基坑与桥梁监测

基坑与桥梁变形监测测量工程与装备系建筑基坑：为进行建筑物(包括构筑物)基础与地下室的施工所开挖的地面以下空间。1.建筑基坑近年来，为提高城市土地空间的利用率，以及满足高层建筑抗震抗风的结构要求，我国的基坑工程在总体数量、平面尺寸、开挖深度等方便都得到了快速发展。在许多较大型的建筑中，地下室由一层发展到多层，基坑开挖深度从地表下5m-6m发展到20m以上，此外，在城市地铁、河流污水处理等工程中，基坑工程也占了相当的比例。例如：上海静安区最大的标志性工程——嘉里中心南塔楼，地下室共为4层结构，开挖深度达31.5米。1.建筑基坑1.建筑基坑按照《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002，将基坑分为3个级别：1.符合下列情况之一，为一级基坑：重要工程或支护结构做主体结构的一部分；开挖深度大于10m;与临近建筑物，重要设施的距离在开挖深度以内的基坑；基坑范围内有历史文物、近代优秀建筑、重要管线等需严加保护的基坑。2.

三级基坑为开挖深度小于7m，且周围环境无特别要求时的基坑。3.

除一级和三级外的基坑属二级基坑。1.建筑基坑基坑在开挖过程中，开挖区的自然状态发生了变化，基坑内外的土体也由原来静止的土压力状态向被动和主动的土压力状态转变。应力状态的改变首先引起基坑支护结构承受荷载而内力发生改变，其次引起坑内土体隆起、基坑支护结构及其周围土体的侧向位移和沉降，如果内力和变形的量值超过允许的范围，将导致基坑的失稳甚至破坏。目前的基坑工程主要集中在城市，基坑周围有较多的地上和地下建构筑物，地上的建构筑物相当于庞大的集中荷载，加剧基坑内外土体的变形，土体的过大变形又促使地上和地下建构筑物产生较大的变形甚至破坏，如地上建构筑物的倾斜、裂缝和地下管线的破裂等。2.建筑基坑监测的意义2008年11月15日下午，杭州地铁施工工地发生大面积地面塌陷事故，造成21人死亡的惨剧。2005年，广州市海珠城广场施工工地发生一起基坑坍塌事故，造成3人死亡、8人受伤。2.建筑基坑监测的意义（1）保证基坑支护结构和邻近建筑物的安全；（2）验证设计所采取的各种假设和参数，并进行及时的修正和完善；（3）不断积累工程经验，提高基坑工程设计和施工的水平。

基坑监测的目的2.建筑基坑监测的意义（1）时效性:测量结果是动态变化的，监测需随时进行，通常1-7天1次或更频繁。（2）高精度:由变形速度可能在0.1毫米/天以内。（3）等精度:基坑监测只需要测得相对变化值。使用相同仪器，相同位置由同一观测者按相同测量方案施测。

基坑监测的特点3.建筑基坑监测的特点4.基坑监测的内容与基本要求基坑工程施工监测的对象主要为围护结构和周围环境两大部分；围护结构包括围护桩墙、水平支撑、围檩和圈梁、立柱、坑底土层和坑内地下水等；周围环境包括周围土层、地下管线、周围建筑和坑外地下水等；各个监测对象包含不同的监测内容，需要使用相应的监测仪器和仪表。监测内容:巡视和仪器监测序号监测对象监测内容监测仪器和仪表（一）围护结构1围护桩墙桩墙顶水平位移与沉降全站仪、水准仪等桩墙深层位移测斜仪等桩墙内力钢筋应力传感器、频率仪等桩墙水土压力压力盒、孔隙水压力探头、频率仪等2水平支撑轴力钢筋应力传感器、位移计、频率仪等3围檩、圈梁内力钢筋应力传感器、频率仪等水平位移全站仪等4立柱沉降水准仪等5坑底土层隆起水准仪等6坑内地下水水位监测井、孔隙水压力探头、频率仪等4.基坑监测的内容与基本要求（二）周围环境7周围土层分层沉降分层沉降仪、频率仪等水平位移全站仪等8地下管线沉降水准仪等水平位移全站仪等9周围建筑沉降水准仪等倾斜全站仪等裂缝裂缝监测仪等10坑外地下水水位监测井、孔隙水压力探头、频率仪等分层水压孔隙水压力探头、频率仪等4.基坑监测的内容与基本要求（1）围护桩墙顶水平位移监测水平位移监测方法有极坐标法、前方交会法、视准线法等多种，由于全站仪的普及及应用，目前也可以采用全站仪坐标测量功能直接测定测点的坐标，并通过测点的坐标计算相邻周期的位移量和累积位移量。4.基坑监测的内容与基本要求高精度全站仪自由设站法4.基坑监测的内容与基本要求（1）围护桩墙顶水平位移监测基坑开挖前，测点坐标应至少连续观测2次，取无明显差异结果的平均值作为坐标初始值。为了充分描述基坑的变形情况，便于施工监理和施工单位的理解和把握，位移的方向一般确定为基坑的纵横轴线方向。4.基坑监测的内容与基本要求（1）围护桩墙顶水平位移监测一般采用精密水准测量方法。在一个测区内，应设置3个以上基准点，基准点要设置在距离基坑开挖深度5倍距离之外稳定的地方。测量时，一般自工作基点经过各个监测点形成一条或多条闭合路线，如果特殊点位只能采用支水准路线进行监测，应进行往返测量，往返高差之差也应满足精密水准测量相应的观测要求。（2）围护桩墙顶沉降监测4.基坑监测的内容与基本要求（3）深层水平位移监测深层水平位移指基坑围护桩墙和土体在不同深度上的水平位移，通常采用测斜仪测量。测斜仪由测斜管、测斜探头、连接电缆和测读仪组成。测斜管一般在基坑开挖前埋设于围护桩墙和土体内，根据其制造材料可分为塑料（PVC）和铝合金两种；

