基坑工程施工监测讲义课件

基坑工程施工监测基坑工程施工监测 概概 述述一、基坑的用途：一、基坑的用途：n n高层建筑基础；n n城市地铁车站和区间隧道明挖；n n过江隧道；n n合流污水处理系统；n n过街通道和地下立交；二、基坑监测的目的二、基坑监测的目的 检验设计计算理论、模型和参数的正确性；及时反馈，指导基坑开挖和支护结构的施工；确保基坑支护结构和相邻建筑物的安全；为提高基坑工程设计和施工水平积累工程经验。三、基坑工程的施工过程三、基坑工程的施工过程 3-2监测仪器和方法监测仪器和方法 n n 基坑工程施工现场监测的内容分为两大部分，即围护结构本身和相邻环境。n n 围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。n n 相邻环境中包括相邻土层、地下管线、相邻房屋等三部分。表3-1 基坑工程现场监测内容序号序号 监测对象监测对象监测项目监测项目监测元件与仪器监测元件与仪器(一一)围护结构围护结构 1 1围护桩墙围护桩墙(1)(1)桩墙顶水平位移桩墙顶水平位移 桩墙顶沉降桩墙顶沉降 经纬仪经纬仪水准仪水准仪 (2)(2)桩墙深层挠曲桩墙深层挠曲 测斜仪测斜仪 (3)(3)桩墙内力桩墙内力 钢筋应力计、频率仪钢筋应力计、频率仪 (4)(4)桩墙上水土压力桩墙上水土压力 水压力水压力 土压力盒、频率仪土压力盒、频率仪孔隙水压力计、频率仪孔隙水压力计、频率仪 2 2水平支撑水平支撑支撑轴力（混凝土）支撑轴力（混凝土）支撑轴力（钢支撑）支撑轴力（钢支撑）钢筋应力计或应变计、频率仪或应变仪钢筋钢筋应力计或应变计、频率仪或应变仪钢筋应变计或应变片、频率仪或应变仪应变计或应变片、频率仪或应变仪3 3圈梁、围圈梁、围檩檩(1)(1)内力内力(2)(2)水平位移水平位移钢筋应力计或应变计、频率仪或应变仪经纬钢筋应力计或应变计、频率仪或应变仪经纬仪仪4 4立柱立柱 垂直沉降垂直沉降 水准仪水准仪 5 5坑底土层坑底土层 垂直隆起垂直隆起 水准仪水准仪 6 6坑内地下坑内地下水水水位水位 钢尺，或钢尺水位计和水位探测仪钢尺，或钢尺水位计和水位探测仪 序号序号 监测对象监测对象监测项目监测项目监测元件与仪器监测元件与仪器(二二)相邻环境相邻环境7 7相邻地层相邻地层 (1)(1)分层沉降分层沉降分层沉降仪分层沉降仪 (2)(2)水平位移水平位移 经纬仪经纬仪 8 8地下管线地下管线 (1)(1)垂直沉降垂直沉降 水准仪水准仪 (2)(2)水平位移水平位移 经纬仪经纬仪 9 9相邻房屋相邻房屋 (1)(1)垂直沉降垂直沉降 水准仪水准仪 (2)(2)倾斜倾斜 经纬仪经纬仪 (3)(3)裂缝裂缝 裂缝监测仪裂缝监测仪 1010坑外地下水坑外地下水(1)(1)水位水位 钢尺，或钢尺水位计和水位探测仪钢尺，或钢尺水位计和水位探测仪 (2)(2)分层水压分层水压 孔隙水压力计、频率仪孔隙水压力计、频率仪 续上表一、观察和描述一、观察和描述一、观察和描述一、观察和描述 观察和描述的内容：观察和描述的内容：围护结构和支撑体系的施工质量；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多少；围护体系是否有渗漏水及其渗漏水的位置和多少；施工条件的改变情况；施工条件的改变情况；坑边和支撑上的堆载的变化；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；地表降水、施工用水的排放情况；基坑周围的地面裂缝；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；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；邻近建筑物和构筑物的裂缝；流土或局部管涌现象等；流土或局部管涌现象等；施工进度与施工工况。施工进度与施工工况。