土木工程变形测量.ppt

土木工程测量CivilEngineeringSurvey 授课陈哲 第十三章土木工程变形测量 13 1概述 13 1 1变形测量的意义工程结构物在施工过程和施工完成后 由于其改变了建筑地基的应力状态 地基的变形不可避免 另外 由于工程结构物从施工开始就承受各种外部作用 重力 风力 温度变化等等 相互交叉的复杂影响 其弹塑性变形也不可避免 工程变形测量的意义在于严密监测结构物的变形幅度和速度 并依据工程力学和结构工程的相关知识 对变形产生的影响做出正确评价 以确保结构物正常工作 历史上 由于没有对工程结构物及时进行变形测量 造成重大损失的例子不计其数 1963年意大利的Vajaut拱坝 高266m 发生大滑坡 在7min之内就毁灭了一座城市及周围的几个小镇 造成3000人死亡 相反 1984年前后 我国对长江三峡滑坡体进行了长期的变形测量 并成功预报了滑坡的发生 使滑坡体上居民能够及时撤离 挽救了11000人的生命 在建筑工程中 结构的变形测量结果是进行安全鉴定 确定危险房屋的基本依据 除了上述实际意义外 变形测量还是验证现行变形计算理论 发展切合实际的结构分析与设计理论的根本途径 工程变形测量就是利用观测结果 研究工程结构物的变形规律 以达到监测建筑物安全 验证工程设计理论和检验施工质量的目的 对变形测量取得的数据进行整理 加工和分析 做出变形预报 这是变形测量中数据处理的任务 数据处理工作包括 观测数据的检验和质量评定 变形的几何分析 即对结构物空间状态变化做出几何描述 包括变形值的大小和方向 变形的物理解释 即对变形原因做出合理判断 并对变形的发展做出预报 为施工决策提供技术支持 由此可见 变形测量的根本目的就是获是结构物变形的空间状态和时间特性 进而反演结构的质量 刚度分布 确定结构物的工作状态 为结构物的施工 运营提供健康状态评价 变形测量的主要内容包括沉降观测 位移观测 挠度观测 裂缝观测和振动观测等 每一种建筑物的观测内容 应根据建筑物的具体情况和实际要求综合确定测量项目 变形测量方法与测量仪器的发展密切相关 目前 GPS定位技术已经在区域性变形观测和大型工程变形监测中应用 并具有实时 连续 自动监测的优点 甚至与远程数据传输相结合 实现监测与决策智能化 13 1 2 变形测量的一般规定 建筑变形测量的等级划分及其精度要求应符合下表的规定 表中观测点测站高差中误差 系指几何水准测量测站高差中误差或静力水准测量相邻观测点相对高差中误差 观测点坐标中误差 系指观测点相对测站点 如工作基点等 的坐标中误差 坐标差中误差以及等价的观测点相对基准线的偏差值中误差 建筑物 或构件 相对底部固定点的水平位移分量中误差 对一个实际工程 变形测量的精度等级应根据各类建 构 筑物的变形允许值的规定 见表 按以下原则确定 1 绝对沉降 如沉降量 平均沉降量等 的观测中误差 对于特高精度要求的工程可按地基条件 结合经验与分析具体确定 对于其他精度要求的工程 可按低 中 高压缩性地基土的类别 分别选 0 5mm 1 0mm 2 5mm 2 相对沉降 如沉降差 基础倾斜 局部倾斜等 局部地基沉降 如基坑回弹 地基土分层沉降等 以及膨胀土地基变形等的观测中误差 均不应超过其变形允许值的1 20 3 建筑物整体性变形 如工程设施的整体垂直挠曲等 的观测中误差 不应超过允许垂直偏差的1 10 4 结构段变形 如平置构件挠度等 的观测中误差 不应超过变形允许值的1 6 5 对于科研项目变形量的观测中误差 可视所需提高观测精度的程度 将上列各项观测中误差乘以1 5 1 2系数后采用 测量工作开始前 应根据变形类型 测量目的 任务要求以及测区条件进行施测方案设计 重大工程或具有重要科研价值的项目 尚应进行监测网的优化设计 施测方案应经实地勘选 多方案精度估算和技术经济分析比较后择优选取 13 2工程沉降观测 在荷载影响下 建筑基础下土层的压缩是逐步实现的 因此 基础的沉降量亦是逐渐增加的 一般认为 建筑在砂土类土层上的建筑物 其沉降在施工期间已完成大部分 而建筑在粘土类土层上的建筑物 其沉降在施工期间只完成了一部分 