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    基坑監測的目的及常用監測方法

    2021-06-10

    由于深基坑工程技術復雜,涉及范圍廣,事故頻繁,因此在施工過程中應進行監測。通過施工監測對現場所得的信息進行分析、進行信息反饋、臨界報警,以便及時調整設計、改進施工方法,制定應變(或應急)措施保證基坑開挖及結構施工安全,達到動態設計與信息化施工的目的。

    常用基坑監測方法有哪些?

    一、水平位移監測

    水平監測點的布設

    土建施工基坑形狀大多數為長方形和不規則基坑,為確保按照《建筑物變形測量規程》的二級精度進行水平位移觀測視線長度≤300m,在基坑周邊相對穩定的區域內布設2-4個工作基點,因基坑拐角處變形最小,工作基點墩位置一般布置在基坑拐角處;根據設計確定的支護結構樁(墻)頂水平位移點的位置和數量,在基坑支護結構的冠粱頂上布設觀測點,觀測點采用埋設觀測墩的形式;在建立好工作基點墩后,將儀器架設在工作基點墩上,沿基坑邊布設觀測墩,觀測點位置必須選擇在通視處,要避開基坑邊的安全欄桿等影響視線的物體。一般情況下觀測點距離基坑300㎜比較合適。

    水平位移檢測方法主要有五點

    1、基坑水平位移監測可采用小角度法和極坐標法進行水平位移觀測。對工作基點的穩定性宜采用前方交會、導線測量和后方交會法觀測。

    2、在基坑變形監測中,對于基坑的位移變化量,利用極坐標法進行基坑水平位移監測,一般選擇基坑長邊為X軸,垂直基坑長邊為Y軸。

    3、小角度法主要用于基坑水平位移變形點的觀測。小角度法必須設置觀測墩,采用強制對中方式。

    4、前方交會觀測法,盡量選擇較遠的穩固目標作為定向點,測站點與定向點之間的距離要求一般不小于交會邊的長度,觀測點應埋設在適合不同方向觀測的位置。

    5、導線測量法主要用于基坑周邊建筑物、構筑物密集,對工作基點穩定性檢查用前方交會法和后方交會法都難以實現的情況下,通過導線測定工作基點的穩定性。

    二、沉降監測

    沉降監測點布設

    在基坑外相對穩定且不受施工影響的地點埋設基點3個,利用這3個基點相互檢核其穩定性;支撐立柱沉降監測點設置:在支撐立柱的頂部焊接符合要求的鋼制加工件;周邊建(構)筑物沉降監測點設置:在建筑物或構筑物的拐角處,離地面20㎝,且避開雨水管、窗臺線、電路開關等有礙設標與觀測的障礙物,并應視立尺需要離開墻(柱)面一定距離;周邊土體沉降監測點: 沉降觀測點應埋設原狀土層中,加設保護裝置,沉降觀測點穩定后,方可進行初始觀測和一般觀測。

    沉降監測方法主要有四點

    1、沉降監測工作基點埋設后根據監測點的分布情況,首先沿監測點規劃一條水準線路,采用閉合水準路線,觀測時應滿足變形監測路線固定、儀器固定、人員固定的“三定”要求。

    2、依據水準控制線路,觀測周圍的各建(構)筑物沉降點、支撐立柱沉降點、采用閉合水準線路測量各沉降點高程。建筑物沉降點觀測時,各觀測也可采用支點觀測,但支點不得超過2站,且支點觀測必須進行兩次觀測。為保證高程基點的可靠性,每次觀測前應對基準點進行檢測,并作出分析判斷,以保證觀測成果的可靠性。

    3、監測系統對監測原始數據進行數據改正、平差計算、生成監測報表和變形曲線圖、計算各點的高程及沉降量、累計沉降量。

    4、建筑物傾斜觀測的方法是通過測量建筑物基礎相對沉陷的方法來確定建筑物的傾斜,利用沉降觀測數據進行建筑物傾斜計算。

    三、測斜監測

    測斜管宜選在變形大或危險的位置埋設,一般在基坑的中部。測斜管埋設的方法有三種:鉆孔埋設、綁扎埋設、預制埋設。

    1)鉆孔埋設:鉆孔埋設主要用于圍護樁、連續墻已經完成的情況和土層鉆孔測斜。鉆孔孔徑應略大于測斜管外經,孔深要求穿出結構體3~8米,根據地質條件確定鉆孔深度。測斜管與鉆孔之間的空隙回填細沙或水泥與膨潤土拌合的灰漿。埋設就位的測斜管必須保證有一對凹槽與基坑邊沿垂直。

