岩土工程测试技术(第六章)基坑工程监测.ppt
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1、第6章 基坑工程监测,1 概述,基坑工程在总体数量、开挖深度、平面尺寸等方面都得到高速的发展(紧、近、深、大) 地质条件复杂 基坑开挖过程中,基坑内外土体应力变化 基坑周围的环境保护要求越来越高 最近几年出现的一些基坑安全事故,1.1 监测目的 将监测获取的数据与理论计算值相比较以判断原施工参数取值是否合理,以便调整下一步有关施工参数,做好信息化施工 将监测结果信息反馈优化设计,使之更符合实际,使支护结构设计更加经济、安全 积累基坑工程施工、设计优化的实际资料,用以指导今后设计、施工,1.2监测内容,工程结束时应提交完整的监测报告,报告内容包括: 监测项目和各测点的平面和立面布置图 采有仪器的
2、型号、规格和标定资料 测试资料整理的计算方法 监测值全部过程变化曲线 监测最终结果评述,1.3 监测点布置 设置在围护结构里的测斜管,按对基坑工程控制变形的要求,一般情况下,基坑每边设13点;测斜管深度与结构入土深度一样。 围护桩(墙)顶的水平位移、垂直位移测点应沿基坑周边每隔1020m设一点,并在远离基坑(大于5倍的基坑开挖深度)的地方设基准点,对此基准点要按其稳定程度定时测量其位移和沉降,环境监测应包括基坑开挖深度3倍以内的范围。房屋沉降量测点则应布置在墙角、柱身(特别是代表独立基础及条形基础差异沉降的柱身)、门边等外形突出部位,测点间距要能充分反映建筑物各部分的不均匀沉降为宜 立柱桩沉降
3、测点直接布置在立柱桩上方的支撑面上。每根立柱桩的隆沉量、位移量均需测量,特别对基坑中多个支撑交汇受力复杂处的立柱应作为重点测点。对此重点,变形与应力量测应配套进行 在实际工程中,应根据工程施工引起的应力场、位移场分布情况分清重点与一般,抓住关键部位,做到重点量测项目配套,强调量测数据与施工工况的具体施工参数配套,以形成有效的整个监测系统。使工程设计和施工设计紧密结合,以达到保证工程和周围环境安全和及时调整优化设计及施工的目的,1.4 监测项目安全警戒值 在工程监测中,每一测试项目都应根据实际情况的客观环境和设计计算书,事先确定相应的安全警戒值,以判断位移或受力状况是否会超过允许的范围,判断工程
4、施工是否安全可靠,是否需调整施工步骤或优化原设计方案。因此,测试项目的安全警戒值的确定至关重要 一般情况下,每个警戒值应由两部分控制,即总允许变化量和单位时间内允许变化量,安全警戒值确定的原则: 满足设计计算的要求,不可超出设计值 满足测试对象的安全要求,达到保护目的 对于相同的保护对象,应针对不同的环境和不同的施工因素而确定 满足各保护对象的主管部门提出的要求 满足现行的相关规范、规程的要求 在保证安全的前提下,综合考虑工程质量和经济等因素,减少不必要的资金投入,根据以上原则及实践经验,安全警戒值的参考值: 基坑围护墙测斜:对于只存在基坑本身安全的测试,最大位移一般取80mm,每天发展不超过
5、10mm。对于周围有需严格保护构筑物的基坑,应根据保护对象的需要来确定。重要建筑物、构筑物,周围施工对其影响所造成的位移不得超过20mm 煤气管道的变位:沉降或水平位移均不得超过10mm,每天发展不得超过2mm 自来水管道变位:沉降或水平位移均不得超过30mm,每天发展不得超过5mm 基坑外水位:坑内降水或基坑开挖引起坑外水位下降不得超过1000mm,每天发展不得超过500mm 立柱桩差异隆沉:基坑开挖中引起的立柱桩隆起或沉降不得超过10mm,每天发展不超过2mm 弯矩及轴力:根据设计计算书确定,一般将警戒值定在80%的设计允许最大值内 对于测斜、围护结构纵横向弯矩等光滑的变化曲线,若曲线上出
6、现明显的折点变化,也应作出报警处理,2 常见的基坑围护结构方案,自立式挡土体系 放坡大开挖 土钉墙 水泥搅拌桩重力坝 弹性墙加支撑挡土体系 SMW工法加支撑 钻孔贯灌注桩排桩加支撑加水泥搅拌桩隔水帷幕 地下连续墙加支撑,2.1 自立式挡土体系,土钉墙,排桩加支撑挡土、隔水帷幕,2.2 弹性墙加支撑挡土体系,排桩加土锚挡土、隔水帷幕,型钢水泥土挡墙加支撑(土锚) SMW工法,型钢水泥土挡墙加支撑(土锚) SMW工法,3 变形监测,一、垂直位移测量 二、水平位移测量 三、倾斜测量 四、裂缝观测 五、深层水平位移 六、围护体系内力 七、孔隙水压力 八、土压力 九、地下水位 十、分层沉降(坑底隆起),
