基坑监测课件

,工程变形测量基坑监测,基,坑,测,监,作者：刘长飞指导教师：李琴,本章主要内容,二.监测方案设计,三.监测仪器和方法,四.监测资料分析,五.实例,一.概述,一.概述,1.基坑的用途,高层建筑基础；城市地铁车站和区间隧道明挖；城市管廊工程；过江隧道；合流污水处理系统；过街通道和地下立交；,深基坑支护结构,概述,2.基坑事故的形式,1)围护体系崩溃，基坑大面积滑坡；2)支护结构过分倾斜，水平位移过大；3)支护结构和被围护土体达到破坏状态；4)基坑周边道路、地下管网设施变位、开裂和塌陷；5)基坑周边土体变形过大，邻近建(构)筑物倾斜、开裂，甚至倒塌；6)锚杆抗拉拔失效；7)地下水冲刷、管涌造成工程破坏；8)承受水头压力的防水结构发生超过容许的渗漏；9)基坑底回弹、隆起过大。,概述,概述,3.基坑监测的目的,确保基坑支护结构和相邻建筑物的安全；及时反馈，指导基坑开挖和支护结构的施工；检验设计计算理论、模型和参数的正确性；提高基坑工程设计和施工水平，积累工程经验。,概述,概述,4.规范的出台,武汉市、广东省、上海市、深圳市、北京市、浙江省等地区相继出版了深基坑工程的地方标准：上海基坑工程设计规程(DBJ08-61-97)深圳地区建筑深基坑支护技术规范(SJG05-96)地基基础设计规范(DGJ08-11-1999)国家行业标准颁发实施，使我国深基坑工程的设计施工进入了规范化、标准化管理阶段。建筑基坑工程技术规范(YB925897)建筑基坑支护技术规程(JGJ12099)建筑地基基础设计规范(GB50007-2002),概述,二.监测方案的设计,监测方案的设计,建筑基坑工程监测应综合考虑基坑工程设计方案、建设场地的岩土工程条件、周边环境条件、施工方案等因素，制定合理的监测方案，精心组织和实施监测。,影响基坑工程监测的因素很多，主要有：基坑工程设计与施工方案；岩土工程条件；邻近建（构）筑物、设施、管线、道路等的现状及使用状态；施工工期；气候条件、作业条件等。制定合理的监测方案。,二.监测方案的设计,监测方案的设计,1.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。,本条为强制性条文。本条是对建筑基坑工程监测实施范围的界定。周边环境较复杂的基坑是指基坑周边1-2倍基坑深度范围内存在地铁、共同沟、煤气管道、压力总水管、高压铁塔、历史文物、近代优秀建筑以及其他需要保护的建筑。,二.监测方案的设计,监测方案的设计,基坑工程设计提出的对基坑工程监测的技术要求应包括监测项目、监测频率和监测报警值等。,由设计方提出的监测要求，并非是一个很详尽的监测方案，详细的监测方案应由第三方监测单位编制。但监测的有些内容或指标应由设计方明确提出，例如：应该进行哪些监测项目的监测？监测频率和监测报警值是多少？只有这样，监测单位才能依据设计方的要以及有关规范的规定，编制出合理的监测方案。,二.监测方案的设计,监测方案的设计,基坑工程施工前，应由建设方委托具备相应资质的第三方对基坑工程实施现场监测。监测单位应编制监测方案，监测方案须经建设方、设计方、监理方等认可，必要时还需与基坑周边环境涉及的有关管理单位协商一致后方可实施。,建设单位是建设项目的第一责任主体，因此应由建设单位委托基坑工程监测。基坑工程监测对技术人员的专业水平要求较高。实施第三方监测有利于保证监测的客观性和公正性，一发生重大环境安全事故或社会纠纷时，监测结果是责任判定的重要依据。第三方监测并不取代施工单位自己开展的必要的施工监测。,监测方案的设计,监测方案的设计,2.监测方案制定步骤,1）收集和阅读有关资料综合平面图工程地质勘察报告围护结构和主体结构(0.00以下部分)的设计图纸围护施工组织设计综合管线图等相邻建筑物基础和结构的设计图纸2）现场踏勘3）拟定监测方案初稿，提交协调会议讨论，形成会议纪要4）根据会议纪要对监测方案初稿进行修改，形成正式监测方案,二.监测方案的设计,监测方案的设计,3.基坑工程监测方案设计的内容,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；监测作业安全及其他管理制度。,二.监测方案的设计,监测方案的设计,4.监测的内容,二.监测方案的设计,基坑工程现场监测的内容分为两大部分，即支护结构本身和相邻环境。支护结构中包括围护桩墙、支撑、围檩和圈梁、立柱、坑内土层等五部分。相邻环境中包括相邻土层、地下管线、相邻房屋等三部分。,监测方案的设计,4.监测的内容,1支护结构；2地下水状况；3基坑底部及周边土体；4周边建筑；5周边管线及设施；6周边重要的道路；7其他应监测的对象。,注：基坑工程现场监测项目的选择与基坑工程等级有关。,二.监测方案的设计,监测方案的设计,5.监测的内容,有关规范确定:上海市地基基础设计规范(DGJ08-11-1999)国家行业标准建筑基坑支护技术规程(JGJ12099),二.监测方案的设计,监测方案的设计,上海市地基基础设计规范,注：必须监测；*选择监测；-不用监测,二.监测方案的设计,建筑基坑支护技术规程基坑侧壁安全等级及重要性系数,应测；*宜测；可测,二.监测方案的设计,监测方案的设计,6.测点位置及其布置原则,二.监测方案的设计,监测方案的设计,混凝土圈梁或压顶上；测点间距一般取为8-15m，变化较大处应适当加密；有支撑时布置在两根支撑的中间部位；阳角处应布置测点；有测斜管处；桩墙顶水平位移和沉降测点是合二为一的。,监测方案的设计,监测方案的设计,立柱桩上方的支撑面上；多根支撑交汇处立柱；作施工栈桥处的立柱。,二.监测方案的设计,监测方案的设计,在基坑每边上应布设1个测孔，布设在基坑边中部；较短的边可不布设，长边上应每隔3040米布设1个；测孔一般应布设在两根支撑的中间部位；阳角处应布置测点；测斜管深度与围护桩墙同深度，并延伸至地表；沿深度每隔0.5米或1.0米测一点。