首页 深基坑工程监测讲义(谭跃虎教授)

深基坑工程监测讲义(谭跃虎教授)

举报
开通vip

深基坑工程监测讲义(谭跃虎教授) 深基坑工程监测 1 1 深基坑施工监测 Monitoring of Deep Excavation 工作单位:解放军理工大学工程兵工 程学院 邮编:210007 主讲:谭跃虎 2 主要内容 第一部分:概述 第二部分:监测内容和方法 第三部分:监测方案设计 第四部分:监测结果处理 第五部分:工程实例 3 在基坑工程实践中常常发现,与设计预估值相比,实际工 程的工作状态往往存在一定的差异性,有时差异的程度还相当 大,主要体现在以下几个方面: ①基坑工程设置于地层之间,而地层性质存在着相当...

深基坑工程监测讲义(谭跃虎教授)
深基坑工程监测 1 1 深基坑施工监测 Monitoring of Deep Excavation 工作单位:解放军理工大学工程兵工 程学院 邮编:210007 主讲:谭跃虎 2 主要内容 第一部分:概述 第二部分:监测内容和方法 第三部分:监测 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计 第四部分:监测结果处理 第五部分:工程实例 3 在基坑工程实践中常常发现,与设计预估值相比,实际工 程的工作状态往往存在一定的差异性,有时差异的程度还相当 大,主要体现在以下几个方面: ①基坑工程设置于地层之间,而地层性质存在着相当大的 变异性和离散性; ②对地层和围护结构本身所作的分析模型、构筑设计简化 假定以及参数选用等,与实际状况相比存在一定的近似性; ③施工过程中,存在着时间和空间效应,以及降雨、地面 堆载和挖机撞击等偶然因素作用。 基于上述情况,必须在基坑开挖和支护施筑期间开展严密 的现场监测,以保证工程的顺利进行。 【第一部分:概述】 1.基坑监测必要性 4 (1)为施工开展提供及时的反馈信息 根据监测分析结果调整施工参数,必要时,采取附加工程 措施,以此达到信息化施工的目的,现场施工管理和技术人员 可根据监测数据和成果判别工程是否安全。 (2)作为设计与施工的重要补充手段 设计计算中未曾考虑的各种复杂因素,都可以通过对现场 监测结果分析加以局部修改和完善,基坑工程中的这一做法与 隧道掘进中的新奥法思想是基本一致的,即将施工监测和信息 反馈看作设计的一部分,前期设计和后期设计互为补充,相得 益彰。 (3)作为施工开挖方案修改的依据 根据 工程施工 建筑工程施工承包1园林工程施工准备消防工程安全技术交底水电安装文明施工建筑工程施工成本控制 的结果来判断和鉴别原 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 是否安全和 适当,必要还需对原开挖方案进行局部的调整和修改。 【第一部分:概述】 2.基坑监测目的 5 (4)保证基坑支护结构和相邻建筑物的安全 只有对基坑支护结构、基坑周围的土体和相邻的建筑物进 行全面、系统的监测,才能对基坑工程的安全性和对周围环境 的影响程度有全面的了解,以确保工程的顺利进行,在出现异 常情况时及时反馈,并采取必要的工程应急措施,甚至调整施 工工艺或修改设计。 (5)积累经验以提高基坑工程的设计和施工水平 基坑现场监测不仅确保了本基坑工程的安全,在某种意义 上也是1:1 的实体试验,所取得的数据是结构和土层在工程施 工过程中真实反应,是各种复杂因素影响和作用下基坑系统的 综合体现,因而也为该领域的科学和技术发展积累了第一手资 料。 【第一部分:概述】 6 【第一部分:概述】 (1)监测工作必须是有计划的,应根据设计提出的监测要求 和业主下达的监测任务书预先制订详细的基坑监测方案; (2)监测数据必须可靠真实; (3)监测数据必须是及时的,监测数据需在现场及时计算处 理,计算有问 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 可及时复测,尽量做到当天报表当天出; (4)埋设于结构中的监测元件应尽量减少对结构的正常受力 的影响,并注意埋设监测元件的回填土与岩土介质的匹配; (5)应采纳多种方法、施行多项内容的监测方案,以便监测 结果可以互相印证、互相检验; (6)对重要的监测项目,应按照工程具体要求预先设定预警 值和报警制度,预警值应包括变形或内力量值及其变化速率。 3.