右图为不同类土层上建筑物沉降过程的典型曲线 由图可知 对于砂性土层上的建筑 基础的沉降过程可分为四个阶段 第一阶段是在施工期间 随着地基上荷载的增加 沉降速度很大 年沉降量达20 70mm 到第二阶段 沉降速度就显著地变慢 年沉降量大约为20mm 第三阶段为平稳下沉阶段 其速度大约为每年1 2mm 第四阶段沉降曲线几乎是水平的 也就是说到了沉降停止的阶段 相反 粘性土地基上的建筑物 其沉降会有一个快速发展 逐渐收敛的缓慢过程 因此 变形监测应贯串整个兴建工程建筑物的全过程 即建筑之前 之中及运营期间 中华人民共和国行业标准 建筑变形测量规程JGJ T8 97 规定 建筑物使用阶段的观测次数 应视地基土类型和沉降速度大小而定 除有特殊要求者外 一般情况下 可在第一年观测3 4次 第二年观测2 3次 第三年后每年1次 直至稳定为止 观测期限一般不少于如下规定 砂土地基2年 膨胀土地基3年 粘土地基5年 软土地基10年 沉降是否进入稳定阶段 应由沉降量与时间关系曲线判定 一般观测工程 若沉降速度小于0 01 0 04mm d 可认为已进入稳定阶段 具体取值宜根据各地区地基土的压缩性确定 13 2 1网点布设 工程沉降观测控制网的布设应符合下列要求 1 每一测区的水准基点不应少于3个 对于小测区 当确认点位稳定可靠时可少于3个 但连同工作基点不得少于3个 水准基点的标石 应埋设在基岩层或原状土层中 在建筑区内 点位与邻近建筑物的距离应大于建筑物基础最大宽度的2倍 其标石埋深应大于邻近建筑物基础的深度 2 工作基点与联系点布设的位置应视构网需要确定 作为工作基点的水准点位置与邻近建筑物的距离不得小于建筑物基础深度的1 5 2 0倍 工作基点与联系点也可在稳定的永久性建筑物墙体或基础上设置 3 各类水准点应避开交通干道 地下管线 仓库堆栈 水源地 河岸 松软填土 滑坡地段 机器振动区以及其他能使标石 标志易遭腐蚀和破坏的地点 水准基点的标石 可根据点位所在处的不同地质条件选埋岩层水准基点标石 深埋双金属管水准基点标石 深埋钢管水准基点标石或混凝土基本水准标石 工作基点的标石 可按点位的不同要求选埋浅埋钢管水准标石 混凝土普通水准标石或墙脚 墙上水准标志等 高程控制点标石的型式 可按 中华人民共和国行业标准 建筑变形测量规程JGJ T8 97 附录A执行 沉降观测点的布置 应以能全面反映建筑物地基变形特征并结合地质情况及建筑结构特点确定 点位宜选设在下列位置 1 建筑物的四角 大转角处及沿外墙每10 15m处或每隔2 3根柱基上 2 高低层建筑物 新旧建筑物 纵横墙等交接处的两侧 3 建筑物裂缝和沉降缝两侧 基础埋深相差悬殊处 人工地基与天然地基接壤处 不同结构的分界处及填挖方分界处 4 宽度大于等于15m或小于15m而地质复杂以及膨胀土地区的建筑物承重内隔墙中部设内墙点 在室内地面中心及四周设地面点 5 邻近堆置重物处 受振动有显著影响的部位及基础下的暗沟处 6 框架结构建筑物的每个或部分柱基上或沿纵横轴线设点 7 片筏基础 箱型基础底板或接近基础的结构部分之四角处及其中部位置 8 重型设备基础和动力设备基础的四角 基础型式或埋深改变处以及地质条件变化处两侧 9 电视塔 烟囱 水塔 油罐 炼油塔 高炉等高耸构筑物 沿周边在与基础轴线相交的对称位置上布点 点数不少于4个 沉降观测的标志 可根据不同的建筑结构类型和建筑材料 采用墙 柱 标志 基础标志和隐蔽式标志 用于宾馆等高级建筑物 等型式 各类标志的立尺部位应加工成半球形或有明显的突出点 并涂上防腐剂 标志的埋设位置应避开如雨水管 窗台线 暖气片 暖水管 电器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 面和地面一定距离 一般地 墙 柱上的沉降监测点可按下图所示的形式设置 墙角沉降监测点作法 变形缝两侧沉降监测点作法 13 2 2主要技术要求 对特级 一级沉降观测 应使用DSZ05或DS05型水准仪 因瓦合金标尺 按光学测微法观测 对二级沉降观测 应使用DSl或DS05型水准仪 因瓦合金标尺 按光学测微法观测 