基坑工程监测课件.ppt

基坑工程监测 1 基坑基本知识 1 1基坑概念基坑定义 为进行建 构 筑物基础 地下建筑物施工所开挖形成的地面以下空间 基坑监测定义 在建筑基坑施工及使用阶段 对建筑基坑及周边环境实施的检查 量测和监视工作 坑壁 坑底 1 2基坑监测原因及目的 城市建设发展迅速 基坑工程越来越大 越来越深 风险性越来越大 许多新的情况 支护形式有不少新的发展 设计值需要进一步优化 基坑周围的环境保护要求越来越高 十多年来 我国每年都会有一定数量的基坑出现事故 有些甚至是很严重的 1 2 1基坑监测的基本原因 1 2 2基坑监测的主要目的 为信息化施工提供依据 为基坑周边环境中的建筑 各种设施的保护提供依据 为优化设计提供依据 监测工作是发展基坑工程设计理论的重要手段 1 3基坑等级 1 4基坑监测等级与监测项目参照表 基坑工程仪器监测项目应根据表1 4进行选择 基坑类别 监测项目 表1 4仪器监测项目表 续表1 4 基坑类别 监测项目 1 5基坑常见的支护方式 钢板桩支护 钢板桩 水泥土墙支护 1 5基坑常见的支护方式 1 5基坑常见的支护方式 地下连续墙支护 土钉墙支护 1 5基坑常见的支护方式 锚杆支护 1 5基坑常见的支护方式 2 基坑监测技术 基坑监测的基本规定 基坑监测项目 监测点的布设 监测方法 监测危险情况报警 2 1基坑监测的基本规定 开挖深度大于等于5m或开挖深度小于5m但现场地质情况和周围环境较复杂 压力管线 高压铁塔 重要建筑等 的基坑工程以及其他需要监测的基坑工程应实施基坑工程监测 2 1 1基坑工程监测实施范围的界定 2 2 1基坑工程监测工作一般步骤 接受委托 有相应资质的第三方 现场踏勘 收集资料 施工前周边环境 岩土勘察资料 设计及市政管线分布等资料 定制监测方案 监测点设置与验收 设备 仪器校验和元器件标定 现场监测 监测数据的处理 分析及信息反馈 提交阶段性监测结果和报告 现场监测工作结束后 提交完整的监测资料 2 2 2基坑工程监测方案应包括下列内容 工程概况 建设场地岩土工程条件及基坑周边环境状况 监测目的和依据 监测内容及项目 基准点 监测点的布设与保护 监测方法及精度 监测期和监测频率 监测报警及异常情况下的监测措施 监测数据处理与信息反馈 监测人员的配备 监测仪器设备及检定要求 作业安全及其他管理制度 2 3基坑监测项目 基坑工程的现场监测方法 仪器监测 巡视检查 两者相结合 2 3 1基坑工程现场监测的对象 其他应监测的对象 支护结构 地下水状况 基坑底部及周边土体 周边建筑 周边管线及设施 周边重要的道路 2 3 2巡视检查 基坑工程整个施工期内 每天均应有专人进行巡视检查 基坑工程巡视检查应包括以下主要内容 1 支护结构 1 支护结构成型质量 2 冠梁 支撑 围檩有无裂缝出现 3 支撑 立柱有无较大变形 4 止水帷幕有无开裂 渗漏 5 墙后土体有无沉陷 裂缝及滑移 6 基坑有无涌土 流砂 管涌 2 3 2巡视检查 2 施工工况 1 开挖后暴露的土质情况与岩土勘察报告有无差异 2 基坑开挖分段长度及分层厚度是否与设计要求一致 有无超长 超深开挖 3 场地地表水 地下水排放状况是否正常 基坑降水 回灌设施是否运转正常 4 基坑周围地面堆载情况 有无超堆荷载 3 基坑周边环境 1 地下管道有无破损 泄露情况 2 周边建 构 筑物有无裂缝出现 3 周边道路 地面 有无裂缝 沉陷 4 邻近基坑及建 构 筑物的施工情况 2 3 2巡视检查 4 监测设施 1 基准点 测点完好状况 2 有无影响观测工作的障碍物 3 监测元件的完好及保护情况 5 根据设计要求或当地经验确定的其他巡视检查内容 2 3 4巡视监测日报表表样 2 4基坑监测点的布设及测量方法 基本要求 监测点的布置应能反映监测对象的实际状态及其变化趋势 监测应布置在内力及变形关键特征点上 并应满足监控要求 沿基坑周边布置 周边中部 阳角处应布置监测点 监测点水平间距不宜大于20m 每边监测点数目不宜少于3个 水平和竖向位移监测点宜为共用点 监测点宜设置在围护墙顶或基坑坡顶上 2 4 1基坑及支护结构 1 围护墙或基坑边坡顶部的水平和竖向位移监测点布置 2 垂直位移监测方法 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 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 2 垂直位移监测方法 闭合水准路线 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 2 垂直位移监测方法 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 