基坑工程变形监测

学习要求：要了解基坑及其支护工程的种类、变形监测的目的和意义；掌握基坑工程的主要仪器设备使用方法、基坑工程各项监测方法及其数据处理方法。,第5章.基坑工程变形监测,基坑在开挖过程中，开挖区的自然状态发生了变化，基坑内外的土体也由原来静止的土压力状态向被动和主动的土压力状态转变。应力状态的改变首先引起基坑支护结构承受荷载而内力发生改变，其次引起坑内土体隆起、基坑支护结构及其周围土体的侧向位移和沉降，如果内力和变形的量值超过允许的范围，将导致基坑的失稳甚至破坏。目前的基坑工程主要集中在城市，基坑周围有较多的地上和地下建筑物，地上的建筑物相当于庞大的集中荷载，加剧坑内外土体的变形，土体的过大变形又促使地上和地下构筑物产生较大的变形甚至破坏，如地上建筑物的倾斜、裂缝和地下管线的破坏等。,5.1基坑工程变形监测概述,保证基坑支护结构和邻近建筑物的安全；验证设计所采取的各种假设和参数，并进行及时的修正和完善。不断积累工程经验，提高基坑工程设计和施工的水平。,基坑监测的目的,地下连续墙地下连续墙是在基坑四周浇筑一定厚度的钢筋混凝土封闭墙体，它可以作为建筑物基础外墙结构。也可以是基坑的临时支护。,基坑工程的支护方式,土钉支护土钉支护是在基坑开挖过程中利用机械在基坑边坡打钻孔，放入钢筋注浆并在边坡上喷射混凝土及钢筋网片，以将边坡上的土体固定。,基坑工程的支护方式,深层搅拌水泥土墙水泥土墙多用于饱和软土地基的加固，以水泥作为固化剂，利用钻机等设备将水泥在地基深处和软土搅拌，逐渐提升钻头，形成具有一定强度和整体性的桩。它可以提高边坡的稳定性，防止地下水的渗透，工程造价较低。,基坑工程的支护方式,钢板桩支护在基坑范围线周围将钢板桩利用锤击或震动打人土层，作为基坑开挖的支护。其施工迅速，支护完毕即可进行基坑的开挖工作。钢板桩可以重复利用，但一次性投资较大，由于钢板桩刚度较小，顶部需要拉锚或坑内支撑。,基坑工程的支护方式,桩支护,基坑工程的支护方式,桩锚支护,土层锚杆支护（索）利用锚索机械将土层锚杆（索）打入基坑边坡，一端与挡土墙、桩连接，另一端利用混凝土等于地基土体相连来稳定边坡的土体。,基坑工程的支护方式,土层锚杆（索）对一般的黏土，砂土均可应用，而在软土、淤泥土中握裹力较弱，需在进行验证后再应用。,基坑工程的支护方式,基坑工程的支护方式,基坑工程的支护方式,监测的内容：基坑工程施工监测的对象主要为围护结构和周围环境两大部分围护结构包括围护桩墙、水平支撑、围檩（Lin)圈梁、立柱、坑底土层和坑内地下水等；周围环境包括周围土层、地下管线、周围建筑和坑外地下水等；各个监测对象包含不同的监测内容，需要使用相应的监测仪器和仪表。,基坑工程变形监测的内容与方法,基坑等级划分,基坑工程施工监测的内容,基坑工程施工监测的内容,监测的方法：现场观察现场观察是指不借助于任何测量仪器，由有一定工程经验的监测人员用肉眼凭经验获得对判断基坑稳定和环境安全性的有用信息。观察围护结构和支撑体系的施工质量、围护体系是否渗漏水及其渗漏水的位置和渗水量，施工条件的改变情况、坑边荷载的变化、管道渗漏和施工用水的不适当排放以及降雨等气候条件与基坑稳定和环境安全关系的密切信息。,基坑工程变形监测的内容与方法,监测的方法：围护桩墙顶水平位移监测水平位移监测方法有极坐标法、前方交会法、视准线法等多种，由于全站仪的普及及应用，目前也可以采用全站仪坐标测量功能直接测定测点的坐标，并通过测点坐标计算相邻周期的位移量和累积位移量。