二、围护墙顶沉降监测二、围护墙顶沉降监测二、围护墙顶沉降监测二、围护墙顶沉降监测 仪器：水准仪仪器：水准仪 方法：高程测量方法：高程测量 要求：在一个测区内，应设要求：在一个测区内，应设3 3个以上基准点；基个以上基准点；基 准点要设置在距基坑开挖深度准点要设置在距基坑开挖深度5 5倍以外的稳定地方。倍以外的稳定地方。测点设置：用铆钉枪打入铝钉；测点设置：用铆钉枪打入铝钉；钻孔埋设膨胀螺丝；钻孔埋设膨胀螺丝；涂红漆标记。涂红漆标记。三、围护墙顶水平位移监测三、围护墙顶水平位移监测n n仪器：经纬仪n n方法：、轴线法或视准线法（图3-1）。沿基坑边线或其延长线上的两端设置工作基点A、B，A、B两点形成的直线即为视准线，在视准线上沿基坑边线按照需要设置若干测点。测量基点A、B的设置：距基坑一定距离的稳定地段；有支撑的围护结构，可在基坑角点设临时基点C、D，变换工况时用基点A、B测量临时基点C、D水平位移，再用此结果对各测点的水平位移值作校正。其它测点的设置：最好设在基坑圈梁、压顶等较易固定的地方；基坑有支撑时，测点宜设在两根支撑的跨中。适用条件：场地条件好的浅基坑。2.前方交会法前方交会法 n n前方交会法是在距基坑一定距离的稳定地段设置一条交会基线，或者设两个或多个工作基点，以此为基准，用交会方法测出各测点的位移量。适用条件：工程场地小，施工障碍物多，基坑边线不都是直线的深基坑。四、深层水平位移测量四、深层水平位移测量四、深层水平位移测量四、深层水平位移测量n n深层水平位移就是测量围护桩墙和土体在不同深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。度上的点的水平位移。1 1、仪器组成：、仪器组成：n n测斜管：材料：塑料测斜管：材料：塑料(PVC)(PVC)或铝合金，内管壁有呈或铝合金，内管壁有呈十字型分布的四条凹型导槽；十字型分布的四条凹型导槽；n n管段长：分为管段长：分为2m2m和和4m4m两种规格，管段之间由外包两种规格，管段之间由外包接头管连接；接头管连接；n n管径：管径：6060、7070、90mm90mm等多种不同规格。等多种不同规格。n n测斜探头：测量倾角传感元件。外形：测斜探头：测量倾角传感元件。外形：4040细长金细长金属鱼雷状，上、下近两端配有两对轮子，上端接属鱼雷状，上、下近两端配有两对轮子，上端接电缆。电缆。n n测斜仪探头按传感元件不同，可分为四种（如图3-2）：滑动电阻式：摆锤-电刷-电位计；电阻片式：摆锤-弹簧片-电阻应变片；钢弦式：摆锤伺服加速度式：摆锤（质量块）-感应线圈 n n数字式测读仪：与测斜仪探头配套使用的二次仪表。n n电缆：芯线中设有一根加强钢芯线，具有高防水性能。电缆的作用：向探头供给电源；给测读仪传递量测信息；作为量测探头所在的量测点距孔口的深 度尺；提升和下放探头的绳索。2 2、测量原理、测量原理n n当土体内发生位移时，埋入土体中的测斜管随土当土体内发生位移时，埋入土体中的测斜管随土体同步位移，通过逐点测量测斜管内测斜探头轴体同步位移，通过逐点测量测斜管内测斜探头轴线与铅垂线之间倾角，可计算各点偏离垂线的水线与铅垂线之间倾角，可计算各点偏离垂线的水平偏差：平偏差：(3-1)(3-1)为第量测段的长度，通常取为为第量测段的长度，通常取为0.5m0.5m、1.0m1.0m等等整数，单位整数，单位mmmm；为第量测段的倾角值，单位度。为第量测段的倾角值，单位度。以管口为参照点，并从管口向下第以管口为参照点，并从管口向下第n n个测点的水平个测点的水平偏差值为：偏差值为：(3-2)式中：式中：00为管口的水平位移值，单位为管口的水平位移值，单位mmmm。第第n n个测点的水平位移个测点的水平位移 n n：(3-3)(3-3)即：本次测得的水平偏差减去测斜管的初始水平即：本次测得的水平偏差减去测斜管的初始水平偏差。偏差。式中：式中：0 0n n 从管口下数第从管口下数第n n个测点处的水平偏差初个测点处的水平偏差初始值；始值；0 0i i 从管口下数第从管口下数第n n个测点处的倾角初始值；个测点处的倾角初始值；0 0 是实测的管口水平位移。