,二.监测方案的设计,监测方案的设计,平面位置的布设参见桩墙深层水平位移的布设原则；测孔紧邻围护桩墙埋设；在各土层的分界面布设测点；在厚度较大土层中，土层中部增加测点。,二.监测方案的设计,监测方案的设计,基坑中央、特征变形点；距坑底边缘1/4坑底宽度处；方形、圆形基坑可按单向对称布点；矩形基坑可按纵横向布点，复合矩形基坑可多向布点；坑外测点布设在坑内测点延长线上，监测范围在2倍基坑深度。,二.监测方案的设计,监测方案的设计,平面上：轴力最大的支撑；支撑间距最大处的支撑；受力较复杂的支撑；有代表性的支撑；混凝土支撑轴力监测截面应取支撑中部；钢支撑轴力监测截面应取支撑端部。立面上：平面测点对应的每道支撑处都应测,二.监测方案的设计,监测方案的设计,平面上：拉力最大的锚杆；间距最大处的锚杆；平面形状较复杂处的锚杆；有代表性的锚杆；每道土层锚杆中至少测2根；锚杆长度、型式、穿越的土层不同时，每种情况至少测2根。立面上：平面测点对应的每道锚杆处都应测。,二.监测方案的设计,监测方案的设计,平面上：弯矩最大处；支撑间距最大处；受力较复杂处；有代表性的地方；立面上：弯矩最大处；反弯点位置；两道支撑（土锚）的跨中；内支撑及拉锚所在位置；各土层的分界面、配筋率改变处。,二.监测方案的设计,监测方案的设计,一般只要设置在止水帏幕以外即可；搅拌桩施工搭接；相邻建筑（构）物处；地下管线相对密集位置；管底标高一般在常年水位以下45m。,二.监测方案的设计,监测方案的设计,环境监测包括对3倍基坑开挖深度范围内的建筑（构）物和地下管线的监测。,建筑（构）物监测与建筑（构）物长期沉降观测点的布设原则一致；尽量利用建筑（构）物既有沉降观测点；在墙角、柱身、门边等外形凸出部位；能反映基础差异沉降处（与主楼交接处、基础差异缝处）。,地下管线监测听取管线主管部门的意见；有弯头和丁字形接头；每隔1012米布设1个测点；管线越长，测点间隔可以放长；对变形敏感的部位，测点间距要变小；承接式接头每23个节度布设1个测点。,二.监测方案的设计,监测方案的设计,7.监测期限与频率,1）围护墙顶水平位移和沉降、围护桩墙深层水平位移监测频率：从开挖到浇筑完结构底板：1次/天；浇筑完结构底板到施工至0.00：23次/周；各道支撑拆除后的3天到一周：1次/天。2）内支撑轴力和锚杆拉力监测频率从支撑和锚杆施作到全部支撑拆除：1次/天。,二.监测方案的设计,监测方案的设计,3）土体分层沉降、回弹、水土压力、围护墙体内力监测频率：基坑每开挖其深度的1/51/4，测读23次或12次/周；在每道内支撑(或锚杆)施工间隔的时间内，测读23次或12次/周；开挖到设计深度到浇筑完结构底板，34次/周；浇筑完结构底板到全部支撑拆除，12次/周。4）地下水位监测频率从基坑开挖到浇筑完结构底板或整个降水期间：1次/天。,7.监测期限与频率,二.监测方案的设计,监测方案的设计,7.监测期限与频率,5）环境监测频率围护桩墙和止水帷幕施工期间：1次/天（建筑物倾斜和裂缝：12次/周）；从开挖到浇筑完结构底板：1次/天；浇筑完结构底板到施工到0.00：23次/周；各道支撑拆除后的3天到一周：1次/天；,二.监测方案的设计,监测方案的设计,8.几点说明：,在基坑开挖前，取连续三次测量无明显差异时的测值为初读数；支撑（土锚）内等需随施工进度而埋设的元件，在埋设后读取初读数；埋设在土层中的元件（土压力盒、孔隙水压力计、测斜管和分层沉降环等）最好在基坑开挖一周前埋设；监测频率应随基坑状况、变化速率而作适当调整。,二.监测方案的设计,监测方案的设计,9.预警值的确定,预警值的确定依据：1）现行的相关规范、规程；2）设计计算预估值（围护结构和支撑轴力、锚杆拉力等）；3）各保护对象的主管部门提出的要求；4）经验类比、专家会议。,二.监测方案的设计,上海市和深圳市基坑设计规程按基坑侧壁安全等级确定变形监控允许值,变形速率的控制：一级工程：2mm/天；二级工程：3mm/天。注:H为监控开挖深度,深圳地区深基坑地下连续墙安全性判别标准,F2上行适用于基坑旁无建筑物或地下管线，下行适用于基坑近旁有建筑物和地下管线。F6、F7上、中行与F2同，下行适用于对变形有特别严格的情况。,国家建筑基坑工程技术规范,H为监控开挖深度,重力式挡墙最大水平位移预估值,上海地区相邻建筑物的基础倾斜允许值,注：(1)H为建筑物地面以上高度；(2)倾斜是基础倾斜方向二端点的沉降差与其距离的比值。,经验类比值,煤气管的沉降和水平位移：均不得超过10mm，每天发展不得超过2mm；自来水管的沉降和水平位移：均不得超过30mm，每天发展不得超过5mm；坑外水位下降：不得超过1000mm，每天发展不得超过500mm；立柱桩隆起或沉降：不得超过10mm，每天发展不得超过2mm；,监测仪器和方法,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,1.观察和描述,围护结构和支撑体系的施工质量；围护体系是否有渗漏水及其渗漏水的位置和渗漏量；施工条件的改变情况；坑边和支撑上的堆载的变化；地表降水、施工用水的排放情况；基坑周围的地面裂缝；围护结构和支撑体系的工作失常情况；邻近建筑物和构筑物的裂缝；流土或局部管涌现象等；施工进度与施工工况。,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,2.围护墙顶沉降监测,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,2.围护墙顶沉降监测,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、地铁隧道等构筑物等需要监测垂直位移。