基坑监测技术.doc

6、地下水位监测
通过基坑内、外地下水位的变化，了解基坑围护结构止水效果以及基坑内降水效果，可以间接了解地表土体沉降。
地下水位监测宜采用通过孔内设立水位管，采用水位计等方法进行测量。
检查降水效果的水位观测井宜布置在降水区内，采用轻型井点管降水时可布置在总管的两侧，采用深井降水时应布置在两孔深井之内，水位孔深度宜在最低设计水位下2~3m。潜水水位管应在基坑施工前埋设，滤管长度应满足测量规定：承压水位监测时被测含水层与其他含水层之间应采用有效的隔水措施。水位管埋设后，应逐日连续观测水位并取得稳定初始值。注意避免雨天，雨天后1~2天测试水位值也可以作为初始值。
地下水位监测精度不宜低于10mm。
管口至内水面之深度即为本次地下水位观测值。若水位以本地区高程进行计算时，应测量水位管口高程进行。计算公式为：

式中：H——水位高程
h——管口高程
——地下水位至管口深度
注意事项涉及以下几点：
(1) 水位管的管口要高出地表并做好防护墩台，加盖保护，以防雨水、地表水和杂物进入管内。水位管处应有醒目的志，避免施工损坏。
(2) 水位管埋设后每隔1天测试一次水位面，观测水位面是否稳定。当连续几天测试数据稳定后，可进行初始水位高程的测量。
(3) 在监测了一段时间后。应对水位孔逐个进行抽水或灌水实验，看其恢复至本来水位所需的时间，以判断其工作的可靠性。
(4) 坑内水位管要注意做好保护措施，防止施工破坏。
(5) 承压水位管直径可为50～70 mm，滤管段不宜小于1m，与钻孔孔壁间应灌砂填实，被测含水层与其它含水层间应采用有效隔水措施，含水层以上部位应用膨润土球或注浆封孔，水位管管口应加盖保护。
(6) 重点是管口水准测量，要与绝对高程统一。
7、锚杆拉力监测
锚杆拉力量测宜采用专用的锚杆测力计，钢筋锚杆可采用钢筋应力计或应变计，当使用钢筋束时应分别监测没跟钢筋的应力。锚杆轴力计、钢筋应力计和应变计的量程宜为设计最大拉力值的1.2倍，量测精度不宜低于0.5%F·S，分辨率不宜低于0.2% F·S。应力计或应变计应在锚杆锁定前获得稳定初始值。
8、坑外土体分层竖向位移监测
坑外土体分层竖向位移可通过埋设分层沉降磁环或深层沉降标，采用分层沉降仪结合水准测量方法进行两侧。
土体分层竖向位移的初始值应在分层竖向位移埋设稳定后进行，稳定期间不应少于1周并获得稳定的初始值；监测精度不宜低于1mm。每次测量应反复进行2次，2次误差值不大于1mm。采用分层沉降仪监测时，每次监测应测定管口高程，根据管口高程换算出测管内个监测点的高程。
1.地基土分层沉降观测标志的埋设
（1）测试式标志
1)测标长度应与点位深度相适合，顶端应加工成半球形并露出地面，下端为
焊接的标脚，埋设与预定的观测点位置。
2）钻孔时，孔径大小应符合设计规定，并须保持孔壁铅垂。
3）图8-1(a)为在钻孔中下标志图，下标志时须用活塞降套管（长约50mm）和保护管挤紧。
4）图8-1(b)位标志落底图。测标、保护管与套管三者应整体渐渐放入孔底，如钻孔较深（即测杆较长），应在测标与保护管之间固定滑轮，避免测标在保护管内摆动。
5）图8-1(c)为用保护管压标脚入土示意图。整个标脚应压入孔底面以下，如遇孔底土质紧硬，可用钻机钻一孔后再压入标脚。
图8-1
