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基坑监测


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基坑监测



基坑监测一、基坑监测的定义

  基坑监测主要包括:支护结构、相关自然环境、施工工况、地下水状况、基坑底部及周围土体、周围建(构)筑物、周围地下管线及地下设施、周围重要的道路、其他应监测的对象。

        深基坑的理论研究和工程实践告诉我们,理论、经验和监测相结合是指导深基坑工程的设计和施工的正确途径。对于复杂的大中型工程或环境要求严格的项目,往往难从以往的经验中得到借鉴,也难以从理论上找到定量分析、预测的方法,这就必定要依赖于施工过程中的现场监测。

首先,靠现场监测提供动态信息反馈来指导施工全过程,并可通过监测数据来了解基坑的设计强度,为今后降低工程成本指标提供设计依据。

第二,可及时了解施工环境——地下土层、地下管线、地下设施、地面建筑在施工过程中所受的影响及影响程度。

第三,可及时发现和预报险情的发生及险情的发展程度,为及时采取安全补救措施充当耳目。


二、基坑监测的方法


         有多种监测技术和信号传输处理方式。根据青冶工程(QYETC)技术人员的经验,一般有监控专家系统、智能控制系统、可视化监测软件等几类配套工具,反应时间可控制在1s范围内,采样频率可达100Hz,完全能够做到实时监测,为工程建设提供信息化支持。

          深基坑施工,必须要有一定的围护结构用以挡土、挡水。围护设施必须安全有效。浅基坑的围护结构以前常用的是钢板桩或混凝土板桩;深基坑则大多采用现场浇灌的地下连续墙结构或排桩式灌注桩结构,并配以混凝土搅拌桩或树根桩止水。开挖时,坑内必须抽去地下水,7~15m深的基坑,中间必须配二到三道水平支撑,水平支撑采用钢管式结构或钢筋混凝土结构。围护结构必须安全可靠,并能确保施工环境稳定。从经济角度来讲,好的围护设计应把安全指标取在临界点附近,再靠现场监测提供的动态信息反馈来调整施工方案。


监测报表和监测报告

· 1.工程概况
· 2.监测项目及监测点平面和立面布置图
· 3.采用的仪器设备和监测方法
· 4.监测数据处理方法和监测结果过程曲线
· 5.监测结果分析
根据建筑基坑工程监测技术规范(GB50497-2009)Technical Code for Monitoring of Building Foundation Pit Engineering,基坑监测的处理过程也可以分为以下过程:
1.监测目的
2.确定监测项目
3.测点布置
4.监测方法、主要仪器及精度要求
5.监测频度
6.监控报警
7.数据处理及信息反馈。


三、基坑监测的内容

  以下内容是基坑监测的项目:

  (1)地下管线、地下设施、地面道路和建筑物的沉降、位移。

  (2)围护桩地下桩体的侧向位移(桩体测斜)、围护桩顶的沉降和水平位移。

  (3)围护桩、水平支撑的应力变化。

  (4)基坑外侧的土体侧向位移(土体测斜)。

  (5)坑外地下土层的分层沉降。

  (6)基坑内、外的地下水位监测。

  (7)地下土体中的土压力和孔隙水压力。

  (8)基坑内坑底回弹监测。



四、基坑监测的分类


1.水平位移监测
        测定特定方向上的水平位移时可采用视准线法、小角度法、投点法等;测定监测点任意方向的水平位移时可视监测点的分布情况,采用前方交会法、自由设站法、极坐标法等;当基准点距基坑较远时,可采用GPS测量法或三角、三边、边角测量与基准线法相结合的综合测量方法。当监测精度要求比较高时,可采用微变形测量雷达进行自动化全天候实时监测。
        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;基准点的埋设应按有关测量规范、规程执行。宜设置有强制对中的观测墩;采用精密的光学对中装置,对中误差不宜大于0.5mm。