基坑监测基本要求 深基坑工程监测 2 7 深基坑工程施工现场监测的内容分为围护结构本身和相 邻环境两大部分: 【第二部分:监测内容及方法】 1.基坑监测内容 8 【第二部分:监测内容及方法】 (1)肉眼巡视 肉眼巡视是不借助任何量测仪器,而用肉眼对桩顶圈梁、邻 近建筑物、邻近地面的裂缝、塌陷以及支护结构工作失常、流 土、渗漏或局部管涌等不良象的发生和发展进行记录、检查和分 析。 (2)围护桩墙顶水平位移和沉降监测 围护桩墙顶水平位移和垂直沉降是基坑工程中员直接、 最重 要的内容。 沉降监测方法主要采用精密水准测量,在一个测区内,应设3 个以上基准点,基准点要设置在距基坑开挖深部5倍的距离以外的 稳定地方。 水平位移监测,有场地时,用轴线法即视准线法;场地有限时 采用前方交会法。 2.基坑监测方法 9 【第二部分:监测内容及方法】 (3)桩墙深层挠曲 桩墙深层挠曲就是测量围护桩墙在不同深度上的点的水平位 移,通常采用测斜仪测量。 ①测斜仪构造 测斜仪由测斜管、测斜探头和数字式测读仪三部分组成,见 下图: 图1 测斜仪构造 10 在预定位置钻孔埋设或在支护桩内绑扎固定 11 图3 测斜管埋设示意图 ③测斜管埋设 测斜管的埋设有钻孔埋设、绑扎埋 设和预制埋设三种方式,埋设时应注意 以下事项: a.埋入测斜管时,应保持垂直,如 埋在桩体或墙体内应与钢筋笼扎牢; b.测斜管有两对方向相互垂直的定 向槽,其中一对须与基坑边线垂直; c.测量时,必须保证测斜仪与管内 温度基本一致,显示仪读数稳定才能开 始测量; d.选择测斜管中的不动点作为测量 基准点。 【第二部分:监测内容及方法】 12 埋设时使其中一对互成180°的导槽与土体变形方向一致 (与基坑边垂直),并将开口封好 深基坑工程监测 3 13 【第二部分:监测内容及方法】 (4)土体分层沉降测试 土体分层沉降是指离地面不同深度处土层内的点的沉降或隆 起,通常用磁性分层沉降仪量测。 ①仪器与原理 磁性分层沉降仪由对磁性材料敏感的探头、埋设于土层中的 分层沉降管和钢环、带刻度标尺的导线以及电感探测装置组成, 见图4和图5。 图4 磁性沉降仪 图5 磁性沉降标 14 【第二部分:监测内容及方法】 ②分层沉降仪埋设 埋设时应注意:提高钻孔的垂直精度;配制CB砂浆时,应注 意一定的硬度,但避免过硬;测定管受张拉荷载至CB砂浆完全硬 化为止;变换部位在开挖后移到耐压盒下。 图6 分层沉降仪埋设示意图 15 【第二部分:监测内容及方法】 (5)基坑回弹测量 基坑回弹测量是基坑开挖对坑底的土层的卸荷过程中引起基坑 底面及坑外一定范围内土体的回弹或隆起。 基坑回弹监测可采用回弹监测标和深层沉降标两种。 图7 回弹监测标 ①回弹标 回弹沉降标如图7,埋设方法如 下: a.钻孔至基坑设计标高以下 200mm,将回弹标旋入钻杆下端,顺钻 至孔底将回弹标尾部压入土中; b.放入辅助测杆,用辅助测杆上的 测头进行水准测量,确定回弹标顶面标 高; c.监测完毕后,将辅助测杆、保护 管提出地面,用素土回填钻孔。 16 【第二部分:监测内容及方法】 ②深层沉降标 深层沉降标由一个三卡锚头、一根 内管和一根外管组成,如图8,埋设方 法如下: a.用钻机在预定位置钻孔,孔底标 高略高于欲测量土层的标高约一个锚头 长度; b.将装配好的深层沉降标慢慢放入 钻孔内,并逐步加长,直到孔底; c.在孔口临时固定外管,将内管压 下约150mm,此时锚头上的三个卡子会 向外弹,卡在土层里; d.顺时针旋转外管,使外管与锚头 分离; e.固定外管,将外管与钻孔之间的 空隙填实,做好测点的保护装置。 图8 深层沉降标 17 【第二部分:监测内容及方法】 (6)水土压力监测 桩墙侧向水土压力的监测通常是在桩墙迎土面埋设土压力传感 器,通过相应的接收仪器来读取所需的数据。 ①土压力盒 常用的土压力传感器有钢弦式和电阻式两大类,如图9、10所 示。对应于钢弦式和电阻式两种传感器的接收装置分别为频率仪和 电阻应变仪。 图9 钢弦式土压力盒 图10 电阻应变式土压力盒 18 钢弦式土压力盒 深基坑工程监测 4 19 【第二部分:监测内容及方法】 其中钢弦式土压力盒耐久性好,能适合各种复杂环境,因而尽 管其精度相对较差,但在目前工程实践中应用日趋广泛,大有逐步 取代电阻式土压力传感器的趋势。 图11 钢弦式土压力盒构造图 20 【第二部分:监测内容及方法】 ①土压力盒的埋设 土压力盒的埋设方法有挂布法、顶入法、弹入法和钻孔法。 