與出廠時的初頻相符合(20Hz)。鋼支撐吊裝到位后，在軸力計與墻體鋼板間插入一塊250mm250mm25mm鋼板，防止鋼支撐受力后軸力計陷入墻體內(nèi)，造成測值不準等情況發(fā)生。在施加鋼支撐預(yù)應(yīng)力前，把軸力計的電纜引至方便正常測量位置，測試軸力計初始頻率。在鋼支撐施加預(yù)應(yīng)力同時測試軸力計，看其是否正常工作。待鋼支撐預(yù)應(yīng)力施加結(jié)束后，測試軸力計的軸力，檢驗軸力計所測軸力與施加在鋼支撐上的預(yù)頂力是否一致。 表面應(yīng)變計安裝:在鋼支撐同一截面兩側(cè)分別焊上表面

24、應(yīng)變計,應(yīng)變計應(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。調(diào)試好初始頻率后將應(yīng)變計牢固在鋼支座。需要注意的是,表面應(yīng)變計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 圍護支護系統(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,采用鋼筋計監(jiān)測鋼筋的應(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,通過監(jiān)測鋼圍檁應(yīng)變,計算鋼圍檁內(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)

25、測主要用于逆作法施工,監(jiān)測點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度的1/3處,每個截面內(nèi)不應(yīng)少于4個傳感器。 4.圍護墻內(nèi)力傳感器安裝 圍護墻內(nèi)力監(jiān)測斷面應(yīng)選在圍護結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)彎矩極值的部位。在平面上，可選擇圍護結(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)生極大負彎矩和極大正彎矩。若能取得圍護結(jié)構(gòu)彎矩設(shè)計值，則可參考最不利工況下的最不利截面位置進行鋼筋計的布設(shè)。圍護墻內(nèi)力測試傳感器采用鋼筋計,安裝方法同鋼筋混凝土支撐。當鋼筋籠綁扎完畢后，將鋼筋計串聯(lián)焊接到受力主筋的預(yù)留位置上并將導(dǎo)線編號后綁扎在

26、鋼筋籠上導(dǎo)出地表，從傳感器引出的測量導(dǎo)線應(yīng)留有足夠的長度，中間不宜有接頭，在特殊情況下采用接頭時，應(yīng)采取有效的防水措施。鋼筋籠下沉前應(yīng)對所有鋼筋計全都測定核查焊接位置及編號無誤后方可施工。對干樁內(nèi)的環(huán)形鋼筋籠、要保證焊有鋼筋計的主筋位于開挖時的最大受力位置，即一對鋼筋計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，要對測量電纜遮蓋濕麻袋進行保護。澆搗混凝土的導(dǎo)管與鋼筋計位置應(yīng)錯開以免導(dǎo)管上下時損傷監(jiān)測傳感器和電纜。電纜露出圍護結(jié)構(gòu)，應(yīng)套上鋼管避免日后鑿除浮渣時造成損壞?；炷翝仓戤吅?，應(yīng)立即復(fù)測鋼筋計，核對編號，并將同立面上的鋼筋計導(dǎo)線接在同一塊接線板不同編號的接線柱，

27、以便日后監(jiān)測。 四、監(jiān)測技術(shù) 1.鋼弦式傳感器測試方法 鋼弦式傳感器測試方法可分為手動和自動兩類。目前工程中常用的為手動測試,即用手持式數(shù)顯頻率儀現(xiàn)場測試傳感器頻率。具體操作方法為,接通頻率儀電源,將頻率儀兩根測試導(dǎo)線分別接在傳感器的導(dǎo)線上,按頻率儀測試按鈕,頻率儀數(shù)顯窗口會出現(xiàn)數(shù)據(jù)(傳感器頻率),反復(fù)測試幾次,觀測數(shù)據(jù)是否穩(wěn)定,如果幾次測試的數(shù)據(jù)變化量在1Hz以內(nèi),可以認為測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定,取平均值作為測試值。由于頻率儀在測試時會發(fā)出很高的脈沖電流,所以在測試時操作者必須使測試接頭保持干臊,并使接頭處的兩根導(dǎo)線相互分開,不要有任何接觸,不然會影響測試結(jié)果。 現(xiàn)場原始記錄必須采用專用格式的記錄紙,