6）图8-1(d)位保护管的提高、定位示意图。标志埋好后，用钻机卡住保护管提起30~50cm；并即在提出部分和保护管与孔壁之间的空隙内灌沙，以提高标志随所在土层活动的灵敏性。最后，用定位套箍将保护套固定在基础底板上，并以保护管测头随时检查保护管在观测过程中有无脱落情况。
（2）磁铁环式标志
1）钻孔规定与埋设测标式标志同。碰到土质松软的地层，应下套管或泥浆护壁。
2）成孔后，将保护管放入，保护管可逐节连接直至预定的最低部观测点位置。然后稍许拔起套管，在保护套与孔壁间用膨胀黏土球填充，并捣实。
3）用专用工具将磁铁环套在保护管外送至填充的黏土面上，用力压坏，迫使环上的三角爪插入土中。然后将套管拔到上一预埋磁铁环的深度，并用膨胀土球填充钻孔，按上述方法埋设第二个磁铁环。按此进行直至完毕最上土层的磁铁环埋设。
4）在淤泥地层内埋设时，应另行设计标志规格，可采用其密度与泥土相称的捆扎泡沫塑料铁皮环形标志。
2.计算
基坑开挖前，对管口高程及磁环位置进行2次测量，取高程平均值作为初始值。
磁环高程按下式计算

式中：H——磁环高程（mm）
H——管口高程（mm）
——管口与磁环之间的距离（mm）
本次磁环高程与该磁环上次高程之差又称为本次垂直位移变化量，与该磁环初始高程之差为垂直位移累计变化量。
9、围护体系内力监测
1.测点布置
围护墙内力监测点布置应符合下列规定。
（1） 监测点宜布置在弯矩较大、受力较复杂的围护墙体内。
（2） 监测点平面间距宜为20~50m，且每侧边监测点不少于1个。
（3） 竖向监测点宜布置在支撑点、拉锚位置、弯矩较大处，竖向间距宜为3~5m。
冠梁或腰梁内力监测点布置应符合下列3条规定。
（1） 监测点宜布置在每侧边的中间部位、弯矩较大、支撑间距较大、受力复杂处；
在铅垂方向上监测点的位置宜保持一致。
（2） 监测点平面间距为20~50m，且每侧边监测点不少于1个。
（3） 每个监测点内力传感器没设不应少于2个，且应在冠梁或腰梁两侧对称布置。
支撑内力监测点布置应符合下列规定。
（1） 支撑内力测点位置应根据围护设计计算书拟定。
（2） 监测点宜布置在支撑内力较大、受力较复杂的支撑上。
（3） 每道支撑内力监测点不应少于3个，并且每道支撑内力监测点位置宜在铅垂方
向上保持一致。
（4） 对钢筋混凝土支撑，每个截面内传感器埋设不宜少于4个，每个截面内埋设的
4个传感器可上下或左右对称；对钢支撑，每个截面内传感器埋设不应少于2个。
（5） 钢筋混凝土支撑和H型钢支撑内力监测点宜布置在支撑长度的1/3部位。钢管
支撑采用反力计测试时，监测点应布置在支撑端头；采用表面应力计测试时，宜布置在支撑长度的1/3部位。
立柱内力监测点布置应符合下列规定。
（1） 监测点宜布置在受力复杂、内力较大的立柱上。
（2） 每个截面内传感器埋设不应少于2个。
（3） 监测点宜布置在坑底以上立柱长度的1/3部位，多道支撑时宜布置在相邻两道
支撑中部。
2.检测方法
维护体系内力可通过在结构内部或表面埋设应变计或应力计测定，合用于对支撑、围护墙、立柱、围檀等的内力监测。
应变计或应力计可采用电阻应变片、振弦式传感器，量程应大于预估值的1.2倍，分辨率优于0.2%（F·S），精度优于0.5%（F·S）。
振弦式传感器观测结果的数据解决如下。
振弦式传感器抗干扰能力强，防水性能好，不受导线长度影响，稳定性好，使用较为广泛。用振弦式混凝土应变计计算支撑轴力见公式9-2-1：
（9-2-1）
用振弦式钢筋计计算支撑轴力见公式9-2-2：
(9-2-2)