对三级沉降观测 可使用DS3型仪器 区格式木质标尺 按中丝读数法观测 亦可使用DSl DS05型仪器 因瓦合金标尺 按光学测微法观测 各等级变形观测的技术要求应符合表1 2的有关规定 表2中n为测站数 13 2 3监测频率 沉降观测的周期和观测时间 可按下列要求并结合具体情况确定 1 建筑物施工阶段的观测 应随施工进度及时进行 一般建筑 可在基础完工后或地下室施工完成后开始观测 大型 高层建筑 可在基础垫层或基础底部完成后开始观测 观测次数与间隔时间应视地基与加荷情况而定 民用建筑可每加高1 5层观测一次 工业建筑可按不同施工阶段 如回填基坑 安装柱子和屋架 砌筑墙体 设备安装等 分别进行观测 如建筑物均匀增高 应至少在增加荷载的25 50 75 和100 时各测一次 施工过程中如暂时停工 在停工时及重新开工时应各观测一次 停工期间 可每隔2 3个月观测一次 2 在观测过程中 如有基础附近地面荷载突然增减 基础四周大量积水 长时间连续降雨等情况 均应及时增加观测次数 当建筑物突然发生大量沉降 不均匀沉降或严重裂缝时 应立即进行逐日甚至一天数次的连续观测 13 2 4监测成果 观测工作结束后 应提交下列成果 1 沉降观测成果表 2 沉降观测点位分布图 3 v t s 沉降速度 时间 沉降量 曲线图 4 p t s 荷载 时间 沉降量 曲线图 5 沉降观测分析报告 13 2 5沉降监测施测注意事项 使用的水准仪 水准标尺 在监测项目开始前应进行检验 项目进行中也应定期检验 检验后应符合下列要求 1 特级水准观测的仪器角i不得大于10 一 二级水准观测的仪器不得大于15 三级水准观测的仪器不得大于20 补偿式自动安平水准仪的补偿误差 a绝对值不得大于0 2 2 水准标尺分划线的分米分划线误差和米分划间隔真长与名义长度之差 对线条式因瓦合金标尺不应大于0 1mm 对区格式木质标尺不应大于0 5mm 各周期水准观测作业 还应符合下列要求 1 应在标尺分划线呈像清晰和稳定的条件下进行观测 不得在日出后或日落前约半小时 太阳中天前后 风力大于四级 气温突变时以及标尺分划线的呈像跳动而难以照准时进行观测 晴天观测时 应用测伞为仪器遮蔽阳光 2 作业中应经常对水准仪及水准标尺的水准器和i角进行检查 当发现观测成果出现异常情况并认为与仪器有关时 应及时进行检验与校正 3 每测段往测与返测的测站数均应为偶数 否则应加入标尺零点差改正 由往测转向返测时 两标尺应互换位置 并应重新整治仪器 在同一测站上观测时 不得两次调焦 转动仪器的倾斜螺旋和测微鼓时 其最后旋转方向 均应为旋进 4 对各周期观测过程中发现的点位变动迹象 地质地貌异常 附近建筑物基础和墙体裂缝等情况 应做好记录 并画出草图 以备分析评价之用 13 3基坑工程变形测量 我国城市化进程正在方兴未艾 基本建设规模庞大 由于城市用地价格昂贵 为提高土地的空间利用率 同时也是为了满足高层建筑抗震和抗风等结构要求 地下室由一层发展到多层 相应的基坑开挖深度也从地表以下5 6m增大到12 13m 例如 北京中国国家大剧院基坑最深处在35m 当前 中国的深基坑工程在数量 开挖深度 平面尺寸以及使用领域等方面都得到高速的发展 13 3 1基坑监测意义 在深基坑开挖过程中 基坑内外的土体将由原来的静止土压力状态向被动和主动土压力状态转变 应力状态的改变引起围护结构承受荷载并导致围护结构和土体的变形 当变形中任一量值超过容许范围时 将造成基坑的失稳破坏或对周围环境造成不利影响 深基坑开挖工程往往在建筑密集的市中心 施工场地四周有建筑物和地下管线 基坑开挖所引起的土体变形将在一定程度上改变这些建筑物和地下管线的正常状态 当土体变形过大时 会造成邻近结构和设施的失效或破坏 同时 基坑相邻的建筑物又相当于较重的集中荷载 基坑周围的管线常引起地表水的渗漏 这些因素又是导致土体变形加剧的原因 因此 在深基坑施工过程中 只有对基坑支护结构 基坑周围的土体和相邻的构筑物进行全面 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参数 为了确保基坑工程及邻域内建筑物的安全 