基坑监测的目的和方法

基坑监测的目的和方法基坑监测是基坑工程施工中的一个重要环节，是指在基坑开挖及地下工程施工过程中，对基坑岩土性状、支护结构变位和周围环境条件的变化，进行各种观察及分析工作，并将监测结果及时反馈，预测进-一步挖t施工后将导致的变形及稳定状态的发展,根据预测判定施工对周围环境造成影响的程度，来指导设计与施工，实现所谓信息化施工。定义基坑监测主要包括:支护结构、相关自然环境、施工工况、地下水状况、基坑底部及周围土体、周围建(构)筑物、周围地下管线及地下设施、周围重要的道路、其他应监测的对象。方法有多种监测技术和信号传输处理方式。根据青冶工程(QYETC)技术人员的经验，一般有监控专家系统、智能控制系统、可视化监测软件等几类配套工具，反应时间可控制在1s范围内，采样频率可达100Hz，完全能够做到实时监测，为工程建设提供信息化支持。监测报表和监测报告·1.工程概况·2.监测项目及监测点平面和立面布置图·3.采用的仪器设备和监测方法·4.监测数据处理方法和监测结果过程曲线·5.监测结果分析根据建筑基坑工程监测技术规范(GB50497-2009)TechnicalCodeforMonitoringofBuildingFoundationPitEngineering，基坑监测的处理过程也可以分为以下过程:1.监测目的2.确定监测项目3.测点布置4.监测方法、主要仪器及精度要求5.监测频度6.监控报警7.数据处理及信息反馈。监测项目水平位移监测测定特定方向上的水平位移时可采用视准线法、小角度法、投点法等;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。当监测精度要求比较高时，可采用微变形测量雷达进行自动化全天候实时监测。水平位移监测基准点应埋设在基坑开挖深度3倍范围以外不受施工影响的稳定区域，或利用已有稳定的施工控制点，不应埋设在低洼积水、湿陷、冻胀、胀缩等影响范围内;基准点的埋设应按有关测量规范、规程执行。宜设置有强制对中的观测墩;采用精密的光学对中装置，对中误差不宜大于0.5mm。竖向位移监测竖向位移监测可采用几何水准或液体静力水准等方法。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、尺长和拉力改正等基坑围护墙(坡)顶、墙后地表与立柱的竖向位移监测精度应根据竖向位移报警值确定。深层水平位移监测围护墙体或坑周土体的深层水平位移的监测宜采用在墙体或土体中预埋测斜管、通过测斜仪观测各深度处水平位移的方法。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。应根据不同的现场观测条件和要求，选用投点法、水平角法、前方交会法、正垂线法、差异沉降法等。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，主要或变化较大的裂缝应进行监测。裂缝监测可采用以下方法:1.对裂缝宽度监测，可在裂缝两侧贴石膏饼、划平行线或贴埋金属标志等，采用千分尺或游标卡尺等直接量测的方法;也可采用裂缝计、粘贴安装千分表法、摄影量测等方法。2.对裂缝深度量测，当裂缝深度较小时宜采用凿出法和单面接触超声波法监测;深度较大裂缝宜采用超声波法监测。3.应在基坑开挖前记录监测对象已有裂缝的分布位置和数量，测定其走向、长度、宽度和深度等情况，标志应具有可供量测的明晰端面或中心。裂缝宽度监测精度不宜低于0.1mm，长度和深度监测精度不宜低于1mm。支护结构内力监测坑开挖过程中支护结构内力变化可通过在结构内部或表面安装应变计或应力计进行量测。对于钢筋混凝土支撑，宜采用钢筋应力计(钢筋计)或混凝土应变计进行量测;对于钢结构支撑，宜采用轴力计进行量测。围护墙、桩及围檩等内力宜在围护墙、桩钢筋制作时，在主筋上焊接钢筋应力计的预埋方法进行量测。支护结构内力监测值应考虑温度变化的影响，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。土压力监测土压力宜采用土压力计量测。土压力计埋设可采用埋入式或边界式(接触式)。埋设时应符合下列要求:1.受力面与所需监测的压力方向垂直并紧贴被监测对象。