a.挂布法 挂布法的基本原理是将土压力传感器按监测方案设定的的布设 位置,首先安装在预先制备的维尼龙或帆布挂帘上,然后将维尼龙 或帆布平铺在钢筋定表面并与钢筋笼绑扎固定。 挂布法的特点是方法可靠,埋设元件成活串高,缺点在于所需 材料和工作量大,由于大面积铺设很可能改变量测档段或核体的摩 擦效应,影响结构受力。 b.弹入法 弹人法的关键在于必须保 证掸人装置具备足够的量程, 保证压力盒抵达槽壁土层,同 时需与地堵施工单位密切配 合,在限位插销拔除诺方面做 到万无一失。 图12 弹入法土压力盒埋设 21 【第二部分:监测内容及方法】 c.顶入法 顶入法有气顶和液压顶两种方 法,基本原理是将土压力盒安装在 小型千斤顶端头,将千斤顶水平固 定在钢筋笼对应于土压力量测的位 置。顶入法埋设土压力盒如图13, 顶入法操作简便,效果理想,但需 将千斤项埋人桩墙,加上气、液压 驱动管道,投入成本较高。 d.钻孔法 对于因受施工条件或结构形式限制,只能在成桩或成墙之后埋 设压力盒的情况,通常采用在场后或桩后钻孔、沉放和回填的方式 埋设。钻孔法埋设测试元件工程适应性强,特别适用于预制订人式 排桩结构。由于钻孔回填砂石的固结需要一定的时间,因而传感器 前期数据偏小。另外,考虑钻孔位置与桩墙之间不可能直接密贴, 需要保持一段距离,因而测得的数据与桩墙作用荷载相比具有一定 近似性,这是钻孔法不及上述挂布法、顶入法和弹入法之处。 图13 顶入法土压力盒埋设 22 【第二部分:监测内容及方法】 ②孔隙水压力测试 孔隙水压力量测结果可用于固结计算及有限应力法的稳定 性分析,在打桩、堆载预压法地基加固的施工速度控制、基坑 开挖、沉井下沉和降水等引起的地表沉降的控制中具有十分重 要的作用。 孔隙水压力探头分钢弦式、电阻式和气动式三种类型,探 头由金属壳体和透水石组成。埋设方法有压入法和钻孔法。 图14 孔隙水压力计 图15 钢弦式孔隙水压力计构造 23 钢弦式孔隙水压力计 24 【第二部分:监测内容及方法】 (7)支挡结构内力监测 采用钢筋混凝土材料制作的围护支挡构件,其内力或轴力通常 是在钢筋混凝土中埋设钢筋计,通过测定构件受力钢筋的应力或应 变,然后根据钢筋与混凝土共同作用、变形协调条件计算得到。 ①钢筋计类型 钢筋计有钢弦式和电阻应变式两种,二次仪表分别用频率计和 电阻应变仪。 图16 钢弦式钢筋计 图17 电阻应变式钢筋计 深基坑工程监测 5 25 钢弦式钢筋应力计 26 【第二部分:监测内容及方法】 ②钢筋计布置 两种钢筋计的安装方法不相同,轴力和弯矩等的计算方法也略 有不同,钢弦式钢筋计与结构主筋轴心对焊,是与受力主筋串联连 接的,由频率计算得到的是钢筋的应力值;而电阻式应变钢筋计是 与主筋平行绑扎或点焊载箍筋上,应变仪测得的是混凝土内部该点 的应变,传感元件伸出两边的钢筋的长度应不小于钢筋计长度的35 倍。两种钢筋计的布置见图17和图18。 图17 钢弦式钢筋计布置 图18 电阻应变式钢筋计布置 27 ③注意事项 a.做好钢筋计传感器和信号线的防水处理; b.钢筋计的信号线需用金属屏蔽线,减少外界因素对信号 的干扰; c.钢筋计与信号线的编号必须一一对应; d.钢筋计对焊必须保证焊接质量,若绑扎应牢固; e.钢筋计安装好后,浇筑混凝土前和基坑开挖前各测一次 初始值; f.考虑温度补偿。 【第二部分:监测内容及方法】 28 下钢筋笼时使焊有钢筋计的主筋与基坑 壁垂直,并将引出的导线保护好 29 振弦式表面应变计 30 【第二部分:监测内容及方法】 (8) 锚杆试验和监测 ①锚杆试验 锚杆试验分为基本试验、验收试验和蠕变试验三种,用于试验 的锚杆应与工程锚杆相同。 图19 锚杆基本试验成果曲线 a.基本试验 最大试验荷载不应超过钢 丝、钢筋或钢绞线的强度 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 值的0.8倍,试验成果通过绘制 荷载-位移曲线、荷载-弹性 位移曲线、荷载-塑性位移曲 线表示。当基本试验所得到的 总弹性位移应超过自由段长度 理论弹性伸长量的80%,且小 于自由段长度与1/2锚固长度之 和的理论弹性伸长时,才判断 试验结果有效。 深基坑工程监测 6 31 【第二部分:监测内容及方法】 图20 锚杆验收试验成果曲线 b.验收试验 最大试验荷载不应超过 预应力钢筋 A.fPT 值的 0.8 倍,且为锚杆设计轴向拉力 的1.5倍(永久性锚杆)或1.2 倍(临时性锚杆)。