2.竖向位移监测

         竖向位移监测可采用几何水准或液体静力水准等方法。
         坑底隆起(回弹)宜通过设置回弹监测标,采用几何水准并配合传递高程的辅助设备进行监测,传递高程的金属杆或钢尺等应进行温度、尺长和拉力改正等
基坑围护墙(坡)顶、墙后地表与立柱的竖向位移监测精度应根据竖向位移报警值确定。


3.深层水平位移监测

       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。


4.倾斜监测

        建筑物倾斜监测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。应根据不同的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、差异沉降法等。


5.裂缝监测

         裂缝监测应包括裂缝的位置、走向、长度、宽度及变化程度,需要时还包括深度。裂缝监测数量根据需要确定,主要或变化较大的裂缝应进行监测。
裂缝监测可采用以下方法:
1.对裂缝宽度监测,可在裂缝两侧贴石膏饼、划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;也可采用裂缝计、粘贴安装千分表法、摄影量测等方法。
2.对裂缝深度量测,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。
3.应在基坑开挖前记录监测对象已有裂缝的分布位置和数量,测定其走向、长度、宽度和深度等情况,标志应具有可供量测的明晰端面或中心。
裂缝宽度监测精度不宜低于0.1mm,长度和深度监测精度不宜低于1mm。


6.支护结构内力监测

         基坑开挖过程中支护结构内力变化可通过在结构内部或表面安装应变计或应力计进行量测。对于钢筋混凝土支撑,宜采用钢筋应力计(钢筋计)或混凝土应变计进行量测;对于钢结构支撑,宜采用轴力计进行量测。围护墙、桩及围檩等内力宜在围护墙、桩钢筋制作时,在主筋上焊接钢筋应力计的预埋方法进行量测。支护结构内力监测值应考虑温度变化的影响,对钢筋混凝土支撑尚应考虑混凝土收缩、徐变以及裂缝开展的影响。


7.土压力监测

       土压力宜采用土压力计量测。
       土压力计埋设可采用埋入式或边界式(接触式)。埋设时应符合下列要求:
1.受力面与所需监测的压力方向垂直并紧贴被监测对象。
2.埋设过程中应有土压力膜保护措施。
3.采用钻孔法埋设时,回填应均匀密实,且回填材料宜与周围岩土体一致。
4.做好完整的埋设记录。
         土压力计埋设以后应立即进行检查测试,基坑开挖前至少经过1周时间的监测并取得稳定初始值


8.孔隙水压力监测

         孔隙水压力宜通过埋设钢弦式、应变式等孔隙水压力计,采用频率计或应变计量测。孔隙水压力计应满足以下要求:量程应满足被测压力范围的要求,可取静水压力与超孔隙水压力之和的1.2倍;精度不宜低于0.5%F·S,分辨率不宜低于0.2%F·S。孔隙水压力计埋设可采用压入法、钻孔法等。


9.地下水位监测

      地下水位监测宜采通过孔内设置水位管,采用水位计等方法进行测量。地下水位监测精度不宜低于10mm。


10.锚杆拉力监测

          锚杆拉力量测宜采用专用的锚杆测力计,钢筋锚杆可采用钢筋应力计或应变计,当使用钢筋束时应分别监测每根钢筋的受力。锚杆轴力计、钢筋应力计和应变计的量程宜为设计最大拉力值的1.2倍,量测精度不宜低于0.5%F·S,分辨率不宜低于0.2%F·S。应力计或应变计应在锚杆锁定前获得稳定初始值。


五、设备技术


基坑监测仪器设备及技术措施

     1.仪器设备

本项目投入仪器设备见表5-1:

表5-1 使用仪器设备一览表

序号
仪器名称
数量
精度
1
苏州一光DS05水准仪
1台
≤0.5mm
2
南方NTS-350全站仪
1台
5mm+3ppm、±2"
3
测读计
1台
2
铟钢水准标尺
2把
±0.02mm
3
测斜仪
1台
±0.1mm
4
水位计
1台
±1mm
5
卡尺
1把
±1mm
6
办公电脑
1台

