第三章 基坑工程監(jiān)測技術(shù)

第三章基坑工程監(jiān)測技術(shù)

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(xiàng)目與監(jiān)測點(diǎn)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(zhì)情況和周圍環(huán)境較復(fù)雜的基坑工程均應(yīng)實(shí)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(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的重要手段；⒉監(jiān)測是圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要補(bǔ)充手段，可驗(yàn)證設(shè)計(jì)方法，完善設(shè)計(jì)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(shí)準(zhǔn)確的反饋信息，指導(dǎo)施工；⒋監(jiān)測是保證復(fù)雜敏感環(huán)境下基坑鄰近建筑物安全運(yùn)行的重要手段?；庸こ态F(xiàn)場監(jiān)測的內(nèi)容：⒈圍護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測圍護(hù)樁墻、支撐、圍檁和圈梁、立柱、地下水位等項(xiàng)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(xiàng)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(guān)場地地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)構(gòu)造物和周圍環(huán)境的有關(guān)資料；⒉分析設(shè)計(jì)方提出的基坑工程監(jiān)測的技術(shù)要求；⒊現(xiàn)場踏勘；⒋擬定監(jiān)測方案初稿，提交工程建設(shè)單位等討論審定；⒌監(jiān)測方案在實(shí)施過程中可以根據(jù)實(shí)際施工情況適當(dāng)予以調(diào)整與充實(shí)。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(xiàng)目、測點(diǎn)布置、監(jiān)測方法及精度、監(jiān)測人員及主要儀器設(shè)備、監(jiān)測頻率、監(jiān)測報(bào)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(xiàng)目與監(jiān)測點(diǎn)的布置原則一、現(xiàn)場監(jiān)測的主要項(xiàng)目及測試方法序號監(jiān)測項(xiàng)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(zhǔn)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(cè)向位移分層沉降標(biāo)、測斜儀☆○⊙4孔隙水壓力、地下水位孔隙水壓力計(jì)/地下水位觀察孔☆☆○5墻體內(nèi)力鋼筋應(yīng)力計(jì)☆○⊙6土壓力土壓力計(jì)○⊙⊙7支撐軸力鋼筋應(yīng)力計(jì)、混凝土應(yīng)變計(jì)或軸力計(jì)☆○⊙8坑底隆起水準(zhǔn)儀☆○⊙9錨桿拉力鋼筋應(yīng)力計(jì)和軸力計(jì)☆○⊙10立柱沉降水準(zhǔn)儀☆○⊙11臨近建筑物沉降和傾斜水準(zhǔn)儀和經(jīng)緯儀☆☆☆12地下管線沉降和水平位移水準(zhǔn)儀和經(jīng)緯儀☆☆☆注：☆為應(yīng)測項(xiàng)目；○為宜測項(xiàng)目；⊙為可測項(xiàng)目。二、監(jiān)測點(diǎn)的布置原則⒈基坑工程監(jiān)測點(diǎn)的布置應(yīng)最大程度地反映監(jiān)測對象的實(shí)際狀態(tài)及其變化趨勢，并應(yīng)滿足監(jiān)控要求；⒉基坑工程監(jiān)測點(diǎn)的布置應(yīng)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(biāo)志應(yīng)穩(wěn)固、明顯、結(jié)構(gòu)合理，監(jiān)測點(diǎn)的位置應(yīng)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(diǎn)監(jiān)護(hù)部位，監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)加密；⒌應(yīng)加強(qiáng)對監(jiān)測點(diǎn)的保護(hù)，必要時(shí)應(yīng)設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)的保護(hù)裝置或保護(hù)設(shè)施。㈠基坑及支護(hù)結(jié)構(gòu)⒈基坑邊坡頂部的水平位移和豎向位移監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)沿基坑周邊布置，基坑周邊中部、陽角處應(yīng)布置監(jiān)測點(diǎn)；⒉圍護(hù)墻頂部的水平位移和豎向位移監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)沿圍護(hù)墻的周邊布置，圍護(hù)墻周邊中部、陽角處應(yīng)布置測點(diǎn)；⒊深層水平位移監(jiān)測孔宜布置在基坑邊坡、圍護(hù)墻周邊的中心孔及代表性的部位；⒋圍護(hù)墻內(nèi)力監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)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(diǎn)應(yīng)布置在彎矩較大處；⒌支撐內(nèi)力監(jiān)測點(diǎn)的布置應(yīng)符合下列要求：⑴監(jiān)測點(diǎn)宜設(shè)置在支撐內(nèi)力較大或在整個(gè)支撐系統(tǒng)中起關(guān)鍵作用的桿件上；⑵每道支撐的內(nèi)力監(jiān)測點(diǎn)不應(yīng)少于3個(gè)，各道支撐的監(jiān)測點(diǎn)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(gè)監(jiān)測點(diǎn)截面內(nèi)傳感器的設(shè)置數(shù)量及布置應(yīng)滿足不同傳感器測測試要求。