试验成果 整理成如图20所示的验收试 验Q-S曲线, 试验所得总弹 性位移应超过自由段长度理 论弹性伸长量的80%,且小 于自由段长度与1/2 锚固长 度之和的理论弹性伸长时, 锚杆达到验收标准。 32 【第二部分:监测内容及方法】 图21 锚杆蠕变试验成果曲线 c.蠕变试验 在监测时间内荷载必须恒 定,每级荷载按时间间隔1、2、 3、4、10、20、30、45、60、 75、90、120、150、180、210、 240、270、300、330、360min记 录蠕变量,试验结果绘制蠕变量 -时间对数曲线,并用下式计算 蠕变系数: 式中,S1、S2分别为t1、t2时所 得的蠕变量。 12 12 0 lglg tt SSK - - = 33 【第二部分:基坑监测内容及方法】 ②锚杆监测 在基坑开挖过程中,锚杆要在受力状态下工作数月,为了检查 锚杆在整个施工期间是否按设计预定的方式起作用,有必要选择一 定数量的锚杆作长期监测,锚杆监测一般仅监测锚杆拉力的变化。 图22 专门锚杆轴力计结构图 34 35 【第二部分:监测内容及方法】 (9)地下水位监测 地下水位监测可采用钢尺或钢尺水位计。钢尺水位计的工作原 理是在已埋设好的水管中放入水位计测头,当侧头接触到水位时, 启动讯响器,此时读取测量钢尺与管顶的距离,根据管顶高程即可 计算地下水位的高程。 对于地下水位比较高的水位观测井,也可用干的钢尺直接插入 水位观测井中测量。 36 【第二部分:监测内容及方法】 (10)相邻环境监测 ①相邻建筑物变形监测 建筑物的变形观测可以分为沉降观测、倾斜观测相裂缝观测三 部分内容。监测前必须收集和掌握以下资料,即: a.建筑物结构和基础设计资料,如受力体系、基础类型、基础 尺寸和埋深、结构物平面布置及其与基坑围护的相对位置等; b.地质勘探资料,包括土层分布及各土层的物理力学性质、地 下水分布等; c.基坑工程的围护体系、施工计划、地基处理情况和坑内外降 水方案等。 建筑物的沉降观测 沉降观测点布设的位置和数量以及埋设方式,应根据基坑开挖 有可能影响到的范围和程度,同时计入建筑物本身的结构特点和重 要性予以全盘考虑和确定。通常情况下,观测点布置在房屋承重构 件或基础的角点上,长边上可适当加密测点。 深基坑工程监测 7 37 【第二部分:监测内容及方法】 建筑物的倾斜观测 建筑物倾斜观测的示意图见图23,其中A为建筑物基础角上的 一点,B为建筑物顶角一点,AB为建筑物的高度H,B′为建筑物发 生倾斜后B点位移后的位置。建筑物倾斜的观测步骤具体如下: a.距A点水平距离1.5~2.0H处设M,N两任意点,须使得MA与NA 的方向交角接近90°; b.分别在M、N点处安置经纬 仪,照准B′点后,竖向转动观测 镜,将MB′和NB′两方向线投影于 地面,其交点B〞即为B′在地面 上的投影点; c.用钢尺丈量AB〞的水平距 离,没为d; d.房屋的倾斜度为 式中,H为房屋的高度,单位m。 H di tanarg= 图23 建筑物倾斜观测 38 【第二部分:监测内容及方法】 建筑物的裂缝观测 建筑物的沉降和倾斜必然会导致结构构件的应力调整,有关裂 缝开展状况的监测通常作为开挖影响程度的重要依据。 建筑物裂缝有直接观测和间接观察两种。直接观测是将裂缝进 行编号并划出测读位置.通过裂缝观测仪进行裂缝宽度测读取该仪 器肉眼观测的精度为0.1mm,在无裂缝观测仪的情况下,也可更简 单地对照裂缝宽度测板大致确定所观察裂缝的宽度。 39 【第二部分:监测内容及方法】 ②相邻地下管线监测 相邻地下管线的监测内容包括垂直沉陷和水平位移两部分,其 测点布置和监测频率应在对管线状况进行充分调查,与管线单位充 分协商后予以确定,调查内容包括: a.管线埋置深度和埋设年代,这在城市测绘部门提供的综合管 线图上有所反映,但并不十分全面,如能结合现场踏勘更好。管线 种类,管线走向,管线与基坑的相对位置等。 b.管线所在道路的地面人流与交通状况,以便制定适合的测点 埋没和测试方案。 c.基坑围护结构的支护施工和土方开挖过程,采用土力学与地 基基础的有关公式预估地下管线的最大沉降,为量测数据分析提供 依据。 40 【第二部分:监测内容及方法】 目前工程中主要采用间接测点和直接测点两种形式。