深基坑监测的方法和技术

深基坑监测的方法和技术深基坑监测的方法和技术 作者： 发布时间：2011-06-21 点击率：11 1 水平位移监测水平位移监测 围护墙(坡)顶水平位移的监测，是超大超深基坑工程监测的一项基本内容。 通过对围护墙(坡)顶水平位移监测， 可以掌握围护墙(坡)体在基坑施工过程中的 平面形变情况，用来同设计比较，分析对周围环境的影响。另外，围护墙（坡） 顶的水平位移数值可以作为墙体深层水平位移的基准值。 围护墙(坡)项水平位移 一般可采用精密经纬仪或全站仪进行测量，监测方法可采用准直线法、控制线偏 离法、小角度法及前方交会法等。通过监测数据，可以绘制出围护墙(坡)顶水平 位移实测曲线和某测点水平位移变化速率曲线，从而对基坑安全性进行分析。测 定监测点任意方向的水平位移时可视监测点的分布情况，采用前方交会法、自由 设站法、极坐标法等；当基准点距基坑较远时，可采用 GPS 测量法或三角、三 边、 边角测量与基准线法相结合的综合测量方法。 2 2 围护墙围护墙( (坡坡) )顶垂直位移监测顶垂直位移监测 垂直位移监测一般采用几何水准或液体静力水准等方法。 围护墙(坡)顶垂直位移一般使用精密水准仪进行量测。此方法是事先布设相 对固定的水准网，定期联测水准网，解算各水准点的高程，再由这些高程点来控 制竖向位移监测点的高程，通过将各点的历次高程值进行比较，即可计算竖向位 移监测点的位移量。 坑底隆起（回弹）宜通过设置回弹监测标，采用几何水准并配合传递高程的 辅助设备进行监测，传递高程的金属杆或钢尺等应进行温度、尺长和拉力等项修 正。 基坑围护墙（坡）顶、墙后地表与立柱的垂直位移监测精度应根据垂直位移 报警值按表 3.1 确定。 表 3.1 基坑围护墙（坡）顶、墙后地表及立柱的竖向位移监测精度(mm) 竖向位移报警值 监测点测站高差中误差 ≤20（35） ≤0.3 20~40（35~60） ≤0.5 ≥40 （60） ≤1.5 注：1. 监测点测站高差中误差系指相应精度与视距的几何水准测量单程一测站的高 差中误差； 2. 括号内数值对应于墙后地表及立柱的竖向位移报警值。 地下管线的竖向位移监测精度宜不低于 0.5mm。 其他基坑周边环境（如地下设施、道路等）的竖向位移监测精度应符合相关 规范、规程的规定。 坑底隆起（回弹）监测精度不宜低于 1mm。 各等级几何水准法观测时的技术要求应符合表 3.2 的要求。 各监测点与水准基准点或工作基点应组成闭合环路或附合水准路线。 3 3 围护围护 墙体深层侧向变形监测墙体深层侧向变形监测 表 3.2 几何水准观测的技术要求 基坑类别 一级基坑 使用仪器、观测方法及要求 DS 05级别水准仪，因瓦合金标尺，按光学测微法观测，宜按国家二等水准 测量的技术要求施测 二级基坑DS 1 级别及以上水准仪，因瓦合金标尺，按光学测微法观测，宜按国家二 等水准测量的技术要求施测 三级基坑DS 3或更高级别及以上的水准仪，宜按国家二等水准测量的技术要求施测 支护结构在基坑挖土后， 基坑内外的水土压力平衡要依靠围护墙体和支撑系 统。围护墙体在基坑外侧水土压力作用下，会发生变形。 要掌握围护墙体的侧向变形， 即在不同深度上各点的水平位移，可通过对围 护墙体的测斜监测来实现(图 2.1)。测斜仪分活动式和固定式两种，在基坑开挖 支护监测中一般使用活动式测斜仪进行监测。 在需要进行深层水平位移监测的部 位埋设与活动式测斜仪配套的测斜管。 测量时把测斜仪的一组导向轮沿测斜管导 向滑槽放入管中，一直滑到管底，每隔一定距离向上拉线读数，测定测斜仪与垂 直线之间的倾角变化，即可得出不同深度部位的水平位移。