⒍立柱的豎向位移監(jiān)測點(diǎn)宜布置在基坑中部、多根支撐交匯處、施工棧橋下、地質(zhì)條件復(fù)雜處的立柱上；⒎錨桿的拉力監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)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(zhì)條件復(fù)雜的區(qū)域宜布置監(jiān)測點(diǎn)；⒏土釘?shù)睦ΡO(jiān)測點(diǎn)應(yīng)沿基坑周邊布置，基坑周邊的中部、陽角處宜布置監(jiān)測點(diǎn)；各層監(jiān)測點(diǎn)在豎向上的位置宜保持一致；每根桿體上的測試點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在受力、變形有代表性的位置；⒐基坑底部隆起監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)符合下列要求：⑴監(jiān)測點(diǎn)宜按縱向或橫向剖面布置，剖面應(yīng)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(diǎn)橫向間距宜為10～20m，數(shù)量不宜少于3個(gè)。⒑圍護(hù)墻側(cè)向土壓力監(jiān)測點(diǎn)的布置應(yīng)符合下列要求：⑴監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在受力、土質(zhì)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(gè)測點(diǎn)；⑶當(dāng)按土層分布情況布設(shè)時(shí)，每層應(yīng)至少設(shè)1個(gè)測點(diǎn)，且布置在各層土的中部；⑷土壓力盒應(yīng)緊貼圍護(hù)墻布置，宜預(yù)設(shè)在圍護(hù)墻的迎土面一側(cè)。⒒孔隙水壓力監(jiān)測點(diǎn)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(diǎn)的布置應(yīng)符合下列要求：⑴當(dāng)采用深井降水時(shí)，水位監(jiān)測點(diǎn)宜布置在基坑中央和兩相鄰降水井的中間部位；當(dāng)采用輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)降水時(shí)，水位監(jiān)測點(diǎn)宜布置在基坑中央和周邊拐角處，監(jiān)測點(diǎn)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(biāo)高）應(yīng)在最低設(shè)計(jì)水位之下3～5m。⒔基坑外地下水位監(jiān)測點(diǎn)的布置應(yīng)符合下列要求：⑴水位監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)沿基坑周邊、被保護(hù)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(diǎn)間距宜為20～50m；⑵水位監(jiān)測管的埋置深度（管底標(biāo)高）應(yīng)在控制地下水位之下3～5m；⑶回灌井點(diǎn)觀測井應(yīng)設(shè)置在回灌井點(diǎn)與被保護(hù)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(hù)的建（構(gòu)）筑物、地下管線等均應(yīng)作為監(jiān)控對象；必要時(shí)，尚應(yīng)擴(kuò)大監(jiān)控范圍；⒉位于重要保護(hù)對象（如地鐵、上游引水、合流污水等）安全保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)的監(jiān)測點(diǎn)的布置，尚應(yīng)滿足相關(guān)部門的技術(shù)要求；⒊建（構(gòu)）筑物的豎向位移監(jiān)測點(diǎn)布置應(yīng)滿足下列要求：⑴建（構(gòu)）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(gè)監(jiān)測點(diǎn)；⑵不同地基或基礎(chǔ)的分界處；⑶建（構(gòu)）筑物不同結(jié)構(gòu)的分界處；⑷變形縫、抗震縫或嚴(yán)重開裂處的兩側(cè)；⑸新、舊建筑物或高、低建筑物交接處的兩側(cè)；⑹煙囪、水塔和大型儲倉罐等高聳構(gòu)筑物基礎(chǔ)軸線的對稱部位，每一構(gòu)筑物不得少于4點(diǎn)。⒋建（構(gòu)）筑物的水平位移監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)布置在建筑物的墻角、柱基及裂縫的兩端，每側(cè)墻體的監(jiān)測點(diǎn)不應(yīng)少于3處；⒌建（構(gòu)）筑物傾斜監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)符合下列要求：⑴監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)布置在建（構(gòu)）筑物角點(diǎn)、變形縫或抗震縫兩側(cè)的承重柱或墻上；⑵監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)沿主體頂部、底部對應(yīng)布設(shè)，上、下監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)布置在同一豎直線上；⑶當(dāng)采用鉛錘觀測法、激光鉛直儀觀測法時(shí)，應(yīng)保證上、下測點(diǎn)之間具有一定的通視條件。