间接测点 又称监护测点,常设在管线轴线相对应的地表,或管线的井盖上, 由于测点与管线本身作在介质,因而测试精度较差,但可避免破土 开挖,在人员与交通密集区域,或设防标准较低的场合有所采用。 直接接测点是通过埋设一些装置直接测读管线的沉陷。常用方 案有:抱箍式和套筒式。 图24 抱箍式埋设方案 图25 套筒式埋设方案 41 【第三部分:监测方案设计】 1.监测方案的原则、步骤和内容 (1)监测方案制定的原则 监测方案规定了监测工作预期目标、拟采用的技术路线和 方法、工作内容和开展计划,以及所需的经费投入等,其制定 必须建立在对工程场地地质条件和相邻环境,包括地下管线和 地表构筑物分布状况,以及主体建筑物桩基和地下室详尽的调 查和掌握基础之上,同时还需与工程建设单位、施工单位、监 理单位、设计单位,以及管线主管单位和道路监察部门充分地 协商。 42 【第三部分:监测方案设计】 (2)监测方案制定的主要步骤 a.收集和阅读有关场地地质条件、结构构造和周围环境的 有关材料。包括地质报告、围护结构设计图纸、主体结构桩基 与地下室图纸、综合管线图、基础部分施工组织设计等; b.现场踏勘。重点掌握地下管线走向,与围护结构的对应 关系,以及相邻构筑物状况; c.拟定监测方案初稿,提交工程建设单位等讨论审定。初 步通过后提交由市政道路监察部门召集主持,煤气、电缆、电 讯。上水、下水等地下管线主管单位参加的协调会议。方案通 过后形成会议纪要,监测工作始能正式实施; d.监测方案在实施过程中可以根据实际施工情况适当予以 调整与充实,但大的原则一般不能更,特别是埋设元件的种类 和数量、测试频率和报表数量等应严格按商定的方案实施。 深基坑工程监测 8 43 【第三部分:监测方案设计】 (3)监测方案设计的主要内容 尽管各个工程的监测重点有所差异,但就监测方案涉及的 范围而言,一般应包括以下几项内容: a.工程概况(主体结构、围护结构、地质条件) b.监测目的 c.监测内容的确定 d.监测方法(元件埋设、监测仪器、测试频率) e.施测部位和测点布置的确定 f.监测周期、预警值及报警制度等实施计划的制定 g.监测成果提交(当日报表、监测总结报告) 44 【第三部分:监测方案设计】 2.监测内容和方法的确定 监测方案的制订应充分满足如下要求:确保基坑工程的安 全和质量,对基坑周围的环境进行有效的保护,检验设计所采 取的各种假设和参数的正确性,并为改进设计、提高工程整体 水平提供依据。 对于具体一个基坑工程,可以根据地质、结构、周围环境 以及允许的经费投入等有目的、有侧重地选择其中的一部分, 可参照表1和表2实施。 表1 基坑监测项目选择 45 表2 监测内容选择 【第三部分:监测方案设计】 46 【第三部分:监测方案设计】 3.施测位置和测点布置原则 (1)桩墙顶水平位移和沉降 桩墙顶水平位移和垂直沉降是基坑工程中最直接、最重要 的观测内容。 测点一般布置在与桩墙刚性连接的围护结构钢筋混凝土圈 梁表面上,采用铆钉枪打入铝钉,或钻孔埋没膨胀螺栓,也有 涂红漆等作为标记的。测点的间距一般取为6~12m,可以等距 离布设,亦可根据现场通视条件、地面堆裁等具体情况随机布 置。测点间距的确定主要考虑能够据此描绘出基坑围护结构的 变形曲线,工作量不大量增加,同时亦计入水平支撑间距一般 在8m左右的特点。 对于水平位移变化剧烈的区域,测点可以适当加密。测点 宜设置在水平支撑的中间。同一测点可以兼作水平位移和垂直 沉降观测使用。测站一般布置在基坑围护的直角上,所测得的 为各测点与两角点直线之间的相对位移,角点在开挖过程中的 变位可采用三角控制测量方法子以校正。 47 【第三部分:监测方案设计】 (2)桩墙深层挠曲 考虑到埋设的难度和量测工作员较大的状况,测点一般均 布置在围护结构的各边跨跨中。对于个别大于50圆的边长,可 以考虑增加l~2个测点。测斜管通常绑扎在钢筋笼上,同步放 入成孔或成槽内,通过浇筑混凝土固定于桩墙之中。管 长一般取为与桩墙长度一致,并延伸至地表。 (3)结构内力 对于设置内支撑的基坑工程,一般可选择典型支撑进行轴 力变化监测,以便掌握支撑系统的受力状况。 测点的布置主要由平面、立面和断面三方面因素所决定: 平面指设置于同一标高内量测杆件的选择原则上应参照设 计方案中支撑内力计算结果,选择轴力最大的杆件监测。 立面指基坑竖直方向不同标高处支撑监测的选择,应对各 道支撑都进行监测。 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。 