是实测的管口水平位移。说明：说明：埋设好测斜管时不可能是铅垂线，故必有初始水埋设好测斜管时不可能是铅垂线，故必有初始水平偏差值；平偏差值；当管底不动时当管底不动时 ，则以管底为参照点，从下往上计，则以管底为参照点，从下往上计算各测点的水平偏差；算各测点的水平偏差；可以依次测两个相互垂直方向的位移，并求得位可以依次测两个相互垂直方向的位移，并求得位移总量和方向。移总量和方向。按一定比例绘制出水平位移随深度变化的曲线，按一定比例绘制出水平位移随深度变化的曲线，即围护桩墙深层绕曲线。即围护桩墙深层绕曲线。3 3、埋设、埋设 (1)(1)绑扎埋设绑扎埋设 测斜管绑扎于桩墙钢筋笼上，随钢筋笼测斜管绑扎于桩墙钢筋笼上，随钢筋笼一起下到孔槽内；一起下到孔槽内；(2)(2)钻孔埋设钻孔埋设 钻孔钻孔-放测斜管放测斜管-回填空隙。回填空隙。注意事项：注意事项：n n在管节连接时必须将上、下管节的滑槽严格对准；n n避免管子的纵向旋转；n n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）；n n用清水将测斜管内冲洗干净；n n可先用模型探头检查测斜管导槽是否正常可用；n n需测量测斜管导槽的方位、管口坐标及高程；n n在测斜管外部设置金属套管或砌筑窨井并加盖；4、量测、量测将仪器预热半小时，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。五、土体分层沉降测试五、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。1、仪器和测量原理 测量仪器：磁性分层沉降仪，如图3-4。组成：探头、分层沉降管、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探测钢环的位置，钢环位置的变化即为该深度处的沉降或隆起。精度：1mm。2、分层沉降管和钢环的埋设 六、基坑回弹监测六、基坑回弹监测n n基坑回弹是开挖土体的卸荷过程引起的基坑底面的隆起。1、仪器和原理、仪器和原理仪器：回弹标或深层沉降标、精密水准仪原理：高程测量。即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。2、埋设、埋设回弹标，如图3-5；深层沉降标，如图3-6。七、土压力监测七、土压力监测 1、预先安装法、预先安装法：如图3-7，适用于钢板桩或钢筋混凝土预制构件；2、挂布法、挂布法：如图3-8，适用于地下连续墙；3、弹入法、弹入法：如图3-9，适用于地下连续墙；4、活塞压入法、活塞压入法：如图3-10，适用于地下连续墙；5、钻孔法、钻孔法：如图3-10，适用于土层中。八、孔隙水压力监测八、孔隙水压力监测八、孔隙水压力监测八、孔隙水压力监测1 1、仪器：、仪器：、仪器：、仪器：孔隙水压力传感器（孔隙水压力计）和频率仪。孔隙水压力传感器（孔隙水压力计）和频率仪。孔隙水压力计的量程取测点深度处水柱的孔隙水压力计的量程取测点深度处水柱的1.52.01.52.0倍。倍。2 2、原理、原理、原理、原理：探头由金属壳体和透水石组成。孔隙水压力计：探头由金属壳体和透水石组成。孔隙水压力计的工作原理是把多孔元件（如透水石）放置在土中，使的工作原理是把多孔元件（如透水石）放置在土中，使土中水连续通过元件的孔隙（透水后），把土体颗粒隔土中水连续通过元件的孔隙（透水后），把土体颗粒隔离在元件外面而只让水进入有感应膜的容器内，再测量离在元件外面而只让水进入有感应膜的容器内，再测量容器中的水压力，即可测出孔隙压力。容器中的水压力，即可测出孔隙压力。3 3、孔隙水压力计的埋设、孔隙水压力计的埋设、孔隙水压力计的埋设、孔隙水压力计的埋设 压入法压入法压入法压入法：直接将孔隙水压力计压到埋设深度，或先钻：直接将孔隙水压力计压到埋设深度，或先钻 孔至埋设深度以上孔至埋设深度以上1m1m处，再将孔隙水压力计压至埋设深处，再将孔隙水压力计压至埋设深度，用粘土球封孔至孔口。适用于较软土质。