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深基坑支護工程的監測技術
來源:四川葛南儀器有限公司 | 作者:四川葛南儀器 13990288886 | 發布時間: 2021-08-23 | 1899 次瀏覽 | 分享到:
監測對象與監測內容:支護結構(內力、變形),坑周土體(土壓力、變位),地下水(地下水位、孔隙水壓力),周圍環境(相鄰建筑物、構筑物、地下管線、隧道等的變形、位移)

深基坑支護工程的監測技術

1)監測目的

①信息化施工——基坑及其周圍環境狀態判斷,后續施工預測、建議

②優化設計——監測數據反饋于設計,優化設計

③“實驗”研究——監測結果用于反演分析,驗證、改進設計理論

2)監測對象與監測內容

支護結構(內力、變形)

坑周土體(土壓力、變位)

地下水(地下水位、孔隙水壓力)

周圍環境(相鄰建筑物、構筑物、地下管線、隧道等的變形、位移)

在基坑開挖前制定系統的監測方案,在開挖及地下結構施工中,用科學的儀器、設備和手段對支護結構、周邊環境(土體、建筑物、道路、地下設施等)的位移、傾斜、沉降、應力、開裂、基底隆起及地下水位的動態變化、孔隙水壓力變化等進行綜合監測。并對監測數據進行整理與分析,比較勘察、設計所預期的性狀與監測結果的差別,對原設計成果進行評價并判斷現有施工方案的合理性。通過反分析法計算和修正巖土力學參數,預測下一施工階段可能出現的新動態,為施工期間進行設計優化和合理施工提供可靠信息,對后續開挖提出建議,對可能出現的險情進行及時預報,當有異常時立即采取必要技術措施,防患未然,確保安全。

2.監測點的布置與監測方法的確定

(1) 支護結構監測

1) 支護結構頂部水平位移監測

最重要的監測項目之一。每間隔5~20m設一個監測點,每條直邊至少3~4點,關鍵部位適當加密??蛇x擇以下方法進行監測:

①用銦鋼絲、鋼卷尺兩用式位移收斂計對支護結構頂部進行收斂量測  測量精度為0.05mm。

②用精密光學經緯儀進行觀測視準線法。

③用銦鋼絲式伸縮計進行量測與自動記錄系統相聯,可連續獲得水平位移曲線和位移速率曲線。

④用全站儀進行觀測

2) 支護結構傾斜監測

根據支護結構受力及周邊環境等因素,在關鍵的地方設點監測

①經緯儀觀測法

在基坑開挖過程中及時在支護結構側面布設測點,用光學經緯儀觀測支護結構的傾斜。

②布設測斜管

一般情況下,基坑每邊設1~3點,測斜管深度應不小于支護結構入土深度,采用高精度測斜儀定期進行監測,以掌握支護結構在各開挖施工階段的傾斜變化情況,及時提供支護結構不同深度的水平位移隨時間的變化曲線及分析計算結果。

3) 支護結構沉降觀測

可按常規方法用DSI型精密水準儀對支護結構的關鍵部位進行沉降觀測。立柱樁沉降監測點直接布置在立柱樁上方的支撐面上。每根立柱樁的沉降量、位移量均需測量,特別對基坑中多個支撐交匯,受力復雜處的立柱應做為重點測點,對其變形與應力進行配套量測。

4) 支護結構應力監測

選擇設計荷載較大或相對危險部位的支護樁(墻),用鋼筋應力計對樁(墻)身鋼筋和地圈梁(帽梁)、腰梁鋼筋中較大應力斷面處的應力進行監測,防止支護結構的結構性破壞。支護樁(墻)彎矩測點應選擇基坑每側中心處布置,深度方向測點間距一般以2.0m~5.0m為宜。