规范要求：当测斜管埋设在围护墙体内，测斜管长度不宜小于围护墙的深度；当测斜管埋设在土体中，测斜管长度不宜小于基坑开挖深度的1.5倍，并应大于围护墙的深度。以测斜管底为固定起算点时，管底应嵌入到稳定的土体中。4.基坑监测的内容与基本要求深层水平位移监测点的点位与数量根据设计和工程需要确定。一般来说，基坑的短边中间部位应布设一个监测点，长边上应每隔30m左右布设一个监测点。监测深度一般与围护桩墙深度一致，深度方向的测点间距一般取0.5-1.0m。4.基坑监测的内容与基本要求（3）深层水平位移监测（4）土体分层沉降监测土体分层沉降是指地表以下不同深度处土层内点的沉降或隆起，通常用磁性分层沉降仪结合水准测量方法测量。4.基坑监测的内容与基本要求土体分层沉降监测的初始值应在分层竖向位移标埋设稳定后量测，稳定时间不应少于1周并获得稳定的初始值；监测精度不宜低于1.5mm。每次测量应重复进行2次并取其平均值作为测量结果，2次读数较差应不大于1.5mm。采用分层沉降仪法监测时，每次监测均应测定管口高程的变化，并换算出测管内各监测点的高程4.基坑监测的内容与基本要求（4）土体分层沉降监测（5）基坑回弹监测基坑开挖后，由于卸除地基土自重，引起基坑底面及坑外一定范围内土体相对于开挖前的回弹变形，称基坑回弹。当建筑物荷载加上去以后，回弹量会逐渐消失。如果我们不知道回弹量有多大，则可能把坑底“超挖”，其后果要消耗大量的建筑材料来抵偿这部分超挖量，或者建筑物将低于原设计标高。基坑回弹测量的要点在于在基坑开挖之前先测得坑底土层的高程。待基坑挖到设计深度以后复测该土层的高程。两高程之差即基坑回弹量。

4.基坑监测的内容与基本要求（5）基坑回弹监测基坑回弹可采用回弹监测标和深层沉降标进行监测，如果进行分层沉降监测，当分层沉降环埋设于基坑开挖面以下时，监测到的土层隆起也相当于基坑回弹量。4.基坑监测的内容与基本要求4.基坑监测的内容与基本要求（5）基坑回弹监测基坑回弹监测点根据基坑形状及地质条件布设，以最少的点数测出所需各纵横面回弹量为原则，可利用回弹变形的近似对称特性布点。基坑中央和距离坑底边缘约1/4坑底宽度处应布点，方形、圆形基坑可按单向对称布点，矩形基坑可按纵横向对称布点，复合矩形基坑可多向布点。4.基坑监测的内容与基本要求（6）支挡结构内力监测支护结构可根据条件，选用排桩、地下连续墙、水泥土墙、逆作拱墙、土钉墙、原状土放坡或采用上述型式的组合。4.基坑监测的内容与基本要求（6）支挡结构内力监测采用钢筋混凝土材料制作的基坑支挡构件，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，根据钢筋与混凝土的变形协调原理进行计算。4.基坑监测的内容与基本要求（7）周围环境监测周围环境主要指基坑开挖3倍深度范围内的建构筑物和管线，主要为沉降监测。建构筑物测点主要布设在墙角、柱身等特征部位，能充分反映建筑物各部分的不均匀沉降。管线上测点的布设要考虑其重要性和变形的敏感性，如上水管承接式接头应按2-3节度布设1个监测点，有弯头和丁字形接头处应布设监测点。4.基坑监测的内容与基本要求监测内容的确定对一个具体的基坑工程，监测内容应根据具体情况而定，主要取决于工程的设计要求、地质条件、规模大小、周围环境以及建设单位的要求等。国家行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99规定的基坑侧壁安全等级，以及据此等级确定的监测内容：基坑工程安全等级及监测内容监测内容安全等级一级二级三级支护结构水平位移●●●周围建筑物及地下管线变形●●○地下水位●●○桩墙内力●○