28、除記錄下傳感器器編號和對應(yīng)測試頻率外,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)力計算方法 鋼筋混凝土支撐內(nèi)力計算方法: （2-4） （2-5） =（2-6） 式中支撐內(nèi)力(kN)； 鋼筋應(yīng)力(kN/mm2)； 鋼筋計監(jiān)測平均應(yīng)力(kN/mm2)； 第j個鋼筋計標定系數(shù)（kN/Hz2）； 第j個鋼筋計監(jiān)測頻率（Hz）； 第j個鋼筋計安裝后的初始頻率（Hz）。 第j個鋼筋計截面積（mm2）。 混凝土彈性模量(kN/mm2)； 鋼

29、筋彈性模量(kN/mm2)； 混凝土截面積（mm2）；AC=Ab-ASAb支撐截面積（mm2） 鋼筋總截面積（mm2）。 鋼支撐軸力計算方法: 軸力計：（2-7） 式中鋼支撐軸力(kN)； 軸力計標定系數(shù)（kN/Hz2）； 軸力計監(jiān)測頻率（Hz）； 軸力計安裝后的初始頻率（Hz）。 表面應(yīng)變計：（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個表面應(yīng)變計標定系數(shù)（10-6/Hz2）； 第j個表面應(yīng)變計監(jiān)測頻率（Hz）； 第j個表面應(yīng)變安裝后的初始頻率（Hz）。 2)圍護墻內(nèi)力計算方法 （2-7） （2-8） =（2-9） 式中圍護墻內(nèi)力(kN)

30、； 鋼筋應(yīng)力(kN/mm2)； 鋼筋計監(jiān)測平均應(yīng)力(kN/mm2)； 第j個鋼筋計標定系數(shù)（kN/Hz2）； 第j個鋼筋計監(jiān)測頻率（Hz）； 第j個鋼筋計安裝后的初始頻率（Hz）。 第j個鋼筋計截面面積（mm2）。 混凝土彈性模量(kN/mm2)； 鋼筋彈性模量(kN/mm2)； 混凝土截面面積（mm2）； AC=A-ASA圍護墻截面面積（mm2），連續(xù)墻為每延米，灌注樁以單樁計； 鋼筋總截面面積（mm2）。 3)立柱內(nèi)力計算方法 同支撐軸力計算方法。 4)圍檁內(nèi)力計算方法 同支撐軸力計算方法。 5)錨桿拉力計算方法 同軸力計計算方法。 3工程算例 第三講深層側(cè)向位移監(jiān)測 一、監(jiān)測內(nèi)容 圍護墻

31、體和土體的深層側(cè)向位移，目前圍護墻體內(nèi)測斜一般用在地下連續(xù)墻、混凝土灌注樁、水泥土攪拌樁、型鋼水泥土復(fù)合攪拌樁等圍護形式上。深層側(cè)向位移監(jiān)測為重力式、板式圍護體系一、二級監(jiān)測等級必測項目，重力式、板式圍護體系三級監(jiān)測等級選測項目。 二、儀器、設(shè)備簡介 1測斜儀用途及原理 測斜儀是種能有效且精確地測量深層水平位移的工程監(jiān)測儀器。應(yīng)用其工作原理可以監(jiān)測土體、臨時或永久性地下結(jié)構(gòu)(如樁、連續(xù)墻、沉井等)的深層水平位移。測斜儀分為固定式和活動式兩種。固定式是將測頭固定埋設(shè)在結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的固定點上；活動式即先埋設(shè)帶導(dǎo)槽的測斜管，間隔一定時間將測頭放入管內(nèi)沿導(dǎo)槽滑動測定斜度變化，計算水平位移。 2分類及特點