48 【第三部分:监测方案设计】 采用土层锚杆的围护体系,每道土层锚杆中都必须选择两 根以上受力具有代表性的锚杆进行监测。 (4)土体分层沉降和水土压力测点布设 a.应紧邻围护桩墙布设,土压力盒应尽量在施工围护桩墙 时埋设在土体与围护桩墙的接触面上; b.主要布设在 最大弯矩和反弯点的位置; 水土压力最大位置; 变截面或配筋率改变的位置; 结构内支撑或拉锚所在的位置; 土体分层沉降还应在各土层的分界面布设测点; d.孔隙水压力一般布设在土层中部。 深基坑工程监测 9 49 【第三部分:监测方案设计】 (5)土体回弹 回弹测点宜按下列要求在有代表性的位置和方向线上布设: a.在基坑中央和距坑底边缘1/4坑底宽度处及特征变形点必 须布置,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,地质情况复杂时应适当增加 点数; b.基坑外的观测点,应在所选择坑内方向线上的一定距离布 设,这个距离一般为基坑深度的1.5~2.0倍; c.当所选点遇到地下管线或其他建筑物时,可将观测点移到 与之对应方向线的空位上; d.在基坑外相对稳定或不受施工影响的地点,选设工作水准 点,以及为寻找标志用的定位点。 50 【第三部分:监测方案设计】 (6)坑外地下水位监测井的布设 布设在止水帷幕外,井深在常年水位以下4~5m即可。 (7)环境监测 环境监测应包含基坑开挖3倍深度以内的范围,建筑物以沉 降监测为主,测点应布设在墙角、柱身、门边等外形凸出部位。 总之,在测点布设时应尽量将桩墙挠曲、支撑轴力和围护结 构内力、土体分层沉降和水土压力等测点布置在相近的范围内, 形成若干系统监测断面,以便监测结果相互对照,相互检验。 51 【第三部分:监测方案设计】 4.监测期限和频率 (1)基坑开挖前埋设监测点并读取初值。 (2)围护结构水平位移和沉降、深层侧向位移监测贯穿基坑 开挖到主体结构施工到±0.00 的全过程。 监测频率为: a.基坑开挖到浇筑完主体结构底板,每天监测1次; b.浇筑完主体结构底板到主体结构施工到±0.00,每周监 测2~3次 ; c.各道支撑拆除后的3天到一周,每天监测1次。 52 (3)周边环境的监测周期为围护结构施工到主体结构 施工到±0.00,周围环境的沉降和水平位移需每天监测1 次;建筑物倾斜和裂缝的监测频率为每周监测1~2次。 (4)支撑轴力和锚杆拉力的监测周期从支撑和锚杆施 工到全部支撑拆除实现换撑,每天监测1次。 (5)地下水位的监测周期是整个降水期间,或从基坑 开挖到浇筑完主体结构底板,每天监测1次。当围护结构 出现渗漏水的现象时,需加强监测。 【第三部分:监测方案设计】 53 (6)土体分层沉降、深层沉降表测回弹、水土压力、围护结 构内力监测一般也贯穿基坑开挖到主体结构施工到±0.00 的全过程,监测频率为: a.基坑每开挖其深度的1/5~1/4,或在每道支撑(或锚杆) 施工间隔的时间内测读2~3次,必要时可加密到每周监测1~2 次; b.基坑开挖的设计深度到浇筑主体结构底板,每周监测3~4 次; c.浇筑完主体结构底板到全部支撑拆除实现换撑,每周监测 1次。 【第三部分:监测方案设计】 54 5.预警值和预警制度 (1)预警值 a.支护桩:水平位移速度不超过2mm/d。 b.周围建筑物沉降速度不超过3mm/d,房屋差异沉降不超 过1/1000。允许值为12mm,报警值为10mm,当监测值达到报警 值立即停止开挖,及时采取补救措施。 建筑物周边地面沉降量 不允许超过30mm。 c.支护结构顶部水平位移总量应小于挖深的0.3%, 报警 值为挖深的0.22%。 d.另外,对于测斜光滑的变化曲线,若曲线上出线明显的 折点变化,也要做报警处理。 e.可参照表3~表7进行报警。 【第三部分:监测方案设计】 深基坑工程监测 10 55 【第三部分:监测方案设计】 表3 建筑物的基础倾斜允许值 56 【第三部分:监测方案设计】 表4 JGJ120-99规程中重力式挡墙最大水平位移预估值 表5 上海基坑工程设计规程变形控制标准 表6 深圳地区深基坑支护结构最大水平位移允许值 57 【第三部分:监测方案设计】 表7 深圳地区深基坑地下连续墙安全性判别标准 58 (2)预警制度 预警制度宜分级进行,如深圳地区深基坑地下连续墙安全 性判别给出了安全、注意、危险三种指标,达到这三类指时, 应采取不同的措施,如: 达到报警值的80%时,在监测日志上作上预警记号,口头 报告管理人员; 达到预警值的100%时,除在监测日报表上作报警记号外, 写出书面报告和建议; 达到预警值的120%时,除在监测日报表上作报警记号,写 出书面报告和建议外,应通知主管工程师立即到现场调查, 召 开现场会议,研究应急措施。 