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基坑监测仪器与方法详细讲解!

352 2021-04-21 15:51:49


在基坑支护工程中,由于地质条件、荷载条件、支护材料、施工条件等因素的复杂性,很难预测到基坑开挖过程中的变化,所以,有目标地进行现场安全监测十分必要。尤其是对于重大工程或者环境要求严格的项目,必须在施工图设计阶段中制定安全监测方案。

在基坑施工过程中,对基坑支护结构的位移、应力状况以及附近建筑物、地下管线、设施的变形进行监测,能真实反映工程施工所造成的影响。将监测数据进行分析、比较,就可判断工程的安全程度,用反演分析法就可推导出更为准确的原始参数,确定和优化下一步的施工计划,使设计更加经济合理,结构安全更有所保证。

设计阶段应根据工程的具体情况提出对现场监测的要求。包括观测项目。测点布置。观测精度、观测频度和临界状态预警值、监测结果处理要求和监测结果反馈制度等。

一、基坑现场监测常用仪器

(一)水准仪

测量水准点标高,用于观测地表及构筑物各点的标高变化。

(1)基坑支护桩顶的沉降。

(2)基坑周围地表、地下管线、四周构筑物的沉降。

(3)基坑内支撑结构杆件的沉降。

(4)确定水准点、观测点标高。

(二)经纬仪

测量地面标志点的座标,用于观测控制点的水平位移。

(1)基坑周边标志点及连线的位移。

(2)支护结构各关键点及轴线的位移。

(3)各层内支撑杆件的水平位移。

(4)基坑周围地表和构筑物观测点的水平位移。

(三)高精度全站仪

可以测试某点的三维空间坐标,因而可以同时测量该点的沉降和变形。

(四)测斜仪

1.测斜仪的构造和工作原理

测斜装置由测斜管、测斜仪和数字测读记录仪组成。测斜管内分布十字形凹形导槽,作为测斜仪滚轮上下滑行轨道。图5-15 为一个测斜仪的构造示意图,外形为一细圆筒,上下各有一对斜置的滚动轮,上下轮距 500mm。其工作原理是利用重力摆锤始终保持铅直方向的性质,通过测量测斜仪轴线与铅垂线之间的夹角,来计算各深度测点水平位移。夹角的幅度转换成电信号,从而得之被测物段的角度值,再换算成位移值。

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2.测斜仪的使用方法

将专用测斜管放入钻孔中,或绑于钢筋笼内扎牢,应保持管的垂直,测斜管内有两对方向互相垂直的定向槽,一对与基坑边线垂直,一对平行。管顶高出基准面 150~200mm,底部和顶部用盖子封牢,以防管外水泥浆进入。灌入水泥浆,待管外固结硬化后,检查管内是否通顺,合格后便可使用。

测斜计算是以管底端假定为不动点,在一个方向上测出不同高度点的相对位移,累积到管顶,得到相对于管底的水平位移。测量时,将倾斜仪与标有刻度(每 0.5m 一个标记)的信号传输线连接,信号线另一端与读数仪连接,再将测斜仪沿测斜管的定向槽放入管中,直滑到管底,每隔一定距离 (0.5m 或1.0m)向上拉线,读数仪自动记录测斜仪与垂直线之间的倾角,并换算成不同深度各点的水平位移值。还要注意保证测斜仪与管内温度基本一致,在测量前先将测斜仪放人管底 3 分钟,读数仪稳定后开始测量。

正式测量前,应将连续几天的测量值进行统计、分析,要求数据小于统计误差,小于离散要求,即证明测斜管安置稳定、正常,可以投入使用。并将测得的统计平均值作出初始值曲线,以后历次测量均应减去这一本底值,得出变化值。如图5-16 所示∶

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环境监测应包括基坑开挖深度5 倍的范围;除仪器监测外,还应以人工目视为附,多看一些地方,是否有微裂缝发生,尤其是在1~2 倍坑深、平行于基坑边线位置的裂缝,要掌握其开度和发展速度。

在实际测量点布置中,应根据基坑应力场、位移场分布情况,抓住关键部位,做到多项测量配套,形成有效的监测点及有效的观测网。

三、监测项目的预警值

在监测中,每一项监测应根据实际情况和理论计算,预先提出观测预警值,预警值不是强度极限值,一般控制在强度的 60%~80%以内,用以判断位移或受力状况是否超过了允许范围,判断工程施工是否安全,是否需要实施抢险预案。一旦观测值达到预警值,务必要查找原因,有的放矢地进行加固。监测项目中的预警值是引起我们高度重视的观测结果。

(一)预警值确定的原则

(1) 在保证承载力低于基坑工程的极限状态的同时,变形小于基坑工程的正常使用极限状态条件,即基坑变形不影响正常施工和相邻地下结构、建筑、管线、道路等正常使用。

(2)综合考虑工程实际条件、质量和经济因素,确定满足本工程的标准。(3)满足环境保护主管部门提出的要求。(4)满足现行相关规范、规程的要求。(5)满足设计计算的要求。

(二)预警值的确定

根据以上原则,提出以下预警值供参考;

(1)支护桩测斜∶如基坑周围不存在需保护的构筑物,只要求基坑本身的安全施工,桩顶位移值最大为 50-100mm。发现位移增大,需找出原因,如还有发展趋势,应及时采取措施。

(2)钢筋应力计∶ 根据钢筋强度设计值,预警值不能超过 60%的强度设计值。

(3)锚拉力∶ 单根7φ5 钢绞线预警值为强度标准值的 65%,即150kN。或按锚索锁定值的 120%为预警值。

(4)如基坑周围两倍深度范围内有需保护的各类管道,水平位移不得超过 20mm,一周之内每天不得超过2mm。

(5)基坑外水位∶在软土地区引起坑外水位下降不得超过1m,一周之内每天不得超过0.2m。

(6)内支撑立柱桩差异沉降∶基坑开挖中引起的相邻立柱桩差异沉降不得超过 20mm。