7
打印机
1台

2.监测精度

在监测工作中,监测精度应满以下要求:

1.高程采用水准测量,进行闭合路线或往返观测:按照要求水准每站观测高程中误差为+0.5mm,每月对水准每站进行检测,检测结果中误差均小于+0.2mm。水准附合路线,其附合差为±1.0√Nmm(N为测站数)。
2.基坑围护桩体测斜误差≤0.5mm。
3.平面位移监测误差≤1mm。
4.根据要求水准仪“i”角不大于6秒;所以我们每月对水准仪进行“i”角检测,控制“i”角在6秒内。


3.质量保证措施

1.认真执行我公司ISO9001质量保证体系文件。
2.对参与本工程的人员进行详细技术和质量交底,明确各监测人员职责。
3.经常和业主、监理、施工方联系,提供监测资料,及时将情况反馈到各方面。
4.对投入使用的仪器定期检校,确保采集的数据真实、可靠。
5.积极主动保护监测点。

六、基坑监测的基本要求


1.基坑监测应由委托方委托具备相应资质的第三方承担。
2.基坑围护设计单位及相关单位应提出监测技术要求。
3.监测单位监测前应在现场踏勘和收集相关资料基础上,依据委托方和相关单位提出的监测要求和规范、规程规定编制详细的基坑监测方案,监测方案须在本单位审批的基础上报委托方及相关单位认可后方可实施。
4.基坑工程在开挖和支撑施工过程中的力学效应是从各个侧面同时展现出来的,在诸如围护结构变形和内力、地层移动和地表沉降等物理量之间存在着内在的紧密联系,因此监测方案设计时应充分考虑各项监测内容间监测结果的互相印证、互相检验,从而对监测结果有全面正确的把握。
5.监测数据必须是可靠真实的,数据的可靠性由测试元件安装或埋设的可靠性、监测仪器的精度、可靠性以及监测人员的素质来保证。监测数据真实性要求所有数据必须以原始记录为依据,原始记录任何人不得更改、删除。
6.监测数据必须是及时的,监测数据需在现场及时计算处理,计算有问题可及时复测,尽量做到当天报表当天出。因为基坑开挖是一个动态的施工过程,只有保证及时监测,才能有利于及时发现隐患,及时采取措施。
7.埋设于结构中的监测元件应尽量减少对结构的正常受力的影响,埋设水土压力监测元件、测斜管和分层沉降管时的回填土应注意与土介质的匹配。
8.对重要的监测项目,应按照工程具体情况预先设定预警值和报警制度,预警值应包括变形或内力量值及其变化速率。但目前对警戒值的确定还缺乏统一的定量化指标和判别准则,这在一定程度上限制和削弱了报警的有效性。
9.基坑监测应整理完整的监测记录表、数据报表、形象的图表和曲线,监测结束后整理出监测报告。


  随着城市建设的发展,上海市区的地价日趋昂贵。向空中求发展、向地下深层要土地便成了建筑商追求经济效益的常用手段。在建筑工程市场上,三层的地下室已是司空见惯,随之而来的基坑施工的开挖深度也从最初的5~7m发展到目前最深已达15m,地铁的深度更是超过了15m。从80年代以来,我国从深圳的第一座深基坑设计施工至今,已积累了丰富的理论和实践经验。当初深度达到5m的就被定义为深基坑,而今天,可被定义为深基坑的深度则应为7m以上。由于地下土体性质、荷载条件、施工环境的复杂性,单单根据地质勘察资料和室内土工试验参数来确定设计和施工方案,往往含有许多不确定因素,尤其是对于复杂的大中型工程或环境要求严格的项目,对在施工过程中引发的土体性状、环境、邻近建筑物、地下设施变化的监测已成了工程建设必不可少的重要环节。当前,基坑监测与工程的设计、施工同被列为深基坑工程质量保证的三大基本要素。



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