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 垂直位移监测方法 3 水平位移监测方法 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 观测仪器 全站仪 经纬仪等 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 每次测量夹角的变化 夹角变化量与距离的乘积即位移量 3 水平位移监测方法 水平位移测量的方法有很多除了以上两种还有 投点法 极坐标法 前方交会法 后方交会法等应看监测条件合理选择 当测点与基准点无法通视或距离较远时 可采用GPS测量法或三角 三边角测量与基准线法相结合的综合测量方法 3 水平位移监测方法 2 4 1基坑及支护结构 4 围护墙或土体深层水平位移监测 布点要求 围护墙或土体深层水平位移监测点宜布置在基坑周边的中部 阳角处及有代表性的部位 监测点水平间距宜为20 50m 每边监测点数目不应少于1个 监测目的 挡土墙板 排桩 围护墙 变形后的形状不同深度土体位移 监测是否有土体失稳的预兆及现象在与坑边垂直的剖面上位移随与坑边距离变化的规律 5 深层水平位移监测方法 仪器工作原理测斜仪是通过测量测斜管轴线与铅垂线之间夹角变化量 来监测围护墙体 土体深层侧向位移的高精度仪器 计算原理 二 深层侧向位移 测斜 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 乘以观测读数间距 L 和相应的系数得到 总水平偏移量是将每点的水平偏移量进行累加获到 该偏移曲线为一条连续的曲线 也就是说只要确定了一个基准点 整条曲线的位置就能确定下来 每测段相对水平偏移量计算式为 A0 A180 2 6 深层水平位移数据处理 计算方法以孔口作为基准点以孔底作为基准点测斜数据的矢量和 1 先采用 孔口控制 孔底自由 的计算方式 孔口位移为 0 得到孔底有向基坑外13 8mm的位移量 2 根据管口水平位移修正测斜管位移 数据处理 深层水平位移现场测量图片 监测点宜按纵向或横向剖面布置 剖面宜选择在基坑的中央以及其他能反映变形特征的位置 剖面数量不应少于2个 同一剖面上监测点横向间距宜为10 30m 数量不应少于3个 监测点的布置 7 分层土体沉降 坑底隆起 监测仪器及元件埋设 7 分层土体沉降 坑底隆起 计算方法 分层沉降标 磁环 位置应以绝对高程表示 计算式如下 式中 分层沉降标 磁环 绝对高程 m 沉降管管口绝对高程 m 分层沉降标 磁环 距管口的距离 m 7 分层土体沉降 坑底隆起 2019 12 20 45 可编辑 2019 12 20 46 可编辑 8 围护墙内力监测点布置 应布置在受力 变形较大且有代表性的部位 监测点数量和水平间距视具体情况而定 竖直方向监测点应布置在弯矩极值处 竖向间距宜为2m 4m 地墙内力 频率计和钢筋应力计 钢筋应力计安放 2 4 1基坑及支护结构 9 支撑内力监测点布置符合下列要求 监测点宜设置在支撑内力较大或在整个支撑系统中起控制作用的杆件上 每层支撑的内力监测点不应少于3个 各层支撑的监测点位置宜在竖向保持一致 钢支撑的监测截面宜选择在两支点间1 3部位或支撑的端头 混凝土支撑的监测面宜选择在两支点间1 3部位 并避开节点位置 每个监测点截面内传感器的安置数量及布置应满足不同传感器测试要求 钢筋混泥土支撑轴力 数据处理 2 4 1基坑及支护结构 10 锚杆的内力监测点布置符合下列要求 应选择在受力较大且有代表性的位置 基坑每边中部 阳角处和地质条件复杂的区段宜布置监测点 每层锚杆的内力监测点数量应为该层锚杆总的l 3 并不应少于3根 各层监测点位置在竖向上宜保持一致 每根杆体上的测试点宜设置在锚头附近和受力有代表性的位置 锚索拉力 立柱内力 计算方法 公式适用于振弦式应力计 围护墙体内力 立柱内力 围檩内力 2 4 1基坑及支护结构 11 土钉的内力监测点布置符合下列要求 应选择在受力较大且有代表性的位置 基坑每边中部 角处和地质条件复杂的区段宜布置监测点 监测点数量和间距应视具体情况而定 各层测点位置宜在竖向保持一致 每根土钉杆体上的测试点应设置在受力有代表性的位置 土钉拉力监测较难 一般不做 2 4 1基坑及支护结构 12 围护墙侧向土压力布置符合下列要求 1 监测点应布置在受力 土质条件变化较大或其他有代表性的部位 2 平面布置上基坑每边不宜少于2个监测点 竖向布置上监测点间距宜为2m 5m 下部宜加密 3 当按土层分布情况布设时 每层应至少布设1个测点 且宜布置在各层土的中部 土压力计和埋设方法 计算方法 