32、 活動式測斜儀按測頭傳感器不同，可細分為滑動電阻式、電阻應(yīng)變片式、鋼弦式及伺服加速度計式四種。上海地區(qū)用得較多的是電阻應(yīng)變片式和伺服加速度計式測斜儀，電阻應(yīng)變片式測斜儀優(yōu)點是產(chǎn)品價格便宜，缺點是量程有限，耐用時間不長；伺服加速度計式測斜儀優(yōu)點是精度高、量程大和可靠性好等，缺點是伺服加速度計抗震性能較差，當測頭受到?jīng)_擊或受到橫向振動時，傳感器容易損壞。 3測斜儀的組成 測斜儀由以下四大部分組成： 1)探頭：裝有重力式測斜傳感器。 2)測讀儀：測讀儀是二次儀表，需和測頭配套使用，其測量范圍、精度和靈敏度，根據(jù)工程需要而定。 3）電纜：連接探頭和測讀儀的電纜起向探頭供給電源和給測讀儀傳遞監(jiān)測信號的作

33、用，同時也起到收放探頭和測量探頭所在測點與孔口距離。 4)測斜管：測斜管一般由塑料管或鋁合金管制成。常用直徑為5075mm，長度每節(jié)24m.管口接頭有固定式和伸縮式兩種，測斜管內(nèi)有兩對相互垂直的縱向?qū)Р?。測量時，測頭導(dǎo)輪在導(dǎo)槽內(nèi)可上下自由滑動。 三、測斜管安裝 l測斜孔的布設(shè)原則 1)布置在基坑平面上撓曲計算值最大的位置，如懸臂式結(jié)構(gòu)的長邊中心，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個監(jiān)測點。 2)基坑周圍有重點監(jiān)護對象如建(構(gòu))筑物、地下管線時，離其最近的圍護段。 3)基坑局部挖深加大或基坑開挖時圍護結(jié)構(gòu)暴露最早、得到監(jiān)測結(jié)果后可指導(dǎo)后繼施工的區(qū)段

34、。 4)監(jiān)測點布置深度宜與圍護體入土深度相同。 2圍護體內(nèi)測斜管安裝 1）地下連續(xù)墻內(nèi)測斜管安裝 測斜管在地下連續(xù)墻內(nèi)的位置應(yīng)避開導(dǎo)管，具體安裝步驟如下： （a）測管連接：將4m（或2m）一節(jié)的測斜管用束節(jié)逐節(jié)連接在一起，接管時除外槽口對齊外，還要檢查內(nèi)槽口是否對齊。管與管連接時先在測斜管外側(cè)涂上PVC膠水，然后將測斜管插入束節(jié)，在束節(jié)四個方向用自攻螺絲或鋁鉚釘緊固束節(jié)與測斜管。注意膠水不要涂得過多，以免擠入內(nèi)槽口結(jié)硬后影響以后測試。自攻螺絲或鋁鉚釘位置要避開內(nèi)槽口且不宜過長。 （b）接頭防水：在每個束節(jié)接頭兩端用防水膠布包扎，防止水泥漿從接頭中滲入測斜管內(nèi)。 （c）內(nèi)槽檢驗：在測斜管接長過程

35、中，不斷將測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，測斜管就位放置后，必須檢查測斜管一對內(nèi)槽是否垂直于鋼筋籠面，測斜管上下槽口是否扭轉(zhuǎn)。只有在測斜管內(nèi)槽位置滿足要求后方可封住測斜管下口。 （d）測管固定：把測斜管綁扎在鋼筋籠上。由于泥漿的浮力作用，測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。 （e）端口保護：在測斜管上端口，外套鋼管或硬質(zhì)PVC管，外套管長度應(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，這為測斜管的安裝帶來了方便。綁扎在鋼籠上的測斜管隨鋼籠一起放入地槽內(nèi)，待鋼籠就位后，在測斜管內(nèi)注滿清水，