2.埋设过程中应有土压力膜保护措施。3.采用钻孔法埋设时，回填应均匀密实，且回填材料宜与周围岩土体一致。4.做好完整的埋设记录。土压力计埋设以后应立即进行检查测试，基坑开挖前至少经过1周时间的监测并取得稳定初始值孔隙水压力监测孔隙水压力宜通过埋设钢弦式、应变式等孔隙水压力计，采用频率计或应变计量测。孔隙水压力计应满足以下要求:量程应满足被测压力范围的要求，可取静水压力与超孔隙水压力之和的1.2倍;精度不宜低于0.5%F·S，分辨率不宜低于0.2%F·S。孔隙水压力计埋设可采用压入法、钻孔法等。地下水位监测地下水位监测宜采通过孔内设置水位管，采用水位计等方法进行测量。地下水位监测精度不宜低于10mm。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每根钢筋的受力。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。设备技术基坑监测仪器设备及技术措施5.1仪器设备本项目投入仪器设备见表5-1:表5-1使用仪器设备一览表序号仪器名称数量精度1苏州一光DS05水准仪1台≤0.5mm2南方NTS-350全站仪1台5mm+3ppm、±2"3测读计1台4铟钢水准标尺2把±0.02mm5测斜仪1台±0.1mm6水位计1台±1mm7卡尺1把±1mm8办公电脑1台9打印机1台5.2监测精度在监测工作中，监测精度应满以下要求:1.高程采用水准测量，进行闭合路线或往返观测:按照要求水准每站观测高程中误差为+0.5mm，每月对水准每站进行检测，检测结果中误差均小于+0.2mm。水准附合路线，其附合差为±1.0√Nmm(N为测站数)。2.基坑围护桩体测斜误差≤0.5mm。3.平面位移监测误差≤1mm。4.根据要求水准仪"i"角不大于6秒;所以我们每月对水准仪进行"i"角检测，控制"i"角在6秒内。5.3质量保证措施1.认真执行我公司ISO9001质量保证体系文件。2.对参与本工程的人员进行详细技术和质量交底，明确各监测人员职责。3.经常和业主、监理、施工方联系，提供监测资料，及时将情况反馈到各方面。4.对投入使用的仪器定期检校，确保采集的数据真实、可靠。5.积极主动保护监测点。基本要求1.基坑监测应由委托方委托具备相应资质的第三方承担。2.基坑围护设计单位及相关单位应提出监测技术要求。3.监测单位监测前应在现场踏勘和收集相关资料基础上，依据委托方和相关单位提出的监测要求和规范、规程规定编制详细的基坑监测方案，监测方案须在本单位审批的基础上报委托方及相关单位认可后方可实施。4.基坑工程在开挖和支撑施工过程中的力学效应是从各个侧面同时展现出来的，在诸如围护结构变形和内力、地层移动和地表沉降等物理量之间存在着内在的紧密联系，因此监测方案设计时应充分考虑各项监测内容间监测结果的互相印证、互相检验，从而对监测结果有全面正确的把握。5.监测数据必须是可靠真实的，数据的可靠性由测试元件安装或埋设的可靠性、监测仪器的精度、可靠性以及监测人员的素质来保证。监测数据真实性要求所有数据必须以原始记录为依据，原始记录任何人不得更改、删除。6.监测数据必须是及时的，监测数据需在现场及时计算处理，计算有问题可及时复测，尽量做到当天报表当天出。因为基坑开挖是一个动态的施工过程，只有保证及时监测，才能有利于及时发现隐患，及时采取措施。7.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，埋设水土压力监测元件、测斜管和分层沉降管时的回填土应注意与土介质的匹配。8.对重要的监测项目，应按照工程具体情况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。但目前对警戒值的确定还缺乏统一的定量化指标和判别准则，这在一定程度上限制和削弱了报警的有效性。9.基坑监测应整理完整的监测记录表、数据报表、形象的图表和曲线，监测结束后整理出监测报告。等级划分上海工程建设规范《基坑工程施工监测规程》DG-TJ08-2001-2006对基坑工程监测进行等级划分。《规程》规定基坑工程监测等级根据基坑工程安全等级、周边环境等级和地基复杂程度划分为四级。