基坑开挖前，测点坐标应至少连续观测2次，取无明显差异结果的平均值作为坐标初始值。为了充分描述基坑的变形情况，便于施工监理和施工单位的理解和把握，位移的方向一般确定为基坑的纵横轴线方向。,基坑工程变形监测的内容与方法,监测的方法：围护桩墙顶沉降监测基坑沉降监测的目的首先是为了保证基坑的施工安全，因此必须具有较高的监测精度。目前，精密水准测量方法广泛用于基坑的沉降监测。测量时，一般自工作基点经过各个监测点形成一条或多条闭合路线，如果特殊点位只能采用支水准路线进行监测，应进行往返测量，往返高差之差也应满足精密水准测量相应的观测要求。,基坑工程变形监测的内容与方法,监测的方法：深层水平位移监测深层水平位移指基坑围护桩墙和土体在不同深度上的水平位移，通常采用测斜仪测量。测斜仪由测斜管、测斜探头、连接电缆和测读仪组成。测斜管一般在基坑开挖前埋设于围护桩墙和土体内，根据其制造材料可分为塑料（PVC）和铝合金两种。测斜探头是倾角传感元件，其外观为细长金属鱼雷状，上、下两端配有两对滑轮。连接电缆是连接测斜探头和测读仪的一条导线，它是有四个作用：作为提升和下放探头的绳索、作为探头的深度尺、向探头供应电源、向测读仪传递测量信息。,基坑工程变形监测的内容与方法,基坑工程变形监测的内容与方法,监测的方法：基坑回弹监测基坑开挖后，由于卸除地基土自重，引起基坑地面及坑外一定范围内土体相对于开挖前的回弹变形，称基坑回弹。深大基坑土体的回弹量对基坑本身和邻近建筑物将产生一定的影响。基坑回弹可采用回弹监测和深层沉降标进行监测，如果进行分层沉降监测，当分层沉降环埋设于基坑开挖面以下时，监测到的土层隆起也相当于基坑回弹量。,基坑工程变形监测的内容与方法,回弹监测标,基坑工程变形监测的内容与方法,回弹监测标埋设和观测采用钻孔法，钻杆外径与标志的直径相适应。钻至基坑设计标高20cm时，将回弹监测标旋入钻杆下端，沿钻孔缓慢放到孔底，并压入孔底土中4050cm，此时回弹标尾部已被压入土中，旋开钻杆使回弹标脱离钻杆，提起钻杆。放入辅助测杆，用辅助测杆上的测头进行水准测量，确定回弹顶面高程。回弹的监测不应少于三次，具体安排是：第一次在基坑开挖之前，第二次在基坑开挖好之后，第三次在浇灌混凝土之前。当基坑开挖完至基础施工的间隔时间太长时，应适当增加监测次数。,基坑工程变形监测的内容与方法,基坑工程变形监测的内容与方法,土体分层沉降监测土体分层沉降监测是指地表以下不同深度土层内点的沉降或隆起，通常用磁性分层沉降仪测量。磁性分层沉降仪由对磁性材料敏感的探头、埋设于土层中的分层沉降管和钢环、带刻度标尺的导线以及电感探测装置组成。分层沉降管由波纹状柔性塑料管制成，管外每隔一定的距离安放一个钢环，土层分层沉降时钢环也同步沉降。,基坑工程变形监测的内容与方法,基坑工程变形监测的内容与方法,分层沉降管和钢环的埋设分层沉降管和钢环应采用钻孔法在基坑开挖前预先埋设。先在预定位置钻孔，取出的土层分别堆放，当孔底标高低于测量土层的标高时，提起套管3040cm，然后将引导管逐节连接并放入到孔底监测点位置。引导管放好后，用膨胀粘土填充引导管与孔壁间的缝隙，并捣实到最低的沉降环位置，将沉降环套在引导管上并送至预埋位置，弹开沉降环卡子，使沉降环的弹性卡子牢固的嵌入土中。固定好孔口，做好孔口的保护装置。,基坑工程施工监测的内容,土体分层沉降监测观测方法测量时，当探头从引导管缓慢下放到预埋的沉降环时，电感探测装置上的蜂鸣器发出响声，此时根据测量导线上的标尺在孔口的刻度以及孔口的标高，可以计算沉降环所在位置的标高，测量精度可达1mm。