7、一、垂直位移测量,1.1 监测项目 地表、围护墙顶、坑内立柱、管线、建筑物、防汛墙、高架立柱、地铁隧道等构筑物的垂直位移监测 1.2 仪器 水准仪,连通管(静力水准仪测量相对变化),全站仪(三角高程,比较少),1.3 原理方法 水准路线的分类: 附合水准路线:从一个已知高程的水准点(BM1)起,沿一条路线进行水准测量,以测定另外一些水准点或垂直位移监测点的高程,最后连测到另一个已知高程的水准点(BM2),称为附合水准路线 如下图所示, 支水准路线:从一个已知高程的水准点起,沿一条路线进行水准测量,以测定另外一些水准点或垂直位移监测点的高程,最后不连测到任何已知高程的水准点称为支水准路线。 为了
8、对测量成果进行检核,并提高成果的精度,单一水准支线必须进行往返测量。, 闭合准路线:从一个已知高程的水准点(BM1)起,沿一条环形路线进行水准测量,测定沿线一些水准点或垂直位移监测点的高程,最后又回到水准点(BM1),称为闭合水准路线。 如右图所示,水准路线的拟定: 日常监测中,应采用附合水准路线或闭合水准路线。没有任何规范中规定变形观测采用支水准路线观测,2.1 视准线法,以两固定点间经纬仪的视线作为基准线,测量监测点到基准线的距离,确定偏移量的测量方法,二、水平位移测量,2.2 小角度法,在测站上测量测站点至监测点的距离及固定方向与监测点方向间的夹角,以确定位移矢量的方法 每次测量夹角的变
9、化,夹角变化量与距离的乘积即位移量,三、倾斜测量,建筑物、构筑物的倾斜监测的方法有两种: 一是直接测定建筑物的倾斜 二是通过测量建筑物基础相对沉降的方法来确定建筑物的倾斜 直接测定建筑物的倾斜 应测定建筑物顶部相对于底部或各层间相对于下层的水平位移与高差,分别计算整体或分层的倾斜度、倾斜方向以及倾斜速度,四、裂缝观测,在监测裂缝中部的两侧各粘贴一块金属不锈钢板,钢板中心钻一小圆孔,埋设时圆孔连线方向垂直于裂缝(裂缝宽度),同时在裂缝的两端也各作一个标记,以观测裂缝的开展情况(裂缝长度);也可以采用在裂缝两端设置石膏薄片,使其与裂缝两侧牢固粘结,当裂缝裂开或加大时,石膏片也裂开,监测时可测定其裂
10、缝的大小和变化,五 深层侧向位移监测(测斜),5.1 测斜仪的组成 1) 探头:装有重力式测斜传感器 2) 测读仪:测读仪是二次仪表,需和测头配套使用 3) 电缆:连接探头和测读仪的电缆起向探头供给电源和给测读仪传递监测信号的作用,同时也起到收放探头和测量探头所在测点与孔口距离 4) 测斜管:测斜管一般由塑料管或铝合金管制成。常用直径为5075mm,长度每节24m,测斜管内有两对相互垂直的纵向导槽。测量时,测头导轮在导槽内可上下自由滑动,主要测斜仪,美国Geokon-603测斜仪,美国Geokon公司生产,Geokon603读数仪,配6000系列探头,能自动记录观测数据。系统总量程为53,系统
11、精度6 mm/30 m,灵敏度10弧秒(0.05 mm/m)。,SINCO测斜仪、电缆和读数仪,美国SINCO测斜仪,能自动记录观测数据。 测量范围:垂直方向53 精度:0.02mm/每500mm 重复性:0.003 工作温度范围:-20-+50 重量:1.8公斤,北京航天CX-06A测斜仪,北京航天测斜仪,能自动记录观测数据。 传感器分辨率:0.02mm/8 系统总精度:4mm/15m 测量范围:50 数字显示:4.5位 测量电缆:9.5mm六芯导线 导轮间距:500mm,测斜用PVC高精度测斜管,ABS、铝合金高精度测斜管,5.2 测试方法 测斜管应在工程开挖前1530d埋设完毕,在开挖前
12、的35天内复测23次。取其平均值作为初始值,开始正式测试工作 每次测试时,将探头导轮对准与所测位移方向一致的槽口,缓缓放至管底。待探头与管内温度基本一致、显示仪读数稳定后开始监测。 一般以管口作为确定测点位置的基准点,每次测试时管口基准点必须是同一位置,按探头电缆上的刻度分划,均速提升 每隔500mm读数一次,并做记录。待探头提升至管口处。旋转180后,再按上述方法量测,以消除测斜仪自身的误差,5.3 计算原理,基坑监测时,一般只考虑垂直于围护体的方向,即X+、X-方向,需连续测二次来消除力平衡伺服加速度仪零漂的影响(一测回) 每点水平偏移量是通过计算上部滑轮组相对于下部滑轮组所产生的倾角()
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