36、然后封上測斜管的上口。在鋼籠起吊放入地槽過程中要有專人看護，以防測斜管意外受損。如遇鋼籠入槽失敗，應(yīng)及時檢查測斜管是否破損，必要時須重新安裝。 （g）圈梁施工：圈梁施工階段是測斜管最容易受到損壞階段，如果保護不當將前功盡棄。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，必須與施工單位協(xié)調(diào)好，派專人看護好測斜管，以防被破壞。同時應(yīng)根據(jù)圈梁高度重新調(diào)整測斜管管口位置。一般需接長測斜管，此時除外槽對齊外，還要檢查內(nèi)槽是否對齊。 （h）最后檢驗：在圈梁混凝土澆搗前，應(yīng)對測斜管作一次檢驗，檢驗測斜管是否有滑槽和堵管現(xiàn)象，管長是否滿足要求。如有堵管現(xiàn)象要做好記錄，待圈梁混凝土澆好后及時進行疏通。如有滑

37、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進行整改。 2）混凝土灌注樁內(nèi)測斜管安裝 基本步驟同上，需要特別注意的是：因為圍護樁鋼筋籠一般需要分節(jié)吊裝，因此給測斜管的安裝帶來不少麻煩，測斜管安裝過程中，上段測斜管要有一定的自由度，可以與下段測斜管對接。接頭對接時，槽口要對齊，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，應(yīng)該在測斜管內(nèi)注入清水，測斜管的內(nèi)槽口，一邊要垂直于圍護邊線，由于樁的鋼筋籠是圓形的，施工時極有可能要發(fā)生旋轉(zhuǎn)，使原對好的槽口發(fā)生偏轉(zhuǎn)，為了保證安裝質(zhì)量，要與施工單位協(xié)調(diào)，盡量滿足測斜管安裝要求。

38、 3）型鋼水泥土復(fù)合攪拌樁內(nèi)測斜管安裝 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)圍護形式的測斜管的安裝方法有兩種，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)的測斜管用束節(jié)逐節(jié)連接在一起，接管時除外槽口對齊外，還要檢查內(nèi)槽口是否對齊。管與管連接時先在測斜管外側(cè)涂上PVC膠水，然后將測斜管插入束節(jié)，在束節(jié)四個方向用自攻螺絲或鋁鉚釘固緊束節(jié)與測斜管。注意膠水不要涂得過多，以免擠入內(nèi)槽結(jié)硬后引起測斜儀在測試過程中滑槽。自攻螺絲或鋁鉚釘位置要避開內(nèi)槽口且不宜過長，以免影

39、響測斜儀在槽內(nèi)移動。 （b）接頭防水：在每個束節(jié)接頭兩端用防水膠布包扎，防止水泥漿從接頭中滲入測斜管內(nèi)。 （c）內(nèi)槽檢驗：接管結(jié)束后，必須檢查測斜管內(nèi)槽是否扭轉(zhuǎn)。 （d）測管固定：將測斜管靠在H型鋼的一個內(nèi)角，測斜管一對內(nèi)槽須垂直H型鋼翼板，間隔一定距離，在束節(jié)處焊接短鋼筋把測斜管固定在H型鋼上。固定測斜管時要調(diào)整一對內(nèi)槽始終垂直于H型鋼翼板。 （e）端口保護：因測斜管固定在H型鋼內(nèi)，一般不需在測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，以防測斜管意外受損。如遇測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。