测斜仪的精度要求不 宜小于表 2.3 的规定。 表 2.3 测斜仪精度 基坑类别 系统精度 mm/m 分辨率 mm/500mm 一级 0.10 0.02 二级和三级 0.25 0.02 测斜仪原理： 设测斜管的倾角变化为， 而该段测管相应的位移增量 （2.1） 为 式中为各段点之间的长度。 当测量斜管埋设得足够深的时候， 管底可以认为是位移不动点，管口的水平 位移值，并向下推算各分段位移增量的总和： （2.2） 图 2.1 测斜仪原理图 并注意保证管口的封盖； 测斜管长度应与围护墙深度一致或不小于所监测土 层的深度； 当以下部管端作为位移基准点时， 应保证测斜管进入稳定土层 2~3m； 测斜管与钻孔之间孔隙应填充密实；埋设时测斜管应保持竖直无扭转，其中一组 导槽方向应与所需测量的方向一致。 测斜仪应下入测斜管底 5~10min，待探头接近管内温度后再量测，每个监测 方向均应进行正、反两次量测。 当以上部管口作为深层水平位移相对基准点时， 每次监测均应测定孔口坐标 的变化。4 4 土压力和孔隙水压力监测土压力和孔隙水压力监测 1） 观测仪器和压力传感器 国内目前常用的压力传感器根据其工作原理分为钢弦式、 差动电阻式、电阻 应变片式和电感调频式等。其中钢弦式压力传感器长期稳定性高，对绝缘性要求 低，适用于作土压力和孔隙水压力的长期观测。 钢弦式压力计工作原理如图 2.2 所示： （a） （b） 图 2.2 钢弦式传感器示意图 2）压力测试值 （1）土压力 超大超深基坑在开挖施工中， 由于坑体内土体卸载，导致周围围护结构内外 土压力失衡。 堆土压力的变化监测可以达到有依据的控制开挖速率，已达到施工 效率与施工安全的平衡。计算公式： （2.3） 式中: P——本次土压力（kPa）（计算结果精确到 1kPa）； ——压力传感器的本次读数（Hz）； ——压力传感器的初始读数（Hz）； K——压力传感器的标定系数（kPa/）。5 5 孔隙水压力孔隙水压力 在基坑开挖施工中， 要进行降水以保持基坑内土体的干燥，若维护结构防水 性能不好，会造成基坑外水位下降，水压减小。对孔隙水压力的变化监测，可以 有依据的控制降水的速率，以减少降水的影响范围，以达到安全施工的目的。 求孔隙水压力值计算公式： （2.4） 式中： P——孔隙水压力（kPa）（计算结果精确到 1kPa）； ——压力传感器的本次读数（Hz）； ——压力传感器的初始读数（Hz）； K——压力传感器的标定系数（kPa/ 3.4.5 维护结构内应力的监测 支护结构内力监测一般是将钢筋应力计布设在有代表性位置的钢筋混凝土 支护桩和地下连续墙的主受力钢筋上。 以用来监测支护结构在基坑开挖过程中的 应力变化。一般采用振弦式钢筋应力计。 测试时， 按照预先标定的率定曲线， 可推算出墙体所受的内应力。 计算公式： （2.5） 式中： K——率定系数（kN/）； ）。 ——应力计初始频率（Hz）； ——应力计测试频率（Hz）； ——实测钢筋计的应力（MPa）； S——应力计截面积（）。6 6 倾斜监测倾斜监测 建筑物倾斜监测应测定监测对象顶部相对于底部的水平位移与高差， 分别记 录并计算监测对象的倾斜度、倾斜方向和倾斜速率。根据不同的现场、观测条件 和要求，选用合适的监测方法（投点法、水平角法、前方交会法、正垂线法、差 异沉降法等）。7 7 裂缝监测裂缝监测 裂缝监测应包括裂缝的位置、走向、长度、宽度及变化程度，需要时还包括 深度。裂缝监测数量根据需要确定，应对主要或变化较大