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基坑监测和预报的作用

369 2021-09-09 10:36:48

从 160 余起基坑工程事故的分析中,我们可以得出这样一个结论,那就是任何一起基坑工程事故无-一例外地与监测不力或险情预报不准确相关。换言之。 如果基坑工程的环境监测与险情预报准确而及时。就可以防 让重大事故的发生。或者说,可以将事故所造成的损失减少到最小。

基坑工程的环境监测既是检验设计正确性和发展理论的重要手段,又是及时指导正确施工、避免事故发生的必要措施。基坑工程的监测技术是指基坑在开挖施工过程中,用科学仪器、设备和手段对支护结构、周边环境(如土体,建筑物,道路,地下设施等)的位移、倾斜、沉降、应力、开裂、基底隆起以及地下水位的动态变化、十层孔隙水压力变化等进行综合监测。然后,根据前一段开挖期间监测到的岩土变位等各种行为表现。 及时捕捉大量的岩土信息,及时比较勘察、设计所预期的性状与监测结果的差别。对原设计成果讲行评价并判断施工方案的合理性。通过反分析方法计算和修正岩土力学参数,预测下一段工程实践可能出现的新行为、新动态,为施工其间进行设计优化和合理组织施工提供可靠的信息,对后续的开挖方案与开挖步骤提出建议,对施工过程中可能出现的险情进行及时的预报。 当有异常情况时立即采取必要的工程措施,将问题抑制在萌芽状态,以确保工程安全。

二、监测系统设计原则

施工监测工作是一项系统工程,监测工作的成败与监测方法的选取及测点的布设直接相关。 监测系统的设计原则,可归纳为以下5条∶

1 可靠性原则

可靠性原则是监测系统设计中所要考虑的最重要的原则。为了确保其可靠,必须做到∶第一,系统需要采用可靠的仪器。一般而言,机测式仪器的可靠性高于电测式仪器,所以如果使用电

测式仪器,则通常要求具有 目标系统或与其它机测式仪器互相校核;第二,应在监测期间内保护好测点。

2 多层次监测原则

多层次监测原则的具体含义有 4 点∶

a.在监测对象上以位移为主,但也考虑其它物理量监测。 

b.在监测方法,上以仪器监测为主,并辅以巡检的方法。 

c.在监测仪器选型上以机测式仪器为主,辅以电测式仪器,为了保证监测的可靠性,监测系统还应采用多种原理不同的方法和仪器。

d.考虑分别在地表、基坑土体内部及邻近受影响建筑物与设施内布点以形成具有一定测点覆盖率的监测网。

3 重点监测关键区的原则

据研究,在不同支护方法的不同部位,其稳定性是各不相同的。-一般地说,稳定性差的部位容易失稳塌方,甚至影响相邻建筑物的安全。因此,应将易出问题而且一旦出问题就将带来很大损失的部分,列为关键区进行重点监测,并尽早实施。

4 方便实用原则

为了减少监测与施工之间的相互干扰,监测系统的安装和测读应尽量做到方便实用。

5 经济合理原则

考虑到多数基坑都是临时工程,因此其监测时间较短,另外,监测范围不大,量测者容易到达测点,所以在系统设计时应尽量考虑实用而低价的仪器,不必过份追求仪器的"先进性",以降低监测费用。

三、监测内容

基坑工程的现场监测主要包括对支护结构的监测,对周围环境的监测和对岩土性状受施工影响而引起变化的监测, 其监测方法如下∶

1.支护结构顶部水平位移监测,这是最重要的一项监测。一般每间隔 5~8m 布设—个仪器临测点,在关键部位适 当加密布点。基坑开挖期间,每隔 2~3 天监测一次,位移较大时每天监测 1~2 次。考虑到施工场地狭窄,测点常被阻挡的实际情况,可用多种方法进行监测。一是用位移收敛计对支护结构顶部进行收敛量测,该方法测点布设灵活方便,仪器结构不复杂,操作方便,读数可靠,测量精度为 0.05mm,从而可准确地捕捉支护结构细微的变位动态,并尽早对未来可能出现的新行为、新动态进行预测预报。二是用精密光学经纬仪进行观测,在基坑长直边的延长线上的两端静止的构筑物上设观察点和基准点,并在观察点位置旋转一定角度的方向上设置校正点,然后监测基坑长直边上若干测点的水平位移。三是用伸缩计进行量测,仪器的一端放在支护结构顶部,另—端放在稳定的地段上并与自 动记录系统相联, 可连续获得水平位移曲线和位移速率曲线。

2.支护结构倾斜监测。根据支护结构受力及 周边环境等因素,在关键的地方钻孔布设测斜管,用高精度测斜仪定期讲行监测。以掌握支护结构在各个施工阶段的倾斜变化情况。 及时提供支护结构深度一水平位移一时间的变化曲线及分析计算结果。 也可在基坑开挖过程中及时在支护结构侧面布设测点,用光学经纬仪观测支护结构的倾斜。

