广东粤信建设工程质量安全检测有限公司
摘要: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。本文结合工程实例,提出了深基坑监测的基本要求和施测方法,确保施工质量及基坑周边的安全。
关键词:基坑变形;监测
引 言
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、其它应监测的对象。
一、基坑监测项目内容
(1)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。
(2)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。
(3)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。
(4)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。
(5)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。
(6)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。
(7)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
(8)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。
(9)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。
(10)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。
二、基坑变形监测措施的实施
1.监测点的布置及仪器的埋设
监测点的布置范围为基坑降水及土体开挖的影响区域,三倍的基坑深度,且布设合理才能经济有效。在确定测点布设前,必须知道基坑位置的地质情况和基坑的围护设计方案,再根据以往的经验和理论的预测来考虑测点的布设范围和密度。原则上,能预埋的监测点应在工程开工前埋设完成,并保证有一定的稳定期,在工程正式开工前,各项静态的初始值应测取完毕。沉降、位移的观测点应直接安装在被监测的物体上。
2.施工期间的巡查
基坑施工期间,每天应有监测经验的专人巡查,巡视检查的主要内容有支护结构的情况,施工工况,周边环境有无变化,监测设施的保护等。如果基坑周边环境发生明显变化,应及时加密观测,提供监测数据,监测设施一旦遭受损毁,将中断监测信息,给基坑工程带来负面影响,因此应及时与施工单位沟通,加强对监测点的保护,一旦破坏,应及时采取补救措施,确保监测工作正常进行。
3.垂直位移监测
以首级控制网中两点作为起屹点,将垂直位移监测点纳入测量线路作为转折点组成二等附和水准路线。初始数据取前两次测量数据平均值(也可短时间内多次测量取平均),前次数据减去后次数据为单次变形量,初始数据减去末次数据为累计变形量。
4.围护桩深层水平位移监测
测斜管的埋设:测斜管规格为长度2m、内径64mm,将测斜管用连接套筒逐节连接在一起。连接时导向槽严格对准,不得偏离。接口处防水胶布包扎,以防泥浆或污水从接头中渗入管内。然后将测斜管固定在钢筋笼里,随钢筋笼一起进入桩孔。方向的要求:管子内壁的上有两对凹槽,互成90°,需要使其中的一对凹槽垂直于基坑方向,测斜管管口可低于地面高度,上方设立保护盖。开挖前的测试2次以上取其平均值作为初始值。将探头导轮滑入所测位移方向的槽口放至指定区域。在指定区域停留几分钟,以便使探头与管内温度一致,减少误差产生、显示仪读数稳定后开始监测。按测量数据线上的刻度分划,逐级提升。每隔0.5米采集数据一次。单次测量完毕将探头旋转180°,再按上述方法测量一次。两次测量结果取平均值,消除仪器本身的误差。
5.水位监测
基坑开挖中,降水、止水工程是重中之重,如果水位失衡将给工程带来严重后果,如管涌、塌方等。加强基坑内外及周边范围内的水位观测,对控制水位减轻基坑工程的环境影响具有适逢重要的意义。在基坑内外设置水位观察井利用电子水位量测仪对水位进行动态监测,数据统计整理并绘制水位曲线,综合分析地下水位的分布状态,为降水工程提供有效的数据参考。
结语
当前,基坑监测与基坑设计、施工同被列为基坑工程质量保证的三大基本要素,并且《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497-2009)强制规定:开挖深度大于5m或小于5m但现场地质情况和周边环境较复杂基坑工程以及需要监测的基坑工程应实施基坑工程监测。基坑工程发生重大事故前都会有相应的预兆,笔者认为准确有效的监测及报警,完全能将这些基坑事故消灭在萌芽阶段,达到确保人民生命财产安全的目的。
参考文献:
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部..建筑基坑工程监测技术规范(GB50497-2009)[S]..2009.
[2]建筑施工手册编委会..建筑施工手册(第5版)[M]..北京:中国建筑工业出版社,2012.