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）。,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,2.围护墙顶沉降监测,3、原理方法：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,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,2.围护墙顶沉降监测,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。,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,2.围护墙顶沉降监测,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。如图所示,监测仪器和方法,监测仪器和方法,2.围护墙顶沉降监测,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。,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,3.围护墙顶水平位移监测,仪器：经纬仪,全站仪方法：1.轴线法或视准线法,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。,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,3.围护墙顶水平位移监测,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。每次测量夹角的变化，夹角变化量与距离的乘积即位移量。,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,4.深层水平位移测量,深层水平位移就是测量围护桩墙和土体在不同深度上的点的水平位移。测斜仪,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,（一）测斜仪系统简介,1、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。2、测斜仪分为固定式和活动式两种，按与垂线夹角监测范围不同又分为垂直向测斜仪和水平向测斜仪。固定式是将测头固定埋设在结构物内部的固定点上；活动式即先埋设带导槽的测斜管，间隔一定时间将测头放入管内沿导槽滑动测定斜度变化，计算水平位移。,三.监测仪器和方法,4.深层水平位移测量,监测仪器和方法,3、按传感器型式分类：可细分为滑动电阻式、电阻应变片式、振弦式及伺服加速度计式四种。,三.监测仪器和方法,（一）测斜仪系统简介,4.深层水平位移测量,监测仪器和方法,4、活动式测斜仪系统组成：由探头、测读仪、电缆和测斜管四部分组成。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，需和探头配套使用。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。,三.监测仪器和方法,（一）测斜仪系统简介,4.深层水平位移测量,监测仪器和方法,（二）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，系统精度6mm/30m，灵敏度10弧秒(0.05mm/m)。,三.监测仪器和方法,4.深层水平位移测量,监测仪器和方法,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。,三.监测仪器和方法,（二）主要测斜仪,4.深层水平位移测量,监测仪器和方法,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,北京航天CX-06A测斜仪,三.监测仪器和方法,（二）主要测斜仪,4.深层水平位移测量,监测仪器和方法,（三）测斜管,材料：塑料(PVC、ABS)或铝合金，内管壁有呈十字型分布的四条凹型导槽；管段长：分为2m和4m两种规格，管段之间由外包接头管连接；管径：60、70、90mm等多种不同规格。,三.监测仪器和方法,4.深层水平位移测量,监测仪器和方法,测斜用PVC高精度测斜管,三.监测仪器和方法,（三）测斜管,4.深层水平位移测量,监测仪器和方法,ABS、铝合金高精度测斜管,三.监测仪器和方法,（三）测斜管,4.深层水平位移测量,监测仪器和方法,（四）测斜仪测量原理,三.监测仪器和方法,4.深层水平位移测量,监测仪器和方法,1、结构原理1.1、电阻应变片式测斜仪：探头内有一青铜弹簧片做的下挂摆锤，弹簧片两侧各贴两片电阻应变片，构成差动可变阻式传感器，使之在弹性极限内探头的倾角与电阻应变读数呈线性关系。代表仪器：葛南测斜仪优点：产品价格便宜缺点：量程有限，耐用时间不长,三.监测仪器和方法,（四）测斜仪测量原理,4.深层水平位移测量,监测仪器和方法,1.2、伺服加速度计式测斜仪：探头内有一个受重力作用的摆锤，并布置有力平衡伺服加速度计，其内部的位置传感器可以探测摆锤的位置，并且提供足够的恢复力使摆块回到其铅直零位置。此恢复力的大小可转变成电信号输出，在读数仪上显示为倾斜量的测量。代表仪器：基康603、SINCO测斜仪(两个加速度计)北京航天部CX-06测斜仪(一个加速度计)优点：精度高、量程大和可靠性好缺点：抗震性能较差(激震时传感器容易损坏),三.