沉降环埋好后，就可以测量孔扣标高和各个沉降环的初始标高，用各个沉降环的初始标高减去基坑开挖过程中测得的标高，获得各土层在施工过程中的沉降或隆起。,基坑工程施工监测的内容,支护结构内力监测土压力与空隙水压力监测孔隙水压力监测环境监测邻近建筑物监测、管线监测、道路及地表监测、地下水监测、裂缝观察。,基坑工程施工监测的内容,监测技术方案设计准备工作通过个人接触和会议等形式，与建设单位、设计单位、施工单位、监理单位进行沟通和协调，听取他们对基坑监测的意见和要求，争取他们对基坑监测工作的支持。收集工程地质勘察报告，基坑支护结构设计图、工程主体结构设计图、施工区地形图和平面图、综合管线图、基坑施工组织设计等，并组织主要监测人员进行认真分析和研究。现场踏勘和调查，掌握开挖区周围地面建构筑物和地下管线的状况，根据监测内容考虑监测点的布置和确定监测技术方法等系列问题。,基坑工程施工监测的内容,监测技术方案设计技术设计的内容工程概况；监测内容的确定；监测点位的布设；监测仪器仪表的选择和监测方法、精度的确定；监测频率和期限的确定；预警值和报警值的制度等。技术设计初稿必要时可刻征求有关方面的专家意见，并进行修改，当通过有关各方认定后，具体实施中一般不作大的变动，但可以根据具体情况作局部调整。,基坑工程施工监测的内容,监测技术方案设计监测内容的确定基坑施工监测的内容见下表：,基坑工程施工监测的内容,监测技术方案设计监测内容的确定对一个具体的基坑工程，监测内容应根据具体情况而定，主要取决于工程的设计要求、地质条件、规模大小、周围环境以及建设单位的要求等；上图表监测内容和安全等级是国家行业标准建筑基坑支护技术规程JGJ12099规定的基坑侧壁安全等级，以及据此等级确定的监测内容。,基坑工程施工监测的内容,监测技术方案设计监测点位的布设桩墙顶水平位移和沉降测量点分为基准点、工作基点和监测点。监测点一般布设在维护结构混凝土圈梁上和水泥搅拌桩、放坡开挖的上部压顶上，要求既不易被破坏，又能真实反映基坑的变形，当基坑有支持时，监测点一般布设在两根支撑的跨中。监测点可采用铆钉枪打人铝钉或钻孔埋设膨胀螺丝，测点间距一般取815mm，可以等距离布设，也可以根据场地堆载、通视条件等具体情况不等距离布设，对于水平位移变化剧烈的区域应适当增加点数。,监测技术方案设计深层水平位移深层水平位移监测点的点位与数量根据设计和工程需要确定。一般来说，基坑的短边中间部位应布设一个监测点，长边上应每隔30m左右布设一个监测点。监测深度一般与周围桩墙深度一致，深度方向的测点间距一般取0.51.0m。,基坑工程施工监测的内容,监测技术方案设计基坑回弹基坑回弹监测点根据基坑形状及地质条件布设，以最小的点数测出所需各纵横面回弹量为原则，可利用回弹变形的近似对称特性布点。基坑中央和距离坑底边缘约1/4坑底宽度处应布点，方形、圆形基坑可按单向对称布点，矩形基坑可按纵横向对称布点，复合矩形基坑可多向布点。对基坑外的监测点，应在所选坑内方向线的延长线上布点，离基坑距离约为1.52倍基坑深度。,基坑工程施工监测的内容,监测技术方案设计土体分层沉降分层沉降监测点点位根据设计和工程需要确定。一般布设在围护结构体系中受力有代表性的位置，应紧邻围护桩墙埋设。点的数量与深度根据分层土的分布情况确定，原则上每一土层设一点，最浅的点低于基础底面至少50cm，最深的点应在超过压缩层理论厚度处。,基坑工程施工监测的内容,监测技术方案设计结构内力对于设置内支撑的基坑工程，可选择部分典型支撑进行轴力变化监测。