5) 支撐結構受力監測

選擇受力較大部位的土層錨桿或內支撐進行監測。

①錨桿拉力監測

施工中用錨桿測力計或預先埋設于錨筋上的鋼筋應力計監測錨桿的實際承受力。

②鋼管內支撐壓力監測

對鋼管內支撐,可用應力傳感器或應變計等監測其受力。

③鋼筋混凝土內支撐

鋼筋混凝土內支撐,可預埋鋼筋應力計或混凝土應變計來監測內支撐受力。支撐軸力測點需設置在主撐跨中部位,每層支撐都應選幾個有代表性的截面進行測量。對重要支撐宜配套測其在支點處的彎矩,以及兩端和中部的沉降及位移。

6) 基坑開挖前應進行支護結構完整性檢測

可用低應變動測法檢測支護樁樁身是否斷裂、嚴重縮頸、嚴重離析和夾泥等,并判定缺陷在樁中的部位。

(2)周邊環境的監測

周邊環境的監測應包括基坑開挖深度3倍以內的范圍。

1) 鄰近建筑物的沉降、傾斜和裂縫及發生時間和發展過程的監測

可用DSI型精密水準儀進行沉降和傾斜觀測。房屋沉降量測點應布置在墻角、柱身(特別是代表獨立基礎及條形基礎差異沉降的柱身)、門邊等外形突出部位,測點間距要能充分反映建筑物各部分的不均勻沉降。

2) 鄰近構筑物、道路、地下管網設施的沉降和變形監測

可用DSI型精密水準儀進行沉降觀測。地下管線位移量測有直接法和間接法兩種,直接法就是將測點布置在管線本身上,而間接法則是將測點設在靠近管線底面的土體中,為分析管道縱向彎曲受力狀況或在跟蹤注漿調整管道差異沉降時,間接法必不可少。

3) 對巖土性狀受施工影響而引起變化的監測

包括對土體表層沉降(采用精密水準儀)、水平位移(采用精密經緯儀)進行觀測和對土體深部分層沉降(采用分層沉降儀)及傾斜進行監測。監測著重在距離基坑邊為基坑開挖深度的1.5~2.0倍范圍以內??杉皶r掌握邊坡的整體穩定性,及時查明土體中存在的潛在滑移面的位置。

4) 樁側土壓力測試

樁側土壓力是支護設計中很重要的參數,常要求測試??蓪撓沂交螂娮钁兪綁毫新裨O于土中,測試樁身在受到的實際土壓力分布狀況。

5) 基坑開挖后的基底隆起觀測

包括由于開挖卸荷基底回彈的隆起和由于支護變形或失穩引起的隆起。用分層沉降儀監測之。

6) 土層孔隙水壓力變化的測試

一般用振弦式孔隙水壓力計、電測式測壓計和數字式鋼弦頻率接收儀進行測試。

7) 地下水位監測

當地下水位的升降對基坑開挖有較大影響時,應對其進行動態監測以及滲漏、冒水、管涌、沖刷的監測。

8) 肉眼巡視與裂縫觀測

由有經驗的工程師每天進行的肉眼巡視工作是很有意義的。主要對地圈梁(帽梁)、鄰近建筑物及鄰近地面的裂縫、塌陷和支護結構工作失常、流土、滲漏或局部管涌等不良現象的發生和發展進行檢查、記錄和分析。

上述監測項目中,水平位移監測、沉降觀測、基坑隆起觀測、肉眼巡視和裂縫觀測等是必不可少的。其余項目可根據工程地質水文地質特征及設計要求有選擇地進行,強調量測數據與施工工況的具體施工參數配套,以形成有效的整個監測系統。使工程設計和施工設計緊密結合,以達到保證工程和周圍環境安全和及時調整優化設計及施工的目的。

3. 監測結果分析與評價

深基坑支護工程監測的特點是在通過監測獲取準確數據之后,十分強調定量化分析與評價,強調及時進行險情預報,提出合理化措施的建議,并進一步檢驗調整處理后的效果,直至解決問題。

對監測結果的分析評價主要包括下列方面:

(1) 對支護結構水平位移的分析

對支護結構的水平位移進行細致深入的定量分析,包括位移速率和累積位移量的計算,及時繪制位移隨時間的變化曲線,對引起位移速率增大的原因(如開挖深度、超挖現象、支撐不及時、暴雨、積水、滲漏、管涌等)進行準確記錄和仔細分析。