⒍建（構(gòu)）筑物的裂縫監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)選擇有代表性的裂縫進(jìn)行布置，在基坑施工期間當(dāng)發(fā)現(xiàn)新裂縫或原有裂縫有增大趨勢時(shí)，應(yīng)及時(shí)增設(shè)監(jiān)測點(diǎn)；⒎地下管線監(jiān)測點(diǎn)的布置應(yīng)符合下列要求：⑴應(yīng)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(diǎn)設(shè)置；⑵監(jiān)測點(diǎn)宜布置在管線的節(jié)點(diǎn)、轉(zhuǎn)角點(diǎn)和變形曲率較大的部位；⑶上水、煤氣、暖氣等壓力管線宜設(shè)置直接監(jiān)測點(diǎn)；⑷在無法埋設(shè)直接監(jiān)測點(diǎn)的部位，可利用埋設(shè)套管法設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)，也可采用模擬式測點(diǎn)將監(jiān)測點(diǎn)設(shè)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(diǎn)的布置范圍宜為基坑深度的1~3倍，監(jiān)測剖面宜設(shè)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(yīng)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(zhǔn)儀⒉基準(zhǔn)點(diǎn)的埋設(shè)水平位移監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)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(diǎn)，不應(yīng)埋設(shè)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(zhǔn)線法、小角度法、投點(diǎn)法前方交會法、自由設(shè)站法、極坐標(biāo)法二、豎向位移監(jiān)測⒈測量儀器全站儀、水準(zhǔn)儀⒉測量方法幾何水準(zhǔn)或液體靜力水準(zhǔn)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(hù)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(yù)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(shè)原則與方法監(jiān)測深層水平位移時(shí)，首先要埋設(shè)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(yīng)有兩組相互垂直的縱向?qū)Р?。測斜管埋設(shè)的原則：⑴測斜管應(yīng)在基坑開挖1周前埋設(shè)，埋設(shè)前應(yīng)檢查測斜管質(zhì)量，測斜管連接時(shí)應(yīng)保證上、下管段的導(dǎo)槽相互對準(zhǔn)順暢，接點(diǎn)處應(yīng)密封處理；⑵測斜管長度應(yīng)與圍護(hù)墻深度一致或不小于所監(jiān)測土層的深度，當(dāng)以下部管端作為位移基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)保證測斜管進(jìn)入穩(wěn)定土層2~3m；⑶測斜管與鉆孔之間孔隙應(yīng)填充密實(shí)，埋設(shè)時(shí)測斜管應(yīng)保持豎直無扭轉(zhuǎn)，其中一組導(dǎo)槽方向應(yīng)與所需測量的方向一致。測斜管埋設(shè)的方法鉆孔埋設(shè)綁扎埋設(shè)預(yù)制埋設(shè)四、墻體和樁體的內(nèi)力監(jiān)測⒈測量儀器鋼筋應(yīng)力計(jì)、頻率儀⒉測量方法測量墻體和樁體的內(nèi)力時(shí)，需先將鋼筋應(yīng)力計(jì)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(jì)⒉測量方法將錨桿（索）軸力計(jì)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(yīng)力計(jì)、混凝土應(yīng)變計(jì)表面應(yīng)變計(jì)、軸力計(jì)（反力計(jì)）⑴鋼筋應(yīng)力計(jì)和混凝土應(yīng)變計(jì)：當(dāng)混凝土支撐的混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值標(biāo)準(zhǔn)，支撐尚未懸空受力時(shí)，傳感器的頻率測試值為初始頻率。⑵表面應(yīng)變計(jì)：表面應(yīng)變計(jì)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(jì)（反力計(jì)）：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(shè)置水位管、水位計(jì)⒉測量方法⑴潛水水位管應(yīng)在基坑施工前埋設(shè)，濾管長度應(yīng)滿足測量要求；⑵承壓水位監(jiān)測時(shí)被測含水層與其他含水層之間應(yīng)采取有效的隔水措施；⑶檢驗(yàn)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(diǎn)降水時(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。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(shè)時(shí)，土壓力計(jì)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(shè)過程中應(yīng)有土壓力膜保護(hù)措施；⑶采用鉆孔法埋設(shè)時(shí)，回填應(yīng)均勻密實(shí)，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(yīng)變式⑴孔隙水壓力計(jì)埋設(shè)可采用壓入法、鉆孔法；孔隙水壓力計(jì)⑵孔隙水壓力計(jì)應(yīng)在事前2~3周埋設(shè)，埋設(shè)前應(yīng)符合下列要求：①孔隙水壓力計(jì)應(yīng)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(biāo)⒉測量方法⑴分層豎向位移標(biāo)應(yīng)在事前埋設(shè)，沉降磁環(huán)可通過鉆孔和分層沉降管進(jìn)行定位埋設(shè)；⑵土體分層豎向位移的初始值應(yīng)在分層豎向位移標(biāo)埋設(shè)穩(wěn)定后進(jìn)行，穩(wěn)定時(shí)間不應(yīng)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(shí)，每次監(jiān)測應(yīng)測