式中，N为支撑轴力，kN；A，为支撑截面面积和钢筋截面面积，;、位混凝土、钢筋弹性模量，kPa；为应变计的本次读数，Hz；为应变计的初始读数，Hz；K为应变计的标定读数，/；b为应变计的温度修正系数，/℃；为应变计的本次测定温度值，℃；为应变计的初始测试温度，℃。
用振弦式应变计计算围护墙内力、立柱内力、围檀内力的计算见公式9-2-3：
（9-2-3）
式中，为结构内力，kPa；a为钢筋计截面面积，；K为应力计的标定系数，kN/；b为应力计的温度修正系数，kN/℃。
混凝土受压构件的轴向压力计算。混凝土受压构件的轴向压力是根据钢筋与混凝土的应变一致的原理进行计算的，当一个截面中埋设多个传感去进行测试时，宜直接测读应变，并按平均值作为观测值。
围护墙内力、立柱内力、围檀内力宜在围护墙、立柱、围檀钢筋笼制作时，在主筋上对焊钢筋应力计来测定。围檀内力也可在围檀内埋设混凝土应力计来测定。
应变计或应力计导线应通过钢筋笼引至地面，每个导线应做好标记，导线端部应进行密封解决，并做好防护措施。
围护体系内力监测值应考虑温度辩护的影响，对钢筋混凝土支撑尚应考虑混凝土收缩、徐变以及裂缝开展的影响。
内力传感器宜在基坑开挖前一周埋设，取开挖前连续2天测定的稳定值作为初始值。
10、坑外土体分层位移监测
1.测点位置
土体分层位移监测点布置应符合下列规定：①监测点应布置在紧邻保护对象处；②监测点在铅垂方向上宜布置在各土层界面上，监测点在竖向间距宜取5m，在厚度较大土层中部应适当加密；③监测点布置深度宜大于2.5倍基坑开挖深度，且不应少于围护结构以下5~10m。
2.检测方法
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。
分层位移读数分辨率应优于0.5mm，精度应优于1.0mm。
磁性沉降环可采用钻机在预定位置钻孔埋设。安装磁环时，应先在每节沉降管上套上磁环与定位环，逐节放入分层沉降管。沉降管安顿到位后，应使磁环与土层黏结固定。分层沉降管外的填充料，可用现场干细土或中粗砂，回填速度不能太快，以免堵塞后回填料无法下沉而形成空隙。为保证回天质量，在埋设后2~3天内应进行检查，必要时应补充回填。
磁性分层沉降仪埋设后连续观测一周，至磁环位置稳定后，测定各环高程。
深层沉降观测标埋设后应连续观测，数据稳定后，测读标头的初设高程。
11、坑底隆起（回弹）监测
1.测点位置
坑底隆起（回弹）监测点布置应符合下列规定：①监测点宜按剖面布置在基坑中部；②监测剖面间距宜为20~50m，数量不应少于2条；③剖面上监测点间距宜为10~20m，数量不应少于3个；④埋设坑底回弹孔时，钻孔深度应适宜，应避免因上覆土层厚度减少而引起坑底承压水层发生突涌。
2.检测方法
坑底隆起（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。
监测点宜在基坑开挖前一周埋设，至观测数据稳定后，测读个监测点的初始高程，以监测点的高程变化拟定在基坑开挖面以下土体的隆起（回弹）量，监测值精度应优于1.0mm。
由于基坑内挖土、降水以及运送等种种因素的影响，基坑内回弹监测点易破坏，因此应特别做好测点保护工作。为保证观测质量，可在基坑开挖前观测两次初读数，并用水准仪测定孔口标高，以便换算出每个磁环的标高。以后随挖土进程，每次开挖一层土观测一次，并截去上部沉降管、保护好下节沉降管，直至基坑挖土完毕。