《规程》中表3.2.2、表3.2.3、表3.2.4和表3.2.5分别列出了基坑工程安全等级、周边环境等级、地基复杂程度和基坑工程监测等级划分标准。布点方法：水平监测点的布设土建施工基坑形状大多数为长方形和不规则基坑，为确保按照《建筑物变形测量规程》的二级精度进行水平位移观测视线长度≤300m，在基坑周边相对稳定的区域内布设2-4个工作基点，因基坑拐角处变形最小，工作基点墩位置一般布置在基坑拐角处;根据设计确定的支护结构桩(墙)顶水平位移点的位置和数量，在基坑支护结构的冠粱顶上布设观测点，观测点采用埋设观测墩的形式;在建立好工作基点墩后，将仪器架设在工作基点墩上，沿基坑边布设观测墩，观测点位置必须选择在通视处，要避开基坑边的安全栏杆等影响视线的物体。一般情况下观测点距离基坑300㎜比较合适。水平位移检测方法主要有五点1、基坑水平位移监测可采用小角度法和极坐标法进行水平位移观测。对工作基点的稳定性宜采用前方交会、导线测量和后方交会法观测。2、在基坑变形监测中，对于基坑的位移变化量，利用极坐标法进行基坑水平位移监测，一般选择基坑长边为X轴，垂直基坑长边为Y轴。3、小角度法主要用于基坑水平位移变形点的观测。小角度法必须设置观测墩，采用强制对中方式。4、前方交会观测法，尽量选择较远的稳固目标作为定向点，测站点与定向点之间的距离要求一般不小于交会边的长度，观测点应埋设在适合不同方向观测的位置。5、导线测量法主要用于基坑周边建筑物、构筑物密集,对工作基点稳定性检查用前方交会法和后方交会法都难以实现的情况下,通过导线测定工作基点的稳定性。二、沉降监测沉降监测点布设在基坑外相对稳定且不受施工影响的地点埋设基点3个，利用这3个基点相互检核其稳定性;支撑立柱沉降监测点设置:在支撑立柱的顶部焊接符合要求的钢制加工件;周边建(构)筑物沉降监测点设置:在建筑物或构筑物的拐角处,离地面20㎝，且避开雨水管、窗台线、电路开关等有碍设标与观测的障碍物，并应视立尺需要离开墙(柱)面一定距离;周边土体沉降监测点:沉降观测点应埋设原状土层中，加设保护装置，沉降观测点稳定后，方可进行初始观测和一般观测。沉降监测方法主要有四点1、沉降监测工作基点埋设后根据监测点的分布情况，首先沿监测点规划一条水准线路，采用闭合水准路线，观测时应满足变形监测路线固定、仪器固定、人员固定的“三定”要求。2、依据水准控制线路，观测周围的各建(构)筑物沉降点、支撑立柱沉降点、采用闭合水准线路测量各沉降点高程。建筑物沉降点观测时，各观测也可采用支点观测，但支点不得超过2站，且支点观测必须进行两次观测。为保证高程基点的可靠性，每次观测前应对基准点进行检测，并作出分析判断，以保证观测成果的可靠性。3、监测系统对监测原始数据进行数据改正、平差计算、生成监测报表和变形曲线图、计算各点的高程及沉降量、累计沉降量。4、建筑物倾斜观测的方法是通过测量建筑物基础相对沉陷的方法来确定建筑物的倾斜，利用沉降观测数据进行建筑物倾斜计算。三、测斜监测测斜管埋设测斜管宜选在变形大或危险的位置埋设，一般在基坑的中部。测斜管埋设的方法有三种:钻孔埋设、绑扎埋设、预制埋设。1)钻孔埋设:钻孔埋设主要用于围护桩、连续墙已经完成的情况和土层钻孔测斜。钻孔孔径应略大于测斜管外经，孔深要求穿出结构体3~8米，根据地质条件确定钻孔深度。测斜管与钻孔之间的空隙回填细沙或水泥与膨润土拌合的灰浆。埋设就位的测斜管必须保证有一对凹槽与基坑边沿垂直。2)绑扎埋设:通过直接绑扎或设置抱箍将测斜管固定在钢筋笼上，绑扎间距不宜大于1.5米。测斜管与钢筋笼的绑扎必须牢靠，以防浇筑混凝土时测斜管脱落。同时必须注意测斜管的纵向扭转，防止测斜仪探头被导槽卡住。3)预制埋设:主要用于打入式预制桩的测试。在预制排桩时将测斜管置入桩体钢筋笼内，应进行局部保护防止沉桩时捶击对测斜管的破坏。测斜方法有两点1、测斜观测分为正测与反测，观测时先进行正测，然后进行反测。一般每0.5米读数一次，测斜探头放入测斜管底部应等候5分钟待探头适应管内水温后读数，应注意仪器探头和电缆线的密封性，防止进水。2、测斜观测时每0.5米标记读数点一定要卡在相同的位置，电压值稳定后才能读数，确保读数的准确性。