    2)綁扎埋設:通過直接綁扎或設置抱箍將測斜管固定在鋼筋籠上,綁扎間距不宜大于1.5米。測斜管與鋼筋籠的綁扎必須牢靠,以防澆筑混凝土時測斜管脫落。同時必須注意測斜管的縱向扭轉,防止測斜儀探頭被導槽卡住。

    3)預制埋設:主要用于打入式預制樁的測試。在預制排樁時將測斜管置入樁體鋼筋籠內,應進行局部保護防止沉樁時捶擊對測斜管的破壞。

    測斜方法有兩點

    1、測斜觀測分為正測與反測,觀測時先進行正測,然后進行反測。一般每0.5米讀數一次,測斜探頭放入測斜管底部應等候5分鐘待探頭適應管內水溫后讀數,應注意儀器探頭和電纜線的密封性,防止進水。

    2、測斜觀測時每0.5米標記讀數點一定要卡在相同的位置,電壓值穩定后才能讀數,確保讀數的準確性。

    四、維護體系內力監測

    主要包括:

    主要包括支撐內力、錨桿拉力、圍護墻內力、圍檁內力、立柱內力等。

    對設置內支撐的基坑工程,一般選擇部分典型支撐進行軸力監測,以掌握支撐系統的受力情況;鋼筋混凝土支撐其內力和軸力通常是測定構件受力鋼筋的應力然后根據鋼筋與混凝土的共同受力狀態下變形協調條件計算得到,鋼筋應力一般通過在構件受力鋼筋上串聯鋼筋應力傳感器予以測定。軸力計可直接監測支撐軸力,表面應變計則是通過量測到的應變再計算支撐軸力,鋼筋應力計則通過鋼筋和混凝土應變協調的假定來換算支撐軸力。

    傳感器的安裝應注意以下幾點

    1、焊接法連接將鋼筋插入預留孔內,端頭焊接均勻,焊接時采用冷卻措施,以防溫度過高損壞電磁線圈和改變鋼弦性能。

    2、螺紋連接,把鋼筋螺紋端與傳感器連接,擰緊前在螺紋部位涂一層環氧樹脂膠,以防螺紋間隙影響應力傳遞。

    五、孔隙水壓力監測

    主要用于堆載預壓的施工速率控制、沉樁施工及基坑開挖等施工項目中。

    靜態孔隙水壓力監測相當于水位監測。潛水層的靜態孔隙水壓力測出的是孔隙水壓力計上方的水頭壓力,可以通過換算計算出水位高度。

    結合土壓力監測,量測結果可應用于固結度計算及進行土體有效應力分析,作為土體穩定計算的依據。不同深度孔隙水壓力監測可以為圍護墻后水、土壓力分算提供設計依據。

    孔隙水壓力計安裝

    孔隙水壓力計埋設是一項技術性很強的工作, 一孔內埋設多個孔隙水壓力計時,壓力計間隔不應小于1m,并作好各元件間的封閉隔離措施。

    埋設順序為

    ①鉆孔到設計深度;

    ②放入第一個孔隙水壓力計,觀測段內應回填透水填料,再用膨潤土球隔離;

    ③回填膨潤土泥球至第二個孔隙水壓力計位置以上0.5m;

    ④放入第二個孔隙水壓力計至要求深度,回填透水填料;

    ⑤回填膨潤土泥球…,以此反復,直到最后一個; 

    ⑥回填封孔。

    注意事項:

    1、孔隙水壓力計應按測試量程選擇,上限可取靜水壓力與超孔隙水壓力之和的1.2倍。

    2、采用鉆孔法施工時,原則上不得采用泥漿護壁工藝成孔。如因地質條件差不得不采用泥漿護壁時,在鉆孔完成之后,需要清孔至泥漿全部清洗為止。然后在孔底填入凈砂,將孔隙水壓力計送至設計標高后,再在周圍回填約0.5m高的凈砂作為濾層。

    3、在地層的分界處附近埋設孔隙水壓力計時應十分謹慎,濾層不得穿過隔水層,避免上下層水壓力的貫通。

    4、在安裝孔隙水壓力計過程中,始終要跟蹤監測孔隙水壓力計頻率,看是否正常,如果頻率有異常變化,要及時收回孔隙水壓力計,檢查導線是否受損。

    5、孔隙水壓力計埋設后應量測孔隙水壓力初始值,且連續量測一周,取三次測定穩定值的平均值作為初始值。

    6、 當一孔內埋設多個孔隙水壓力計時,壓力計間隔不應小于1m,并作好各元件間的封閉隔離措施。

    六、土壓力監測

    主要用于:

    基坑工程土壓力監測主要用于量測圍護結構內、外側的土壓力。用土壓力盒進行量測時,主要是針對法向的總應力。結合孔隙水壓力監測,可以進行土體有效應力分析,作為土體穩定計算的依據。不同深度土壓力的監測可以為圍護墻后水、土壓力分算提供設計依據。量測所獲得的土壓力可能為土中壓力和土體結構間接觸壓力。

    土壓力計安裝

    1、鉆孔法

    鉆孔法是通過鉆孔和特制的安裝架將土壓力計埋入土體內。具體步驟如下:

    ①先將土壓力盒固定在安裝架內;

    ②鉆孔到設計深度以上0.5m-1.0m;放入帶土壓力盒的安裝架,逐段連接安裝架,土壓力盒導線通過安裝架引到地面。然后通過安裝架將土壓力盒送到設計標高;

    ③回填封孔。

    2、掛布法

    掛布法用于量測土體與圍護結構間接觸壓力。具體步驟如下:

    ①先用帆布制作一幅掛布,在掛布上縫有安放土壓力盒的布袋,布袋位置按設計深度確定;

    ②將掛布綁在鋼筋籠外側,并將帶有壓力囊的土壓力盒放入布袋內,壓力囊朝外,導線固定在掛布上引至圍護結構頂部;

    ③放置土壓力計的掛布隨鋼筋籠一起吊入槽(孔)內;

    ④混凝土澆筑時,掛布將受到流態混凝土側向推力而與槽壁土體緊密接觸

    3、注意事項:

    1) 土壓力計應按測試量程選擇,上限可取預計最大量程的1.5倍。

    2) 壓力盒固定在安裝架時,壓力盒側向的固定螺絲不能擰得太緊,以免造成壓力盒內鋼弦松弛。

    3) 壓力盒沉放過程中,始終要跟蹤監測土壓力盒頻率,看是否正常,如果頻率有異常變化,要及時收回,檢查導線是否受損。

    4) 壓力盒沉放到位施壓前,到檢查壓力盒是否垂直,壓力盒面的方向是否與被測土壓力的方向垂直。

    5) 采用掛布法安裝時,由于土壓力盒掛在鋼筋籠外側,因此在鋼籠下槽過程中,要格外小心壓力囊經過導墻時受擠壓、摩擦而破損漏油。掛布要盡可能兜住鋼筋籠外側,防止混凝土澆筑時水泥漿液流到掛布外側裹住土壓力盒。

    七、地下水位監測

    基坑工程地下水位監測包含坑內、坑外水位監測。基坑工程地下水位監測又有淺層潛水和深層承壓水位之分。通過坑內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。坑內應采用大井。通過坑外水位觀測可以了解坑內降水對周圍地下水位的影響范圍和影響程度,防止基坑工程施工中坑外水土流失。坑外水位監測為基坑監測必測項目。

    水位管的安裝

    水位管選用直徑50mm左右的鋼管或硬質塑料管,管底加蓋密封,防止泥砂進入管中。下部留出0.5~1m的沉淀段(不打孔),用來沉積濾水段帶入的少量泥砂。中部管壁周圍鉆出6~8列直徑為6mm左右的濾水孔,縱向孔距50~100mm。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紗。上部管口段不打孔,以保證封孔質量。

    先用水位計測出水位管內水面距管口的距離,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水面的絕對高程

    水位監測注意事項

    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。水位管處應有醒目標志,避免施工損壞。

    2) 水位管埋設后每隔1天測試一次水位面,觀測水位面是否穩定。當連續幾天測試數據穩定后,可進行初始水位高程的測量。

    3) 在監測了一段時間后。應對水位孔逐個進行抽水或灌水試驗,看其恢復至原來水位所需的時間,以判斷其工作的可靠性。

    4) 坑內水位管要注意做好保護措施,防止施工破壞。

    5) 承壓水位管直徑可為50~70 mm,濾管段不宜小于1m,與鉆孔孔壁間應灌砂填實,被測含水層與其它含水層間應采取有效隔水措施,含水層以上部位應用膨潤土球或注漿封孔,水位管管口應加蓋保護。

    6) 重點是管口水準測量,要與絕對高程統一。

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