近年来相继颁布实施了一些行业标准或地方规程 如 中华人民共和国行业标准 建筑基坑工程技术规范YB9258 97 中华人民共和国行业标准 建筑基坑支护技术规程JGJ120 99 上海基坑工程设计规程 深圳地区建筑深基坑支护技术规范 等 这些行业标准或地方规程都对现场监测作了具体规定 将其作为基坑工程施工中必不可少的组成部分 上海工程建设规范 地基基础设计规范DCJ08 11 1999 亦将基坑工程监测要点编入其中 经过多年的实践 实施基坑工程监测不仅已成为市政建设管理部门强制性指令措施 同时亦被业主 监理 设计和施工等工程有关各方单位认真执行 基坑监测的目的如下 1 检验设计假设和参数的正确性 指导基坑开挖和支护结构的施工 基坑支护结构设计尚处于半理论半经验的状态 土压力计算大多采用经典的侧向土压力公式 与现场实测值相比较有一定的差异 也还没有成熟的方法计算基坑周围土体的变形 因此 在施工过程中需要知道现场实际的受力和变形情况 基坑施工总是从点到面 从上到下分工况局部实施 可以根据由局部和前一工况的开挖产生的应力和变形实测值与预估值的分析 验证原设计和施工方案正确性 同时可对基坑开挖到下一个施工工况时的受力和变形的数值和趋势进行预测 并根据受力和变形实测和预测结果与设计时采用的值进行比较 必要时对设计方案和施工工艺进行修正 2 确保基坑支护结构和相邻建筑物的安全 在深基坑开挖与支护结构施工过程中 必须避免产生过大变形而引起邻近建筑物的倾斜或开裂 防止邻近管线的渗漏等 在工程实际中 基坑在破坏前 往往会在基坑侧向的不同部位上出现较大的变形 或变形速率明显增大 在20世纪90年代初期 基坑失稳引起的工程事故比较常见 随着工程经验的积累 这种事故越来越少 但由于支护结构及被支护土体的过大变形而引起邻近建筑物和管线破坏则仍然经常发生 而事实上大部分基坑围护的目的也就是出于保护邻近建筑物和管线 因此 基坑开挖过程中进行周密的监测 在建筑物和管线的变形在正常的范围内时可保证基坑的顺利施工 在建筑物和管线的变形接近警戒值时 可以及时采取对建筑物和管线本体进行保护的技术应急措施 在很大程度上避免或减轻破坏的后果 3 积累工程经验 为提高基坑工程的设计和施工的整体水平提供依据 支护结构上所承受的土压力及其分布 受地质条件 支护方式 支护结构刚度 基坑平面几何形状 开挖深度 施工工艺等的影响 并直接与侧向位移有关 而基坑的侧向位移又与挖土的空间顺序 施工进度等时间和空间因素等有复杂的关系 现行设计分析理论尚未完全成熟 现场监测不仅确保了本基坑工程的安全 在某种意义上也是一次现场原位实体试验 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 13 3 2基坑监测要求 基坑工程根据结构破坏可能产生的后果 包括危及人民生命财产安全 产生社会影响的严重性等判定其安全等级 当破坏后果 很严重 时应确定为一级 当破坏后果 严重 时应确定为二级 当破坏后果 不严重 时可确定为三级 基坑监测的内容应根据基坑的安全等级来确定 见表 基坑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 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 所以 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 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 预警值应包括变形值及其变化速率 但目前预警值的确定还缺乏全国统一的定量化指标和判别准则 根据河南省郑州市大量工程实际而建立的地区经验 可以作为类似工程的参考 1 煤气管道的沉降和水平位移 累计不得超过l0mm 发展速率不得超过2mm d 2 自来水管道沉降和水平位移 累计不得超过20mm 发展速率不得超过3mm d 3 基坑内降水或基坑开挖引起的基坑外水位下降 累计不得超过2000mm 发展速率不得超过500mm d 4 