(2) 對沉降的分析

對沉降及沉降速率進行計算分析,要區分是由支護結構水平位移引起還是由地下水位降低等原因引起。一般由支護水平位移引起相鄰地面的最大沉降與水平位移之比約為0.65~1.00,沉降發生時間比水平位移發生時間滯后5~10天左右,而由地下水位降低會較快地引起地面較大沉降,應給予重視。

(3) 對各項監測結果的綜合分析與判斷

對各項監測結果進行綜合分析并相互驗證和比較。用新的監測資料與原設計預計情況進行對比,判斷現有設計、施工方案的合理性,及時進行險情預報分析,提出合理化建議,調整設計和施工方案,確保支護結構和地下結構施工的安全。

(4) 對監測結果的反演分析

根據監測結果,全面分析基坑開挖對周邊環境的影響和基坑支護的工程效果。通過反分析,查明工程事故的技術原因。

用數值模擬法分析基坑施工期間各種情況下支護結構的位移變化規律和進行穩定性分析,用反分析方法推算巖土體的特性參數,檢驗原設計計算方法適宜性,預測后續開挖工程實踐可能出現的新行為和新動態。

4. 險情預報及險情處理措施

險情發生時刻的預報是很困難的,但如加強監測,對于有前兆的險情完全可以防止巨大偶然災害的發生。在工程監測中,每一測試項目都應事先確定相應的警戒值,以判斷位移或受力狀況是否已超過允許的范圍,工程施工是否安全可靠,是否需調整施工步序或優化原設計方案。

1)警戒值確定的原則

① 滿足設計計算的要求,不可超出設計值;

② 滿足測試對象安全要求,達到保護目的;

③ 對于相同的保護對象,應針對不同的環境和不同的施工因素而確定;

④ 滿足各保護對象的主管部門提出的要求;

⑤ 滿足現行的相關規范、規程的要求;

⑥ 綜合考慮,減少不必要的資金投入。

2)警戒值的確定

根據以上原則,并結合工程實踐經驗,具體分析后確定警戒值,切不可生搬硬套。

① 基坑支護樁(墻)水平位移(包括測斜)

對只關系基坑本身安全問題的測試,最大位移一般取80mm且最大位移與開挖深度的比值λ不超過0.70%,每天不超過10mm。

周圍有需嚴格保護構筑物的基坑,應根據保護對象的需要來確定,一般最大不超過30mm且λ不超過0.35%,每天不超過5mm。支護結構水平位移連續急劇增大的速率不超過2.5~5.5mm/d。

② 煤氣管道的變位

沉降或水平位移不得超過10mm,每天發展不得超過2mm。

③ 自來水管道變位

沉降或水平位移均不得超過30mm,每天發展不得超過5mm。

④ 基坑外水位  坑內降水或開挖引起坑外水位下降不得超過1000mm,每天不得超過500mm。

⑤ 立柱樁差異隆起或沉降 不得超過10mm,每天發展不得超過2mm。

⑥彎矩及軸力:根據設計計算書確定,一般將警戒值定在80%的設計允許最大值內。

⑦鄰近地面及建筑物的沉降  不得超過設計容許值且地面最大沉降與開挖深度的比值不超過0.5%~0.7%,地面裂縫不得急劇擴展。建筑物的差異沉降不得超過有關規范中的沉降限值。

⑧對測斜、支護結構縱深彎矩等曲線,若曲線上出現明顯的折點變化,也應作出報警處理。

另外,當肉眼巡視檢查到嚴重的不良現象,如鎖口梁上裂縫過大,鄰近建筑物裂縫不斷擴展,嚴重的基坑滲漏、管涌等,也應及時發出警報。

④ 對滲漏、管涌等,可提出:

引流堵漏;壓密注漿止水堵漏;化學漿液注漿止水堵漏;降水堵漏;鋼絲網水泥砂漿護壁;噴射混凝土護壁堵漏等。

⑤建議對周邊地面澆混凝土薄層,增設排水通道,及時用水泥砂漿封閉土體裂縫,以防地表水的滲流。

⑥ 建議變更設計、施工方案等。










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