钢弦式传感器基本原理 钢弦张力与自振频率的平方差呈正比关系 计算公式 式中 待测物理量 与待测物理量相匹配的标定系数 测试频率 Hz 初始频率 Hz 根据预先标定的频率 应力曲线或频率 应变曲线即可换算出所需测定的压力值或变形值 13 孔隙水压力 孔隙水压力监测点宜布置在基坑受力 变形较大或有代表性的部位 监测点竖向布置宜在水压力变化影响深度范围内按土层分布情况布设 监测点竖向间距一般为2 5m 并不宜少于3个 监测点的布置 13 孔隙水压力 1 测试方法用频率计测读 记录孔隙水压力计频率即可 2 测试数据处理计算公式 式中 孔隙水压力 kPa 标定系数 kPa Hz2 测试频率 Hz 初始频率 Hz 14 立柱的竖向位移监测点布置符合下列要求 宜布置在基坑中部 多根支撑交汇处 地质条件复杂处的立柱上 监测点不应少于立柱总根数的5 逆作法施工的基坑不应少于10 且不应少于3根 立柱的内力监测点宜布置在受力较大的立柱上 位置宜设在坑底以上各层立柱下部的1 3部位 2 4 1基坑及支护结构 15 地下水位监测点布置符合下列要求 1 基坑内地下水位当采用深井降水时 水位监测点宜布置在基坑中央和两相邻降水井的中间部位 当采用轻型井点 喷射井点降水时 水位监测点宜布置在基坑中央和周边拐角处 监测点数量应视具体情况确定 2 基坑外地下水位监测点应沿基坑 被保护对象的周边或在基坑与被保护对象之问置 监测点间距宜为20 50m 相邻建筑 重要的管线或管线密集处应布置水位监测点 当有止水帷幕时 宜布置在止水帷幕的外侧约2m处 3 水位观测管的管底埋置深度应在最低设计水位或最低允许地下水位之下3 5m 承压水水位监测管的滤管应埋置在所测的承压含水层中 4 回灌井点观测井应设置在回灌井点与被保护对象之间 地下水位监测仪器设备 地下水位观测数据处理 水位管内水面应以绝对高程表示 计算式如下 式中 水位管内水面绝对高程 m 水位管管口绝对高程 m 水位管内水面距管口的距离 m 2 4 2基坑周边环境 从基坑边缘以外1 3倍基坑开挖深度范围内需要保护的周边环境应作为监测对象 必要时尚应扩大监测范围 2 4 2基坑周边环境 建筑竖向位移监测点布置应符合下列要求 1 建筑四角 沿外墙每10 15m处或每隔2 3根柱基上 且每侧不少于3个监测点 2 不同地基或基础的分界处 3 不同结构的分界处 4 变形缝 抗震缝或严重开裂处的两侧 5 新 旧建筑或高 低建筑交接处的两侧 6 高耸构筑物基础轴线的对称部位 每一构筑物不应少于4点 2 4 2基坑周边环境 2 建筑水平位移监测点布置应符合下列要求 应布置在建筑的外墙墙角 外墙中中间部位的墙上或柱上 裂缝两侧以及其他有代表性的部位 监测点间距视具体情况而定 一侧墙体的监测点不少于3点 2 4 2基坑周边环境 3 建筑倾斜监测点布置应符合下列要求 1 监测点宜布置在建筑角点 变形缝两侧的承重柱或墙上 2 监测点应沿主体顶部 底部上下对应布设 上 下监测点应布置在同一竖直线上 测量方法 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 2 4 2基坑周边环境 4 建筑裂缝 地表裂缝监测点布置应符合下列要求 应选择有代表性的裂缝进行布置 当原有裂缝增大或出现新裂缝时 应及时增设监控测点 对需要观测的裂缝 每条裂缝的监测点至少应设2个 且宜设置在裂缝的最宽处及裂缝末端 裂缝观测 裂缝监测如下图所示 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 监测时可测定其裂缝的大小和变化 观测所用的量具是一种特殊构造的卡尺 尺身长700 800mm 刻度为1mm 尺上附有一个水准管 在尺的一端安有一根钻有孔距为1cm的定位小孔 可以上下游动的测针 测针系用止动螺钉插入小孔圈固定 尺上还附有一个游标 游标带有一根可上下微动的测针 当两测针对准刻度0 同时水泡在水泡管中心时 两测针尖端在同一水平面上 卡尺的垂直和水平最小读数为0 1mm 其结构形式见下图 不锈钢板中心圆孔的形状与卡尺测针的尖端必须完全吻合 5 周边管线监测 基坑周边地下管线监测 相邻地下管线资料收集和调查 1 市政综合管线图 2 管线埋置深度和走向 管材和接头的型式 3 管线的基础型式 地基处理情况等 4 管线地面道路人流与交通状况 监测内容沉降 水平位移 直接测点 a 抱箍式 如图3 21 b 套筒式 如图3 22 c 上水的阀门上 6 基坑周边地表沉降监测 基坑周边地表竖向沉降监测点的布置范围宜为基坑深度的1 3倍 监测剖面宜设在坑边中部或其他有代表性的部位 并与坑边垂直 监测剖面数量视具体情况确定 每个监测剖面上的监测点数量不宜少于5个 监测频率参照表