锚杆拉力●○

支撑轴力●○

立柱变形●○

土体分层沉降●○

支护结构侧向压力

●应测；○宜测；

可测。4.基坑监测的内容与基本要求基坑监测的频率基坑工程监测频率的确定应以能系统反映监测对象所测项目的重要变化过程而又不遗漏其变化时刻为原则。基坑工程监测工作应贯穿于基坑工程和地下工程施工全过程。监测工作应从基坑工程施工前开始，直至地下工程完成为止。对有特殊要求的基坑周边环境的监测应根据需要延续至变形趋于稳定后才能结束。监测项目的监测频率应综合考虑基坑类别、基坑及地下工程的不同施工阶段以及周边环境、自然条件的变化和当地经验而确定。当监测值相对稳定时，可适当降低监测频率。4.基坑监测的内容与基本要求基坑监测的频率基坑类别施工进程基坑设计深度≤5m5～10m10～15m＞15m一级开挖深度（m）≤51次/1d1次/2d1次/2d1次/2d5～101次/1d1次/1d1次/1d＞102次/1d2次/1d底板浇筑后时间（d）≤71次/1d1次/1d2次/1d2次/1d7～141次/3d1次/2d1次/1d1次/1d14～281次/5d1次/3d1次/2d1次/1d＞281次/7d1次/5d1次/3d1次/3d二级开挖深度（m）≤51次/2d1次/2d5～101次/1d底板浇筑后时间（d）≤71次/2d1次/2d7～141次/3d1次/3d14～281次/7d1次/5d＞281次/10d1次/10d安全等级一级二级三级破坏程度很严重严重不严重工程复杂程度基坑深度（m）>149~14<9地下水埋深（m）<22~5>5软土层厚度（m）>52~5<2基坑与周围建筑边缘净距（m）<0.5h0.5~1.0h>1.0h监控内容监控值设计值监控值设计值墙顶位移（mm）30506080宜按二级标准控制，当环境条件许可时可适当放宽墙体最大位移（mm）608090120地面最大沉降（mm）305060100最大差异沉降（mm）6/100012/1000变形允许值桥梁变形监测3.桥梁变形监测的内容桥梁一般由上部结构、下部结构和附属构造物组成，上部指主要承重结构和桥面系；下部结构包括桥台、桥墩和基础；附属构造物则指桥头搭板、锥形护坡、护岸、导流工程等。按形式和构造主要分为梁式桥、拱式桥、桁架桥、悬索桥、斜拉桥按建筑材料分类可分为木桥、索桥、钢桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、混合桥等按跨径分类：特大桥:桥梁总长L≥500m。大桥:100m≤L＜500m。中桥:30m＜L＜100m。小桥:8m≤L≤30m。涵洞:L＜8m3.桥梁变形监测的内容悬索桥亦称吊桥，主要承力部分是桥两端的两根塔架，在这两根塔架间的悬索拉住桥的桥面。为了保障悬索桥的稳定性，两根塔架外的另一面也有悬索，这些悬索保障塔架本身受的力是垂直向下的。这些悬索连接到桥两端埋在地里的锚锭中。有些悬索桥的塔架外还有两个小一些的桥面，它们可以由小一些的悬索拉住，或由主索拉住。3.桥梁变形监测的内容香港的青马大桥是全球最长的公路铁路两用悬索桥，连接青衣北部至马湾和大屿山，全球第7长的悬索吊桥。桥身总长度2,200米，主跨长度1,377米，离海面高62米，桥塔高度则为206米。大桥采用双层设计，桥的露天上层为快速公路，有