监测仪器和方法,（四）测斜仪测量原理,4.深层水平位移测量,监测仪器和方法,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。,三.监测仪器和方法,（四）测斜仪测量原理,4.深层水平位移测量,监测仪器和方法,（五）测斜管的埋设方法,(1)绑扎埋设：测斜管绑扎于桩墙钢筋笼上，随钢筋笼一起下到孔槽内；(2)钻孔埋设：钻孔-放测斜管-回填空隙。注意事项：在管节连接时必须将上、下管节的滑槽严格对准；避免管子的纵向旋转；测斜管的一对凹槽与欲测量的位移方向一致（垂直基坑边线方向）；用清水将测斜管内冲洗干净；可先用模型探头检查测斜管导槽是否正常可用；需测量测斜管导槽的方位、管口坐标及高程；在测斜管外部设置金属套管或砌筑窨井并加盖；,三.监测仪器和方法,4.深层水平位移测量,监测仪器和方法,（六）测斜操作方法和注意事项,将仪器预热半小时，在测斜管中放置15分钟；将测头缓慢下至孔底，自下而上将测头稳定在测点位置上测读；将测头旋转180度插入同一对导槽，按以上方法在同一位置上重复测量；深层水平位移的初始值应是基坑开挖之前连续三次测量无明显差异读数的平均值；测斜管孔口需布设地表水平位移测点，以便对深层水平位移量进行校正。,三.监测仪器和方法,4.深层水平位移测量,监测仪器和方法,（七）操作中的注意事项,1）、每测孔第一次测试前应定义一个正方向(基坑监测中以朝基坑方向位移作为正方向，即A0或X+)。一般测斜仪探头向高轮方向倾斜数据显示为正值，因此可以高轮方向作为正方向。,2）、每个工程开始前，应对测斜仪进行全面维修保养(检查导轮、弹簧等是否需要更换)，尽可能避免中途更换仪器。,三.监测仪器和方法,4.深层水平位移测量,监测仪器和方法,3）、测斜仪探头内加速度计比较容易损坏，使用过程中一定注意要小心轻放；在工地现场测试过程和使用间隙，测试人员一定不能离开仪器，绝不可将仪器随意放置在路边等处。4）、测斜仪探头和电缆联接时应检查定位槽和O型圈，小心仔细连接电缆和探头，要保持插头和插座成一直线，避免硬插将插针折弯或折断。,三.监测仪器和方法,（七）操作中的注意事项,4.深层水平位移测量,监测仪器和方法,5.土体分层沉降测试,分层沉降是土层内离地表不同深度处的沉降或隆起，通常用磁性分层沉降仪量测。测量仪器：磁性分层沉降仪。组成：探头、分层沉降管、磁性钢环、带刻度的导线、电感探测装置。测量原理：埋入土体内的钢环与土体同步位移，用探头在分层沉降管内探测磁性钢环的位置，钢环位置的变化即为该深度处的沉降或隆起。精度：1mm。,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,（一）基本内容坑外土体分层位移可采用磁性分层沉降仪或深层沉降观测标来测定，适用于监测基坑外地面以下不同深度处土层的沉降或隆起。基坑回弹可采用基坑坑内开挖面以下的分层沉降仪或深层沉降标的高程变化测定。基坑在开挖后由于上部土体开挖卸载，深层土体应力释放向上隆起，另外，由于基坑内土体开挖后，支护内外的压力差使其底部产生侧向位移，导致靠近围护结构内侧的土体向上隆起，严重者产生塑性破坏。深大基坑由于卸载量大，基坑内外压差大，因而就有必要对基坑回弹进行监测。土体分层垂直位移监测和坑底隆起监测为重力式围护体系一、二级监测等级、板式围护体系一级监测等级选测项目。,5.土体分层沉降测试,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,（二）仪器、设备简介1、分层沉降仪用途及原理分层沉降仪是通过电感探测装置，根据电磁频率的变化来观测埋设在土体不同深度内的磁环的确切位置，再由其所在位置深度的变化计算出地层不同标高处的沉降变化情况。分层沉降仪可用来监测由开挖引起的周围深层土体的垂直位移（沉降或隆起）。,5.土体分层沉降测试,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,2、分层沉降测量系统由三部分构成：第一部分为埋入地下的材料部分，由沉降导管、底盖和沉降磁环等组成；第二部分为地面测试仪器一分层沉降仪，由测头、测量电缆、接收系统和绕线盘等组成；第三部分为管口水准测量，由水准仪、标尺、脚架、尺垫等组成。,5.土体分层沉降测试,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,5.土体分层沉降测试,（三）分层沉降标（磁环）的埋设方法一：用钻机在预定孔位上钻孔，孔深由沉降管长度而定，孔径以能恰好放入磁环为佳。然后放入沉降管，沉降管连接时要用内接头或套接式螺纹，使外壳光滑，不影响磁环的上、下移动。在沉降管和孔壁间用膨润土球充填并捣实，至底部第一个磁环的标高再用专用工具将磁环套在沉降管外送至填充的粘土面上，施加一定压力，使磁环上的三个铁爪插入土中，然后再用膨润土球充填并捣实至第二个磁环的标高，按上述方法安装第二个磁环，直至完成整个钻孔中的磁环埋设。,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,5.土体分层沉降测试,（三）分层沉降标（磁环）的埋设方法二：在沉降管下孔前将磁环按设计距离安装在沉降管上，磁环之间可利用沉降管外接头(或定位环)进行隔离，成孔后将带磁环的沉降管插入孔内。磁环在接头处遇阻后被迫随沉降管送至设计标高。然后将沉降管向上拔起1m，这样可使磁环上、下各1m左右范围内移动时不受阻，然后用细砂在沉降管和孔壁之间进行填充至管口标高。,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,5.土体分层沉降测试,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,5.