【第三部分:监测方案设计】 59 1.监测报表 基坑工程现场监测的报表一般形式有当日报表、周报表和 月报表,其中当日报报表最为重要,通常作为施工调整和安排 的依据。周报表常结合工程例会监测成果汇报一并提出,不作 为文字材料留存。月报表则归入工程监测总结报告,不另作专 门文件。 当日报表提交的时间应当越快越好,这样才能适应工程施 工的快节奏,真正做到信息化施工。当日报表提交酌单位应包 括施工、建设、监理、围护结构设计、管线与道路监察等,列 入市、区重大工程的,应亦向政府管理部门重大工程办公室等 提交。 监测日报表基本形式见图26。 【第四部分:监测结果处理】 60 【第四部分:监测结果处理】 图26 监测日报表基本形式 深基坑工程监测 11 61 3.监测数据处理 (1)测量误差 测量值与真值之间的差叫做测量误差,它由使用仪器、测 量方法、周围环境、人的技术熟练程度和人的感官条件等的技 术水平和客观条件的限制所引起的,在测量过程中不可能完全 消除,误差分为随机误差、系统误差和粗大误差。 (2)可疑数据的舍弃 在多次测量试验中,有时会遇到有个别测量值和其他多数 测量值相差较大的情况,这些个别数据就是所谓的可疑数据。 对于可疑数据的删除,可以利用正态分布来决定取舍,也 可按表9中推荐的试验值舍弃标准进行舍弃。 【第四部分:监测结果处理】 表9 试验值舍弃标准 表中n是测量次数,di是合理的误差限,σ是根据测量数据算得的标准误差。 62 2.监测曲线 在监测过程中除了要及时出各类型的报表、绘制测点布置 位置平面和剖面图外,还要及时整理各项监测项目的汇总表和 以下曲线: 各监测项目时程曲线 各监测项目的速率时程曲线 各监测项目在各种不同工况和特殊日期变化发展的形象(如 围护墙顶、建筑物和管线的水平位移和沉降用平面图,深层侧 向位移、深层沉降、围护墙内力、不同深度的孔隙水压力和土 压力可用剖面图) 【第四部分:监测结果处理】 63 3.稳定性判别 基坑工程稳定判别推则是将现场监测成果直接为工程施工 和管理服务的重要组成部分。进行地下开挖不会不对相邻环境 产生一定程度的影内,对于取代被开挖土层以取得重新平衡的 围护结构也必然受力并发生变形,问题在于影响的程度和受力 与变形的状态是否保持在允许的范围之内,稳定判别准则就是 设定一个定量化指标系统,在其包容的范围之内认为工程是安 全的,否则则认为工程是非稳定或危险的。地下工程稳定判别 准则的合理建立是一项十分复杂的研究课题,工程的重要性越 高,其稳定判别准则的建立越因难。 【第四部分:监测结果处理】 64 4.监测报告 在工程结束时应提交完整的监测报告,监测报告是监测工 作的回顾和总结,监测报告主要包括如下几个部分: a.工程概况 b.监测项目和各测点的平面布置和立面布置图 c.所采取的仪器设备和监测方法 d.监测数据处理方法和监测结果汇总表和有关汇总和分析 曲线 e.对监测结果的评价 【第四部分:监测结果处理】 65 1.玄武湖隧道梁洲段复合土钉墙监测 (1)工程概况 玄武湖隧道湖区中段全长约1.25km,采用SMW搅拌桩止水和 明挖放坡法施工,梁洲地段采用自钻式复合土钉支护方案。 为了确保玄武湖隧道湖区中段边坡的稳定,正确指导基坑施 工,保证玄武湖隧道施工的顺利进行,对玄武湖隧道边坡进行周 密认真地监测。湖中段梁洲直立支护段基坑边坡的稳定为本次监 测的重点。 梁洲段基坑设计断面见图27。 【第五部分:工程实例】 66 5、边坡表面处理(未处理过的) 深基坑工程监测 12 67 【第五部分:工程实例】 图27 梁洲段基坑设计断面 68 (2)监测项目及方法 a.降水时土体分层沉降监测 在梁洲段桩号K0+850、K0+890和K0+916处各设置一个观测 断面,每个断面设置三个观测孔。于2002年2月7日完成分层沉降 环埋设,2月10日开始分层沉降量测,量测频率为:抽水期间和 开挖期间1次/天。 b.开挖期基坑隆起量监测 开挖期间基坑隆起监测手段为分层沉降环量测法,量测点 位置与施工降水时土体分层沉降监测相同,基坑开挖期间每天量 测1次,当基坑底面隆起速度超过5mm/天时,量测频率增加到每 天2次。