40、（g）圈梁施工：圈梁施工階段是測斜管最容易受到損壞階段，如果保護不當將前功盡棄。因此必須與施工單位協(xié)調(diào)好，派專人看護好測斜管，以防被破壞。 （h）最后檢驗：在圈梁混凝土澆搗前，應(yīng)對測斜管作一次檢驗，檢驗測斜管是否有滑槽和堵管現(xiàn)象，管長是否滿足要求。如有堵管現(xiàn)象要做好記錄，待圈梁混凝土澆好后及時進行疏通。 4）水泥土攪拌樁內(nèi)測斜管安裝 水泥土攪拌樁內(nèi)測斜管采用鉆孔法安裝，步驟如下： （a）鉆孔:孔深大于所測圍護結(jié)構(gòu)的深度510m，孔徑比所選的測斜管大510cm。在土質(zhì)較差地層鉆孔時應(yīng)用泥漿護壁。 （b）接管：鉆孔作業(yè)的同時，在地表將測斜管用專用束節(jié)連接好，并對接縫處進行密封處理。 （c）下管：鉆

41、孔結(jié)束后馬上將測斜管沉人孔中，然后在管內(nèi)充滿清水，以克服浮力。下管時一定要對好槽口。 （d）封孔：測斜管沉放到位后，在測斜管與鉆孔空隙內(nèi)填人細砂或水泥和膨潤土拌和的灰漿，其配合比取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)充填物會固結(jié)下沉因此要及時補充保持其高出孔口。 （e）保護：圈梁施工階段是測斜管最容易受到損壞階段，如果保護不當將前功盡棄。因此必須與施工單位協(xié)調(diào)好，派專人看護好測斜管，以防被破壞。測斜管管口一般高出圈梁面20cm左右，周圍砌設(shè)保護井，以免遭受損壞。 5）土體內(nèi)測斜管安裝 同水泥土攪拌樁內(nèi)測斜管安裝。 四、監(jiān)測技術(shù) 1測試方法 測斜管應(yīng)在工程開挖前1530d埋設(shè)完

42、畢，在開挖前的35天內(nèi)復(fù)測23次待判明測斜管已處于穩(wěn)定狀態(tài)后，取其平均值作為初始值，開始正式測試工作。每次監(jiān)測時，將探頭導(dǎo)輪對準與所測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、顯示儀讀數(shù)穩(wěn)定后開始監(jiān)測。一般以管口作為確定測點位置的基準點，每次測試時管口基準點必須是同一位置，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，再按上述方法測量測，以消除測斜儀自身的誤差。 2測試數(shù)據(jù)處理 1)計算原理 通常使用的活動式測斜儀采用帶導(dǎo)輪的測斜探頭，探頭兩對導(dǎo)輪間距500mm，以兩對導(dǎo)輪之間的間距為一個測段。每一測段上、下導(dǎo)輪間相對水平

43、偏差量可通過下式計算得到。 (3-1) 式中：上、下導(dǎo)輪間距； 探頭敏感軸與重力軸夾角。 測段n相對于起始點的水平偏差量，由從起始點起連續(xù)測試得到的累計而成，即 (3-2) 式中：起始測段的水平偏差量（mm）； 測點n相對于起始點的水平偏差量（mm）。 （a）測斜管形狀曲線 測斜儀單次測試得到的是測斜儀上、下導(dǎo)輪間相對水平偏差量，按式(3-2)計算得到的是測點n相對于起始點的水平偏差量，如果將起始點設(shè)在測斜管的一端（孔底或孔口），以上、下導(dǎo)輪間距（0.5m）為測段長度，則將每個測段沿深度連成線就構(gòu)成了測斜管形狀曲線。 （b）測斜管水平位移曲線（側(cè)向位移曲線） 若將測段n第j次與第j-1次的水平