土体分层沉降测试,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,（四）监测技术1、测试方法监测时应先用水准仪测出沉降管的管口高程，然后将分层沉降仪的探头缓缓放入沉降管中。当接收仪发生蜂鸣或指针偏转最大时，就是磁环的位置。捕捉响第一声时测量电缆在管口处的深度尺寸，每个磁环有两次响声，两次响声间的间距十几厘米。这样由上向下地测量到孔底，这称为进程测读。当从该沉降管内收回测量电缆时，测头再次通过土层中的磁环，接收系统的蜂呜器会再次发出蜂鸣声。此时读出测量电缆在管口处的深度尺寸，如此测量到孔口，称为回程测读。磁环距管口深度取进、回程测读数平均数。,5.土体分层沉降测试,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,2、测试数据处理分层沉降标（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)。,5.土体分层沉降测试,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,本次垂直位移量：和累计垂直位移量：式中：第i次磁环绝对高程(m)；第i-1次磁环绝对高程(m)；磁环初始绝对高程(m)；本次垂直位移(mm)；累计垂直位移(mm)。分层沉降和坑底隆起计算表,5.土体分层沉降测试,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,5.土体分层沉降测试,（五）注意事项(1)深层土体垂直位移的初始值应在分层标埋设稳定后进行，一般不少于一周。每次监测分层沉降仪应进行进、回两次测试，两次测试误差值不大于l.0mm，对于同一个工程应固定监测仪器和人员，以保证监测精度。(2)管口要做好防护墩台或井盖，盖好盖子，防止沉降管损坏和杂物掉入管内。(3)坑内回弹孔埋设时应避免因削弱承压水层以上隔水层厚度而引发承压水突涌的危险。,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,6.基坑回弹监测,基坑回弹是开挖土体的卸荷过程引起的基坑底面的隆起。仪器：回弹标或深层沉降标、精密水准仪原理：高程测量。当埋设于基坑开挖面以下的分层沉降环监测到的土层隆起就是土层回弹量。,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,回弹监测标,6.基坑回弹监测,深层沉降标,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,7.土压力监测,（一）基本内容基坑工程土压力监测主要用于量测围护结构内、外侧的土压力。用土压力盒进行量测时，主要是针对法向的总应力。结合孔隙水压力监测，可以进行土体有效应力分析，作为土体稳定计算的依据。不同深度土压力的监测可以为围护墙后水、土压力分算提供设计依据。量测所获得的土压力可能为土中压力和土体结构间接触压力。土压力监测为板式围护体系一、二级监测等级选测项目。,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,7.土压力监测,（二）仪器、设备简介1、土压力计（盒）土压力盒有钢弦式、差动电阻式、电阻应变式等多种。目前基坑工程中常用的是钢弦式。土压力盒又有单膜和双膜两类，单膜一般用于测量界面土压力，并配有沥青压力囊。双膜式一般用于测量自由土体土压力。2、测试仪器、设备频率仪。,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,7.土压力监测,3、监测方法：预先安装法：适用于钢板桩或钢筋混凝土预制构件；挂布法：适用于地下连续墙；弹入法：适用于地下连续墙；活塞压入法：适用于地下连续墙；钻孔法：适用于土层中。,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,7.土压力监测,（三）土压力计（盒）安装1、钻孔法钻孔法是通过钻孔和特制的安装架将土压力计埋入土体内。具体步骤如下：先将土压力盒固定在安装架内；钻孔到设计深度以上0.5m-1.0m；放入带土压力盒的安装架，逐段连接安装架，土压力盒导线通过安装架引到地面。然后通过安装架将土压力盒送到设计标高；回填封孔。,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,7.土压力监测,2、挂布法挂布法用于量测土体与围护结构间接触压力。具体步骤如下：先用帆布制作一幅挂布，在挂布上缝有安放土压力盒的布袋，布袋位置按设计深度确定；将挂布绑在钢筋笼外侧，并将带有压力囊的土压力盒放入布袋内，压力囊朝外，导线固定在挂布上引至围护结构顶部；放置土压力计的挂布随钢筋笼一起吊入槽（孔）内；混凝土浇筑时，挂布将受到流态混凝土侧向推力而与槽壁土体紧密接触。,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,7.土压力监测,挂布法埋设,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,7.土压力监测,（四）监测技术1、测试方法用频率计测读、记录土压力计频率。2、测试数据处理土压力计算式如下：式中土压力（kPa）；标定系数（kPa/Hz2）；测试频率（Hz）；初始频率（Hz）。,预先安装法,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,7.