3.支护结构沉降观测。

可按常规方法用精密水准仪对支护结构的关键部位拼行沉降观测。

4.支护结构应力监测。用钢筋应力计对桩身钢筋和桩顶圈梁钢筋中较大应力断面处的应力进行监测,以防止支护结构的结构性破坏。

5.支撑结构受力监测。施工前应进行锚杆现场抗拔试验以求得锚杆的容许拉力。施工过程中用锚杆测力计监测锚杆的实际承受力。对钢管内支撑,可用测压应力传感器或应变仪等监测其受力状态的变化。

6.基坑开挖前应进行支护结构完整性检测。例如用低应变动测法检测支护桩桩身是否断裂、严重缩径、严重离析和夹泥等,并判定缺陷在桩身的部位。

7.邻近建筑物的沉降、倾斜和裂缝的发生时间和发展过程的监测。

8.邻近构筑物、道路、地下管网设施的沉降和变形监测。 

9.对岩工性状受施工影响而引起变化的监测,包括对表层沉降和水平位移的观测,以及深层沉降和倾斜的监测。监测范围着重在距离基坑为1.5~2. 0 倍的基坑开挖深度范用之内。该项监测可及时掌握基坑力坡的整体稳定性, 及时香明十体中可能存在的潜在滑移面的位置。

10.桩侧土压力测试。桩侧土压力是支护结构设计计算中很重要的参数,常常要求进行测试。可用钢弦式或电阻应变式压力盒测试桩身在施工的不同阶段受到的实际土压力分布状况。

11.基坑开挖后的基底降起观测。这 里句,括由干开挖卸载基底回弹的隆起和由干支护结构变形或失稳引起的降起。

12.土层孔隙水压力变化的测试。—般用振弦式孔隙压 力计、电测式测压计和数字式钢弦频率接收仪进行测试。

13.当地下水位的升降对基坑开挖有较大影响时,应进行地下水位动态监测,以及渗漏、冒水、管涌和冲刷的观测。

14. 肉眼巡视与裂缝观测。经验表明,由有经验的工程师每日进行的肉眼巡视工作有着重要意义。肉服巡视主要是对桩顶圈梁、邻近建筑物、邻近地面的裂缝、塌陷以及支护结构工作失常、流土、渗漏或局部管涌等不良现象的发生和发展进行记录、检查和分析。肉服眼X视有括用裂缝读数显微镜量测裂缝宽度和使用一般的度、量、衡手段。

下述监测项目中。水平位移齿测、近降观测、基坑降起观测、肉眼巡视和裂缝观测等是必不可T少的,其余项目 可根据工程特点施工方法以及可能对环境带来的危害等综合确定。 当无地区经验时,可参考表 4-14 确定。

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四、监测结果的分析与评价

基坑支护工程监测的特点是在通过监测获得准确数据之后,十分强调定量分析与评价,强调及时进行险情预报,提出合理化措施与建议,并井一步检验加固处理后的效果。苜 至解次问题。任何没有仔细深入分析的监测工作,充其量只是施工过程的客观描述,决不能起到指导施工进程和实现信息施工的作用。对监测结果的分析评价主要包括下列方面∶

1.对支护结构顶部的水平位移进行细致深人的定量分析,包括位移速率和累积位移量的计算,及时绘制位移随时间的变化曲线,对引起位移速率增大的原因 (如开挖深度、超挖现象、支撑不及时、暴雨、积水、渗漏、管涌等)进行准确记录和仔细分析。

2.对沉降和沉降速率进行计算分析,汽沉降要区分是由支护结构水平位移引起还是由地 下水位变化等原因引料。 一般由支护结构水平位移引起相邻地面的最大沉降与水平位移之比在 0.65~ 1.00,沉降发生时间比水平位移发生时间滞后 5~10d 左右。而地下 水位降征低会较快地习起地面较大幅度的次沉降。应一以重视。

近建筑物的沉降观测结果可与有关规范中的沉降限值相比较。

3.对各项监测结果进行综合分析并相互验证和比较。用新的监测资料与原设计预计情况进行对比,判断现有设计和施工方案的合理性,必要时,及早调整现有设计和施工方案。

4.根据监测结果,全面分析基坑开挖对周围环境的影响和基坑支护的工程效果。通过反分析,查明工程事故的技术原因。 5.用数值模拟法分析基坑施工期间各种情况下 支护结构的位移变化规律和进行稳定性分析,用反分析方法推算岩土体的特性参数,检验原设计计算方法的适宜性,预测后续开挖工程实践可能出现的新行为和新动态。