44、偏差量之差表示為（），則即為測段n本次水平位移量，沿深度的連線就構(gòu)成了測斜管本次水平位移曲線。 若將測點n第j次與初次的水平偏移量之差表示為（），則即為測段n累計水平位移量，沿深度的連線就構(gòu)成了測斜管累計水平位移曲線。用公式可表示為： (3-3) 式（3-3）即為以測斜管底部測斜儀下導(dǎo)輪為固定起算點（假設(shè)不動）深層側(cè)向變形計算公式。如果以測斜管頂部為固定起算點，因為測斜儀測出的是以測斜管頂部上導(dǎo)輪為起算點，因此深層側(cè)向變形計算還要疊加上導(dǎo)輪（管口）水平位移量。計算公式為： (3-4) 2）實際計算 在實際計算時，因讀數(shù)儀顯示的數(shù)值一般已經(jīng)是經(jīng)計算轉(zhuǎn)化而成的水平量，因此只需按儀器使用說明書中告知

45、的計算式計算即可，不同產(chǎn)家生產(chǎn)的測斜儀其計算公式各不相同。要注意的是，讀數(shù)儀顯示的數(shù)值一般取=500mm作為計算長度。 3工程算例 五、注意事項 (1)因測斜儀的探頭在管內(nèi)每隔0.5m測讀一次，故對測斜管的接口位置要精確計算，避免接口設(shè)在探頭滑輪停留處。 (2)測斜管中有一對槽口應(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，則須對兩對槽口進行測試，然后在同一深度取矢量和。 (3)測點間距應(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測點間距，導(dǎo)致測試結(jié)果偏離。 第四講地下水位監(jiān)測 一、監(jiān)測內(nèi)容 基坑工程地下水位監(jiān)測包含坑內(nèi)、坑外水位監(jiān)測。由于上海地區(qū)

46、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外，還需觀測深層承壓水位。通過坑內(nèi)水位觀測可以檢驗降水方案的實際效果，如降水速率和降水深度。通過坑外水位觀測可以控制基坑工程施工降水對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)測為基坑監(jiān)測必測項目。 二、儀器、設(shè)備簡介 1水位計用途及原理 水位計是觀測地下水位變化的儀器；它可用來監(jiān)測由降水、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

47、測試儀器鋼尺水位計，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測量，由水準儀、標尺、腳架、尺墊等組成。 (1)鋼尺水位計：探頭外殼由金屬車制而成，內(nèi)部安裝了水阻接觸點。當觸點接觸水面時，接收系統(tǒng)峰鳴器發(fā)出蜂鳴聲，同時峰值指示器中的電壓指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。測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，又簡化了操作過程，讀數(shù)方便、準確。 (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)時應(yīng)在主管管頭濾孔外包上土工布，起到濾層的作用。承

48、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水位計的使用 水位測量時，擰松水位計繞線盤后面螺絲，讓繞線盤轉(zhuǎn)動自由后，按下電源按鈕把測頭放人水位管內(nèi)，手拿鋼尺電纜，讓測頭緩慢地向下移動，當測頭的觸點接觸到水面時，接收系統(tǒng)的音響器便會發(fā)出連續(xù)不斷的蜂鳴聲。此時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 檢驗降水效果的水位孔布置在降水區(qū)內(nèi)，采用輕型井點管時可布置在總管的兩側(cè)，采用深井降水時應(yīng)布置在兩孔深井之間。潛水水位觀測管埋設(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)計要求。 保護周圍環(huán)境的水

49、位孔應(yīng)圍繞圍護結(jié)構(gòu)和被保護對象(如建筑物、地下管線等)或在兩者之問進行布置，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，潛水水位觀測管埋設(shè)深度宜為68m。潛水水位監(jiān)測點間距宜為2050m，微承壓水和承壓水層水位監(jiān)測點間距宜為3060m，每測邊監(jiān)測點至少1個。 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

50、口段不打孔，以保證封口質(zhì)量。 水位孔一般用小型鉆機成孔，孔徑略大干水位管的直徑，孔徑過小會導(dǎo)致下管困難，孔徑過大會使觀測產(chǎn)生一定的滯后效應(yīng)。成孔至設(shè)計標高后，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，再用粘土進行封填，以防地表水流入。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)測技術(shù) 1測試方法 先用水位計測出水位管內(nèi)水面距管口的距離，然后用水準測量的方法測出水位管管口絕對高程，最后通過計算得到水位管內(nèi)水面的絕對高程。 2測試數(shù)據(jù)處理 水位管內(nèi)水面應(yīng)