土压力监测,（五）注意事项(1)土压力计应按测试量程选择，上限可取预计最大量程的1.5倍。(2)压力盒固定在安装架时，压力盒侧向的固定螺丝不能拧得太紧，以免造成压力盒内钢弦松弛。(3)压力盒沉放过程中，始终要跟踪监测土压力盒频率，看是否正常，如果频率有异常变化，要及时收回，检查导线是否受损。(4)压力盒沉放到位施压前，到检查压力盒是否垂直，压力盒面的方向是否与被测土压力的方向垂直。(5)采用挂布法安装时，由于土压力盒挂在钢筋笼外侧，因此在钢笼下槽过程中，要格外小心压力囊经过导墙时受挤压、摩擦而破损漏油。挂布要尽可能兜住钢筋笼外侧，防止混凝土浇筑时水泥浆液流到挂布外侧裹住土压力盒。,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,8.孔隙水压力监测,（一）基本内容主要用于堆载预压的施工速率控制、沉桩施工及基坑开挖等施工项目中。静态孔隙水压力监测相当于水位监测。潜水层的静态孔隙水压力测出的是孔隙水压力计上方的水头压力，可以通过换算计算出水位高度。微承压水和承压水层，孔隙水压力计可以测出水的压力。结合土压力监测，量测结果可应用于固结度计算及进行土体有效应力分析，作为土体稳定计算的依据。不同深度孔隙水压力监测可以为围护墙后水、土压力分算提供设计依据。孔隙水压力监测为重力式围护体系一、二级监测等级、板式围护体系一级监测等级选测项目。,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,8.孔隙水压力监测,（二）仪器、设备简介1、孔隙水压力计种类钢弦式、水管式、电阻应变式、气压式等。工作原理孔隙水压力计由两部分组成，第一部分为滤头，由透水石、开孔钢管组成，主要起隔断土压的作用；第二部分为传感部分，土孔隙中的有压水通过透水石汇集到承压腔，作用于承压膜片上，膜片中心产生扰曲引起钢弦应力发生变化，钢弦的自振频率随之发生变化。2、测试仪器、设备频率计。,（二）仪器、设备简介1、孔隙水压力计种类钢弦式、水管式、电阻应变式、气压式等。工作原理孔隙水压力计由两部分组成，第一部分为滤头，由透水石、开孔钢管组成，主要起隔断土压的作用；第二部分为传感部分，土孔隙中的有压水通过透水石汇集到承压腔，作用于承压膜片上，膜片中心产生扰曲引起钢弦应力发生变化，钢弦的自振频率随之发生变化。2、测试仪器、设备频率计。,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,8.孔隙水压力监测,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,8.孔隙水压力监测,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,8.孔隙水压力监测,（三）孔隙水压力计安装1、安装前的准备将孔隙水压力计前端的透水石和开孔钢管卸下，放入盛水容器中热泡，以快速排除透水石中的气泡，然后浸泡透水石至饱和，安装前透水石应始终浸泡在水中，严禁与空气接触。,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,8.孔隙水压力监测,2、钻孔埋设孔隙水压力计埋设是一项技术性很强的工作，各个环节都要认真仔细对待才可能取得最后的成功。方法一：一个钻孔埋设一个孔隙水压力计。具体步骤为钻孔到设计深度以上0.5m-1.0m；放入孔隙水压力计，采用压入法至要求深度；回填1m以上膨润土泥球；封孔。,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,8.孔隙水压力监测,2、钻孔埋设方法二：一孔内埋设多个孔隙水压力计时，压力计间隔不应小于1m，并作好各元件间的封闭隔离措施。埋设顺序为钻孔到设计深度；放入第一个孔隙水压力计，观测段内应回填透水填料，再用膨润土球隔离；回填膨润土泥球至第二个孔隙水压力计位置以上0.5m；放入第二个孔隙水压力计至要求深度，回填透水填料；回填膨润土泥球，以此反复，直到最后一个；回填封孔。,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,8.孔隙水压力监测,优缺点比较：方法一：该方法的优点是埋设质量容易控制，缺点是钻孔数量多，比较适合于能提供监测场地或对监测点平面要求不高的工程。方法二：此种方法的优点是钻孔数量少，比较适合于提供监测场地不大的工程，缺点是孔隙水压力计之间封孔难度很大，封孔质量直接影响孔隙水压力计埋设质量，成为孔隙水压力计埋设好坏的关键工序，封孔材料一般采用膨润土泥球。,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,8.孔隙水压力监测,四、监测技术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）。,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,8.孔隙水压力监测,三.监测仪器和方法,8.孔隙水压力监测,（五）注意事项（1）孔隙水压力计应按测试量程选择，上限可取静水压力与超孔隙水压力之和的1.2倍。（2）采用钻孔法施工时，原则上不得采用泥浆护壁工艺成孔。如因地质条件差不得不采用泥浆护壁时，在钻孔完成之后，需要清孔至泥浆全部清洗为止。然后在孔底填入净砂，将孔隙水压力计送至设计标高后，再在周围回填约0.5m高的净砂作为滤层。（3）在地层的分界处附近埋设孔隙水压力计时应十分谨慎，滤层不得穿过隔水层，避免上下层水压力的贯通。（4）在安装孔隙水压力计过程中，始终要跟踪监测孔隙水压力计频率，看是否正常，如果频率有异常变化，要及时收回孔隙水压力计，检查导线是否受损。