四、维护体系内力监测主要包括:主要包括支撑内力、锚杆拉力、围护墙内力、围檩内力、立柱内力等。对设置内支撑的基坑工程，一般选择部分典型支撑进行轴力监测，以掌握支撑系统的受力情况;钢筋混凝土支撑其内力和轴力通常是测定构件受力钢筋的应力然后根据钢筋与混凝土的共同受力状态下变形协调条件计算得到，钢筋应力一般通过在构件受力钢筋上串联钢筋应力传感器予以测定。轴力计可直接监测支撑轴力，表面应变计则是通过量测到的应变再计算支撑轴力，钢筋应力计则通过钢筋和混凝土应变协调的假定来换算支撑轴力。传感器的安装应注意以下几点1、焊接法连接将钢筋插入预留孔内，端头焊接均匀，焊接时采用冷却措施，以防温度过高损坏电磁线圈和改变钢弦性能。2、螺纹连接，把钢筋螺纹端与传感器连接，拧紧前在螺纹部位涂一层环氧树脂胶，以防螺纹间隙影响应力传递。五、孔隙水压力监测主要用于:主要用于堆载预压的施工速率控制、沉桩施工及基坑开挖等施工项目中。静态孔隙水压力监测相当于水位监测。潜水层的静态孔隙水压力测出的是孔隙水压力计上方的水头压力，可以通过换算计算出水位高度。结合土压力监测，量测结果可应用于固结度计算及进行土体有效应力分析，作为土体稳定计算的依据。不同深度孔隙水压力监测可以为围护墙后水、土压力分算提供设计依据。孔隙水压力计安装孔隙水压力计埋设是一项技术性很强的工作，一孔内埋设多个孔隙水压力计时，压力计间隔不应小于1m，并作好各元件间的封闭隔离措施。埋设顺序为①钻孔到设计深度;②放入第一个孔隙水压力计，观测段内应回填透水填料，再用膨润土球隔离;③回填膨润土泥球至第二个孔隙水压力计位置以上0.5m;④放入第二个孔隙水压力计至要求深度，回填透水填料;⑤回填膨润土泥球…，以此反复，直到最后一个;⑥回填封孔。注意事项:1、孔隙水压力计应按测试量程选择，上限可取静水压力与超孔隙水压力之和的1.2倍。2、采用钻孔法施工时，原则上不得采用泥浆护壁工艺成孔。如因地质条件差不得不采用泥浆护壁时，在钻孔完成之后，需要清孔至泥浆全部清洗为止。然后在孔底填入净砂，将孔隙水压力计送至设计标高后，再在周围回填约0.5m高的净砂作为滤层。3、在地层的分界处附近埋设孔隙水压力计时应十分谨慎，滤层不得穿过隔水层，避免上下层水压力的贯通。4、在安装孔隙水压力计过程中，始终要跟踪监测孔隙水压力计频率，看是否正常，如果频率有异常变化，要及时收回孔隙水压力计，检查导线是否受损。5、孔隙水压力计埋设后应量测孔隙水压力初始值，且连续量测一周，取三次测定稳定值的平均值作为初始值。6、当一孔内埋设多个孔隙水压力计时，压力计间隔不应小于1m，并作好各元件间的封闭隔离措施。六、土压力监测主要用于:基坑工程土压力监测主要用于量测围护结构内、外侧的土压力。用土压力盒进行量测时，主要是针对法向的总应力。结合孔隙水压力监测，可以进行土体有效应力分析，作为土体稳定计算的依据。不同深度土压力的监测可以为围护墙后水、土压力分算提供设计依据。量测所获得的土压力可能为土中压力和土体结构间接触压力。土压力计安装1、钻孔法钻孔法是通过钻孔和特制的安装架将土压力计埋入土体内。具体步骤如下:①先将土压力盒固定在安装架内;②钻孔到设计深度以上0.5m-1.0m;放入带土压力盒的安装架，逐段连接安装架，土压力盒导线通过安装架引到地面。然后通过安装架将土压力盒送到设计标高;③回填封孔。2、挂布法挂布法用于量测土体与围护结构间接触压力。具体步骤如下:①先用帆布制作一幅挂布，在挂布上缝有安放土压力盒的布袋，布袋位置按设计深度确定;②将挂布绑在钢筋笼外侧，并将带有压力囊的土压力盒放入布袋内，压力囊朝外，导线固定在挂布上引至围护结构顶部;③放置土压力计的挂布随钢筋笼一起吊入槽(孔)内;④混凝土浇筑时，挂布将受到流态混凝土侧向推力而与槽壁土体紧密接触3、注意事项:1)土压力计应按测试量程选择，上限可取预计最大量程的1.5倍。2)压力盒固定在安装架时，压力盒侧向的固定螺丝不能拧得太紧，以免造成压力盒内钢弦松弛。3)压力盒沉放过程中，始终要跟踪监测土压力盒频率，看是否正常，如果频率有异常变化，要及时收回，检查导线是否受损。4)压力盒沉放到位施压前，到检查压力盒是否垂直，压力盒面的方向是否与被测土压力的方向垂直。5)采用挂布法安装时，由于土压力盒挂在钢筋笼外侧，因此在钢笼下槽过程