支护结构水平位移 累计水平位移不得超过开挖深度的5 连续3日水平位移速率不得超过2mm d 5 邻域内建筑物沉降 累计沉降不得超过建筑物宽度的1 连续3日沉降速率不得超过1mm d 6 邻域内地面 路面 沉降 累计沉降不得超过开挖深度H的5 连续3日沉降速率不得超过2mm d 13 3 3基坑水平位移监测 由基坑工程现场监测项目表可知 基坑工程变形监测的主要指标是沉降和水平位移 其中沉降监测与普通建筑物沉降监测方法相似 参见13 2节 在此不再赘述 以下讨论与基坑工程变形监测相关的水平位移测量 1 视准线法 在基坑水平位移监测中 在有条件的场地 用视准线法比较简便 采用视准线法测量时 需沿欲测量的基坑边线设置一条视准线 如图 在该线的两端设置工作基点A B 在基线上沿基坑边线根据需要设置若干监测点 基坑有支撑时 测点宜设置在两根支撑的跨中 根据现场条件 也可依据小角度法用经纬仪测出各测点的侧向水平位移 各测点最好设置在基坑圈梁 压顶等较易固定的地方 这样设置方便 不宜损坏 而且真实反映基坑侧向变形 测量基点A B需设置在基坑一定距离外的稳定地段 对于有支撑的地下连续墙或大孔径灌注桩这类围护结构 基坑角点的水平位移通常较小 这时可将基坑角点设为临时基点C D 在每个工况内可以用临时基点监测 变换工况时再用基点A B测量临时基点C D的侧向水平位移 最后用此结果对各测点的侧向水平位移值作校正 这种方法效率很高 又能保证要求的精度 由于深基坑工程场地一般比较小 施工障碍物多 而且基坑边线也并非都是直线 因此 视准线的建立比较困难 在这种情况下可用前方交会法 前方交会法是在距基坑一定距离的稳定地段设置一条交会基线 或者设两个或多个工作基点 以此为基准 用交会法测出各测点的位移量 2 测斜仪法 对于重要的基坑工程 需要采用高精度测斜仪来监测基坑坑壁水平位移 测斜仪是一种可以精确测量不同深度处土层水平位移的工程测量仪器 可以用来测量单向位移 也可以测量双向位移 再由两个方向的位移求出其矢量和 得到位移的最大值和方向 加拿大Roctest公司生产的RT 20MU型测斜仪 其仪器标称精度为 6mm 25m 探头工作幅度为20 探头测量精度为 0 1mm 0 5m 测读器显示读数至 0 01mm 测斜系统由测斜管 测斜探头 数字式测读仪三部分组成 测斜管可以埋设在支护结构内 排桩 喷射搅拌桩止水帷幕等 也可以埋设在被支护的土体靠近基坑一侧 测斜管要有足够的埋置深度 因为其测量原理中将其底部视为不动点 测斜管内有四条凹型导槽 在圆周上互差20 作为测斜探头滑轮上下滑行的轨道 测量时 使测斜探头的导向滚轮卡在测斜管内壁的导槽中沿槽滚动 将测斜探头放入测斜管 并由引出的导线将测斜管的倾斜角或其水平投影值显示在测读仪上 不同时刻测得的某一深度处测斜管水平投影值的变化即为该深度位置处土体的水平位移值 测斜仪的工作原理是通过摆锤受重力作用来测量测斜探头轴线与铅垂线之间倾角 进而计算不同深度位置各点的水平位移 上图为测斜仪量测的原理图 由图可知 每一测段的水平投影可按下式计算 式中 i 第i测段的水平投影 L 每测段长度 实测中通常取为定值1000mm 即探头每次提升1m i 第i测段的倾角 当测斜管埋设得足够深时 管底可以认为是位移不动点 从管底向上 第n测段处的水平投影总量为 同一位置处不同时刻测得的水平投影量之差 即为该深度上土体的水平位移值 测斜管可以用以测量单向位移 也可以测量互相垂直两个方向上的位移 然后再求出矢量和 即得水平位移的最大值和方向 测斜管由PVC塑料或铝合金材料制成 一般每段管长4m 管段之间由外包接头管连接 它是测斜过程中探头的上下通道 首先 预定的测斜管埋设位置钻孔 并达到预定深度后清孔 将测斜管底部装上底盖 逐节组装 灌满清水 以减小孔中水的浮力 并放入钻孔内 安装测斜管时 随时检查其内部的一对导槽 使它们始终分别与坑壁垂直 平行 避免测斜管的纵向旋转 在管节连接时必须将上 下管节的滑槽严格对准 以免导槽不畅通 损伤探头 测斜管安装完毕后 用清水将测斜管内冲洗干净 将测头模型放入测斜管内 沿导槽上下滑行一遍 以检查导槽是否畅通无阻 