（5）孔隙水压力计埋设后应量测孔隙水压力初始值，且连续量测一周，取三次测定稳定值的平均值作为初始值。(6)当一孔内埋设多个孔隙水压力计时，压力计间隔不应小于1m，并作好各元件间的封闭隔离措施。,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,9.支护结构内力监测,1、监测项目主要包括支撑内力、锚杆拉力、围护墙内力、围檩内力、立柱内力等。支撑内力、锚杆拉力为板式围护体系一、二级监测等级必测项目，三级监测等级选测项目。围护墙内力、围檩内力为板式围护体系一级监测等级必测项目，二级监测等级选测项目。立柱内力为板式围护体系一、二级监测等级选测项目，主要用于逆作法施工。,监测仪器和方法,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,9.支护结构内力监测,监测仪器和方法,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,9.支护结构内力监测,监测仪器和方法,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,9.支护结构内力监测,钢筋应力计：割断主筋，与结构主筋串联焊接混凝土应变计：并在结构主筋附近（与主筋并联）钢筋计在混凝土结构内相对的钢筋层上对称布置；矩形断面可以布置在4个角点处。,监测仪器和方法,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,9.支护结构内力监测,监测仪器和方法,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,9.支护结构内力监测,钢支撑轴力的监测,在钢支撑端部安装轴力计（串联），直接测得轴力；在钢支撑表面焊接钢弦式表面应变计，用频率计或应变仪测读；在钢支撑表面粘贴电阻应变片，用应变仪测读；在钢支撑上安装位移计或千分表，测得钢支撑变形。,对于后三种监测方法:每个截面上均匀布置3个或4个监测元件；根据钢支撑截面积和平均应变，可以计算其轴力。,监测仪器和方法,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,9.支护结构内力监测,1.轴力计在基坑工程中轴力计主要用于测量钢支撑的轴力。轴力计的外壳是一个经过热处理的高强度钢筒。在筒内装有应变计，用来测读作用在钢筒上的荷载。,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,9.支护结构内力监测,轴力计可直接监测支撑轴力表面应变计则是通过量测到的应变再计算支撑轴力钢筋应力计则通过钢筋和混凝土应变协调的假定来换算支撑轴力。,监测仪器和方法,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,9.支护结构内力监测,2.采用轴力计测试钢支撑注意事项,（1）钢支撑轴力采用轴力计测试时，安装前须确定要预留的尺寸，并及时与有关单位协商以便在支撑制作时予以考虑。（2)在没有确保支撑稳定措施情况下，钢支撑不应使用钢弦式轴力计；在受力方向易发生偏心的角撑等位置，也不易使用钢弦式轴力计。（3)将轴力计圆形钢筒安装架上没有开槽的一端面与支撑固定端断面钢板焊接牢固，电焊时安装架必须与钢支撑中心轴线与安装中心点对齐(轴向受力)。（4)在轴力计与墙体(或围檩)间插入一块250mm250mm25mm钢板，防止钢支撑受力后轴力计陷入墙体(或围檩)内，造成测值不准等情况发生。（5)注意测点处所选择的轴力计量程应与设计值相匹配。,监测仪器和方法,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,9.支护结构内力监测,（1)应变计的布置应在预应力施加前安装，初读数测定时应等支架充分冷却；如预应力已施加，报表中必须注明支撑轴力数据反映的是钢支撑预应力施加后受力的变化量。（2)安装架焊接在钢支撑表面后，将应变计平稳、自由状态下推入，不要弯曲和扭转；安装架、应变计的安装均应保持与支撑轴线平行；拧紧螺钉时应注意合理控制应变计的频率；应变计的安装位置应尽可能选择在宜于保护的部位。,3.钢支撑采用应变计,监测仪器和方法,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,9.支护结构内力监测,4.应变计表面应变计基坑监测中主要安装在钢支撑表面，用于钢支撑受力后的应变测量。表面应变计由两块安装钢支座、微振线圈、电缆组件和应变杆组成。安装时使用一个定位托架，用电弧焊将两端的安装钢支座焊（或安装）在待测结构的表面。,监测仪器和方法,监测仪器和方法,9.支护结构内力监测,4.应变计埋入式应变计埋入式应变计可在混凝土结构浇筑时，直接埋入混凝土中用于地下工程的长期应变测量。,埋入式应变计的两端有两个不锈钢圆盘。圆盘之间用柔性的铝合金波纹管连接中间放置一根张拉好的钢弦，将应变计埋入混凝土内。混凝土的变形(即应变)使两端圆盘相对移动，这样就改变了张力，用电磁线圈激振钢弦，通过监测钢弦的频率求混凝土的变形。,监测仪器和方法,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,9.支护结构内力监测,5.基本概念5.1应力、应变及弹性模量应力（)：单位面积所受的（轴向）压力或拉力值。单位：N/m2（Pa)=N/A应变（）：单位长度上的拉伸或缩短量。