在停止开挖期间适当降低量测频率至2天一次到7天一 次。 自2002年2月10日开始监测以上项目,在降水和开挖正常施 工期间每天观测1次,在危险或另有需要期间增加到每天2次。在 降水或开挖停工期间按照位移量大小适当降低观测频率。 【第五部分:工程实例】 69 【第五部分:工程实例】 c.梁洲段复合土钉现场监测 玄武湖隧道基坑梁洲垂直支护段的最大开挖深度达10m , 采用的具体支护形式是SMW 深层搅拌桩与自钻式复合土钉支 护,由于这种支护形式在全国是首次应用,需要冒一定的风险。 为了确保垂直支护段临时工程万无一失,及时为施工开展提供 反馈信息,积累经验以提高基坑工程的设计和施工水平,我们对 水平位移和土钉拉力进行了四个月的跟踪监测。 监测平面布置和断面布置见图28和图29。 70 【第五部分:工程实例】 图28 监测平面布置 71 【第五部分:工程实例】 图29 断面测力计布置示意图 72 【第五部分:工程实例】 图30 基坑开挖与测试土钉的设置进度 深基坑工程监测 13 73 (3)监测结果分析 a.垂直变形监测结果与分析 a-a断面(0+850) 大面积开挖前的观测自2月10日开始,3月8日结束。降水过 程中监测结果如下: 【第五部分:工程实例】 74 【第五部分:工程实例】 b.梁洲段复合土钉墙水平位移随施工日期的变化见下图 图31 水平位移随施工日期的变化图 75 【第五部分:工程实例】 c.梁洲段复合土钉拉力时程曲线见和端部受力见下图 图32 土钉拉力时程曲线 76 (4)监测结论 a.垂直位移 由于降水引起的沉降变形很小,玄武湖隧道梁洲段基坑由于 开挖引起的垂直位移较小。 b.水平位移 湖中段基坑水平位移最大为15mm,基坑边坡的保持稳定。 梁洲直立支护段基坑水平位移最大为21mm,支护结构变形在 施工完成后逐渐收敛,不影响主体结构的施工。 【第五部分:工程实例】 77 2.长江南京段上游过江通道基坑监测 (1)工程概况 长江南京段上游过江通道连接浦口、梅子洲及河西新城区 (建邺区),浦口侧与浦珠路相连,河西侧与应天大街相连,工 程采用左汊隧道加右汊桥梁的建设方案。 明挖隧道段的土建工 程,包括浦口引道段、明挖暗埋段及盾构工作井的基坑,全长 370m。 开挖范围地层主要有:淤泥质粉质粘土,松散粉细砂。粉 细砂层中的微承压水对施工影响较大。 因该监测项目正在进行中,下面仅介绍监测内容和监测测 点断面布置。 (2)监测内容 地层及支护情况观察;底部隆起;临近地表、围护墙顶和 立柱位移;钢筋内力(支护桩内力);支撑内力;土压力;基 坑内外地下水位;孔隙水压力;围护结构水平位移(测斜)。 【第五部分:工程实例】 78 (3)监测点布置说明 测点优化布置说明:由于浦口岸边段基坑深度逐渐变化而且 支护方式不同,所以逐段进行说明。根据监测设计原则在保证基 坑安全的前提下,尽可能减少监测项目,以求经济。 【第五部分:工程实例】 深基坑工程监测 14 79 测试断面平面布置图 剖面示意图 【第五部分:工程实例】 图33 监测断面布置示意图 80 【第五部分:工程实例】 图34 监测断面示意图 81 【第五部分:工程实例】 图35 工作井断面示意图 82 【第五部分:工程实例】 图35 现场图 83 谢谢大家
本文档为【深基坑工程监测讲义(谭跃虎教授)】,请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑, 图片更改请在作品中右键图片并更换,文字修改请直接点击文字进行修改,也可以新增和删除文档中的内容。
该文档来自用户分享,如有侵权行为请发邮件ishare@vip.sina.com联系网站客服,我们会及时删除。
[版权声明] 本站所有资料为用户分享产生,若发现您的权利被侵害,请联系客服邮件isharekefu@iask.cn,我们尽快处理。
本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用。
网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
下载需要: 免费 已有0 人下载
最新资料
资料动态
专题动态
is_460091
暂无简介~
格式:pdf
大小:1MB
软件:PDF阅读器
页数:14
分类:工学
上传时间:2012-01-07
浏览量:130