支撑轴力的测点布设主要由平面、立面和断面三种因素决定。由于基坑开挖、支撑设置和拆除是一个动态过程，在立面方向不同标高处的各道支撑都应监测，各道支撑的测点应布设在同一平面轴力最大的杆径上。在缺乏计算资料的情况下，通常选择平面净跨较大的支持杆进行监测，监测断面布设在支撑跨中位置。围护桩墙的内力监测点布设在围护结构体系中受力有代表性的钢筋混凝土支护桩或地下连续墙的主受力钢筋上。,基坑工程施工监测的内容,监测技术方案设计坑外地下水在基坑降水期间，坑外地下水监测的目的在于检验基坑止水帷幕的效果，必要时采取灌水补给措施，避免基坑降水对周围环境的影响。坑外地下水一般通过监测井监测，井内设置带孔塑料管，并用砂石填充管壁外侧。监测井布设在止水帷幕以外，其位置根据搅拌桩施工搭接。相邻房屋和地下管线的具体情况选择。监测井不必很深，管低标高一般在常年水位以下45m.,基坑工程施工监测的内容,监测技术方案设计周围环境周围环境主要指基坑开挖3倍深度范围内的建构筑物和管线，主要为沉降监测。建构筑物测点主要布设在墙角、柱身等特征部位，能充分反映建筑物各部分的不均匀沉降。管线上测点的布设要考虑其重要性和变形的敏感性，如上水管承接式接头应按23节度布设1个监测点，有弯头和丁字形接头处应布设监测点。,基坑工程施工监测的内容,监测技术方案设计监测期限和频率的确定基坑监测贯穿基坑开挖和地下结构施工的全过程，即从基坑开挖第一批到地下结构施工至0.00标高，基坑越大，施工时间越长，监测期限就越长。监测频率可根据实际情况参照规范执行。,基坑工程施工监测的内容,监测技术方案设计预警值和报警制度的制定预警值是一个定量指标，在其允许范围内科认为工程是安全的，否则认为工程处于不稳定状态，将对工程自身及其周围环境产生有害影响。确定预警值时应注意下列基本原则：a、满足现行相关规范和规程的要求；b、满足工程设计的要求，c、考虑各主管部门对所辖保护对象的要求；d、考虑工程质量、施工进度、技术措施和经济等因素。目前，预警值的确定主要参照现行规范和规程的规定值、设计预估值和经验类比值。,基坑工程施工监测的内容,基坑工程监测内容及安全等级,基坑工程等级划分及变形监控允许值,监测数据整理监测成果是施工安排和调整的依据，对外业监测数据应尽快进行计算处理，向工厂建设、监理等有关单位提交日报表或当期的监测技术报告。日报表中不但要体现当期的监测成果，还要体现当期与以往成果的关系，方便其他单位或人员更直观地理解和把握。,基坑工程监测数据整理与分析,监测数据整理周围环境主要指基坑开挖3倍深度范围内的建构筑物和管线，主要为沉降监测。建构筑物测点主要布设在墙角、柱身等特征部位，能充分反映建筑物各部分的不均匀沉降。管线上测点的布设要考虑其重要性和变形的敏感性，如上水管承接式接头应按23节度布设1个监测点，有弯头和丁字形接头处应布设监测点。,基坑工程监测数据整理与分析,基坑工程监测数据整理与分析,XXX工程基坑沉降监测报表,总结报告的主要内容1、工程概况；2、监测内容和控制指标；3、监测仪器仪表、监测方法、监测周期、数据处理方法；4、监测点布置与埋设方法、平面和立面布置、监测成果汇总表、成果分析曲线；5、结论与建议。,基坑工程监测数据整理与分析,监测结果分析获得一定数量的监测成果后，应进行变形分析，以便更好地指导施工。监测工作全部结束后，应采用全部监测成果进行变形分析，总结出基坑变形的规律和特点，也为今后的基坑监测积累经验。变形分析应充分结合工程施工过程中出现的