单位：无量纲=l/l假设：混凝土轴向应力与应变关系是线性的，即钢筋、混凝土是弹性的，产生单位应变所需的应力即为弹性模量EE=/杆件的轴向受力：N=A=EA,监测仪器和方法,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,6、计算公式6.1、混凝土支撑轴力假设钢筋混凝土变形协调=c=s基本公式：N=Nc+Ns=Acc+Ass=AcEcc+AsEss=(AcEc+AsEs)=Es(AcEc/Es+As)=js(AcEc/Es+As)钢弹模(HRD335取200GPa，2105N/mm2)砼弹模(C30时取30GPa，3104N/mm2),监测仪器和方法,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,9.支护结构内力监测,6.2、钢支撑轴力轴力计F=k(fi2-f02)表面应变计,FK（fi2-f02）SE式中：F为支撑轴力(kN)(计算结果精确至1kN)fi为应变计的本次读数(Hz)f0为应变计的初始读数(Hz)K为应变计的标定系数(kpa/Hz2)S为钢支撑截面积(m2)E为钢弹模(HRD335取200GPa，2105N/mm2),监测仪器和方法,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,9.支护结构内力监测,钢筋轴力计算表,监测仪器和方法,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,9.支护结构内力监测,钢筋混凝土支撑,监测仪器和方法,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,9.支护结构内力监测,7、围护墙内力监测点布置,围护墙内力监测点应布置在受力、变形较大且有代表性的部位。监测点数量和水平间视具体情况而定。平面上宜选择在围护墙相邻两支撑的跨中部位、开挖深度较大以及地面堆载较大大的部位；竖直方向监测点应布置在弯矩极值处，且宜布置支撑处和相邻两层支撑的中间部位，间距宜为2m4m，且应考虑如下因素：计算的最大弯矩所在的位置和反弯点位置，各土层的分界面，结构变截面或配筋率改变的截面位置，结构内支撑及拟锚索所在位置。振弦式钢筋计与结构主筋轴心对焊，由于主钢筋多沿混凝土结构截面周边分布，所以一般情况下，应上下或左右对称布置一对钢筋计，或在4个角处布置4个钢筋计（方形截面）。,监测仪器和方法,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,9.支护结构内力监测,8、支撑内力测点布置,1)监测点宜布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；2)每道支撑内力监测点不应少于3个，并且各层支撑的监测点位置宜在竖向保持一致；3)每个监测点截面内传感器的设置数量及布置应满足不同传感器测试要求。为了能真实反映出支撑杆件的受力状况，测试断面内一般配置4个钢筋计。4)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，且传感器要对称布设，要上下或者左右对称，防止出现偏心；混凝土支撑的监测截面宜选择在两支点问13部位，并避开节点位置；5）轴力监测断面应布设在支撑的跨中部位，对监测轴力的重要支撑，宜同时监测其两端和中部的沉降和位移。,监测仪器和方法,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,10.土层锚杆拉力监测,仪器和原理锚杆拉力计、频率仪或电阻应变仪，直接测得锚杆拉力；钢筋应力计、频率仪或电阻应变仪，钢筋拉力乘以钢筋数量；钢筋应变计、频率仪或电阻应变仪，计算钢筋拉力，乘以钢筋数量。埋设锚杆拉力计安装在承压板与锚头之间钢筋应力计：割断钢筋，与钢筋串联焊接；钢筋应变计：焊在钢筋或钢管上（与锚杆并联连接）。,监测仪器和方法,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,10.土层锚杆拉力监测,监测仪器和方法,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,10.土层锚杆拉力监测,1、仪器和设备测读设备频率仪注意：由于频率仪在测试时会发出很高的脉冲电流，所以在测试时操作者必须使测试接头保持干燥，并使接头处的两根导线相互分开，不要有任何接触,不然会影响测试结果。,监测仪器和方法,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,10.土层锚杆拉力监测,监测仪器和方法,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,11.地下水位监测,（一）基本内容基坑工程地下水位监测包含坑内、坑外水位监测。基坑工程地下水位监测又有浅层潜水和深层承压水位之分。通过坑内水位观测可以检验降水方案的实际效果，如：降水速率和降水深度。坑内应采用大井。通过坑外水位观测可以了解坑内降水对周围地下水位的影响范围和影响程度，防止基坑工程施工中坑外水土流失。坑外水位监测为基坑监测必测项目。,监测仪器和方法,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,11.地下水位监测,（二）仪器、设备简介水位测量系统由三部分组成：第一部分为地下埋入材料部分水位管；第二部分为地表测试仪器钢尺水位计，由探头、钢尺电缆、接收系统、绕线架等部分组成。；第三部分为管口水准测量，由水准仪、标尺、脚架、尺垫等组成。,监测仪器和方法,三.监测仪器和方法,监测仪器和方法,11.地下水位监测,（三）水位管构造与埋设水位管选用直径50mm左右的钢管或硬质塑料管，管底加盖密封，防止