51、以絕對高程表示，計算式如下： （4-1） 式中：水位管內(nèi)水面絕對高程(m)； 水位管管口絕對高程(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水位變化： （4-2） （4-3） 式中：第i次水位絕對高程(m)； 第i-1次水位絕對高程(m)； 水位初始絕對高程(m)； 累計水位差(m)。 3工程算例 五、注意事項 (1)水位管的管口要高出地表并做好防護墩臺，加蓋保護，以防雨水、地表水和雜物進入管內(nèi)。水位管處應(yīng)有醒目標志，避免施工損壞。 (2)在監(jiān)測了一段時間后。應(yīng)對水位孔逐個進行抽水或灌水試驗，看其恢復(fù)至原來水位所需的時間以判斷其工作的可

52、靠性。 (3)坑內(nèi)水位管要注意做好保護措施，防止施工破壞。 (4)坑內(nèi)水位監(jiān)測除水位觀測外，還應(yīng)結(jié)合降水效果監(jiān)測，即對出水量和真空度進行監(jiān)測。 第五講土體分層垂直位移監(jiān)測 一、監(jiān)測內(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)致靠近圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)的土體向上隆起，嚴重者產(chǎn)生塑性破壞。深大基坑由于卸載多，基坑內(nèi)外壓差大，因而就有必要對基坑回彈進行監(jiān)測。土體分層垂直位移監(jiān)測為重力式圍護體系一、二級監(jiān)測等級、板式圍護體系一級監(jiān)測等級選測項目。

53、二、儀器、設(shè)備簡介 1分層沉降儀用途及原理 分層沉降儀是通過電感探測裝置，根據(jù)電磁頻率的變化來觀測埋設(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算出地層不同標高處的沉降變化情況。分層沉降儀可用來監(jiān)測由開挖引起的周圍深層土體的垂直位移（沉降或隆起）。 2分層沉降儀的組成 分層沉降測量系統(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；第二部分為地面測試儀器一分層沉降儀，由測頭、測量電纜、接收系統(tǒng)和繞線盤等組成；第三部分為管口水準測量，由水準儀、標尺、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）

54、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，隨土層移動而位移。 （3）測頭：不銹鋼制成，內(nèi)部安裝了磁場感應(yīng)器，當遇到外磁場作用時，便會接通接收系統(tǒng)，當外磁場不作作用時，就會自動關(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，又簡化了操作過程，測讀更加方便、準確。鋼尺電纜一端接入測頭，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，兩者可通過撥動開關(guān)來選用，不管用何種接收系統(tǒng)，測讀精度是一致的。 （6）繞線盤：由繞線圓盤和支架組成。 3分層沉降儀使用方法 測量時，擰松繞線盤后面螺絲，讓繞線盤轉(zhuǎn)動自由后，按下電源按鈕，手持測量電纜，將測頭放入沉降管中，緩慢地向下移動。當測頭穿過土層中的磁環(huán)時，接收系統(tǒng)的蜂鳴器便會發(fā)出連續(xù)不斷的蜂鳴聲。若是在噪聲較大的環(huán)境中測量，蜂鳴聲不能聽清時可用峰值指示，只要把儀器面板上的選擇開關(guān)撥至電壓擋即可測量。方法同蜂鳴聲指示。 三、分層沉降標（磁環(huán)）的埋設(shè) 1布設(shè)原則 1）分層垂直位移監(jiān)測孔：監(jiān)測孔應(yīng)布置在鄰近保護對象處，豎向監(jiān)測點（磁環(huán)）宜布置在土層分界面上，在厚度較大土層中部應(yīng)適當加密，監(jiān)測孔深度宜大于2.5倍基坑開挖