特别是测斜管接头处 滚轮是否有滑出导槽的现象 由于测斜仪的探头十分昂贵 在未确认测斜管导槽畅通时 不允许放入探头 最后 在测斜管管口处作好醒目标志 严密保护管口 在现场测量之前 务必按照孔位布置图编制完整的孔位列表 以与测量结果对应 在进行坑壁测斜时 首先联结探头和测读仪 检查密封装置 电池充电情况 电压 仪器是否正常读数 任何情况下 当测斜仪电池不足时必需立即充电 否则会损伤仪器 将探头插入测斜管 使滚轮卡在导槽上 缓慢下至孔底以上0 5米处 通常 不许把探头降到套管的底部 这有可能会损伤探头 测量自孔底开始 自下而上 沿导槽全长 每隔1 0m测读一次 为了提高测量结果的可靠度 在每一测量步骤中均需要一定的时间延迟 以确保读数系统的稳定 每次读数前应将探头在该位置稳定一段时间 以使其与环境温度及其它条件平稳 稳定的特征是测读仪上读数不再变化 当对任何测量结果有怀疑时 均可重测 重测的结果将覆盖相应的数据 从底向上测至孔口为上半测回 上半测回完成后 将探头旋转180 插入同一对导槽 按以上方法重复测量 这是下半测回 在这种情况下 上 下半测回在同一测点的读数绝对值较差 仪器显示的offset项数值 应小于20 且符号相反 否则 应重测本组数据 用同样的方法和程序 可以测量另一对导槽的水平位移 通过 侧向位移的初始值应取连续三次测量且无明显差异之读数的平均值 当侧向位移的绝对值或水平位移速率有明显加大时 必须加密监测次数 13 3 4基坑监测频率 中华人民共和国行业标准 建筑变形测量规程JGJ T8 97 规定 建筑场地观测的周期 应根据不同任务要求 产生变形的不同情况以及变形速度等因素具体分析确定 对于基础施工相邻地基沉降观测 在基坑开挖中每天观测一次 混凝土底板浇完10d以后 可每2 3d观测一次 直至地下室顶板完工 此后可每周观测一次至回填土完工 水平位移监测的频率也可参照这一规定执行 13 3 5基坑监测报表 1 监测报表在基坑监测前要设计好各种记录表格和报表 记录表格和报表应按照监测项目 根据监测点的数量分布合理地设计 记录表格的设计应以记录和数据处理的方便为原则 并留有一定的空间 以便对监测中观测到和出现的异常情况作及时的记录 监测报表一般形式有当日报表 周报表 阶段报表 其中当日报表最重要 通常作为施工调整和安排的依据 周报表通常作为参加工程例会的书面文件 对一周的监测成果作简要的汇总 阶段报表作为基坑施工某个阶段监测数据的小结 监测日报表应及时提交给业主 监理 施工 设计 管线与道路监察等有关单位 并另备一份经工程建设或现场监理工程师签字后返回存档 作为报表收到及监测工程量结算的依据 报表中应尽可能配备形象化的图形或曲线 如测点位置图或桩墙体深层水平位移曲线图等 使工程施工管理人员能够一目了然 报表中呈现的必须是原始数据 不得随意修改 删除 对有疑问或由人为和偶然因素引起的异常点应该在备注中说明 2 监测曲线 在监测过程中 除了要及时呈报各种类型的报表 绘制测点布置位置平面和剖面图外要及时整理各监测项目汇总表和相关曲线线型 包括 1 各监测项目时程曲线 2 各监测项目的速率时程曲线 3 各监测项目在各种不同工况和特殊日期变化发展的形象图 在绘制各监测项目时程曲线 速率时程曲线以及在各种不同工况和特殊日期变化发展的形象图时 应将工况点 特殊日期以及引起变化显著的原因标在各种曲线和图上 以便较直观地看到各监测项目物理量变化的原因 上述这些曲线不是在撰写监测报告时才绘制 而是应该用Excel等软件或在监测办公室的墙上用坐标纸每天加入新的监测数据 逐渐延伸 并将预警值也画在图上 这样每天都可以看到数据的变化趋势和变化速度 以及接近预警值的程度 3 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部分内容 1 工程概况 2 监测项目和各测点的平面和立面布置图 3 所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汇总表和有关汇总和分析曲线 5 对监测结果的评价 前三部分的格式和内容与监测方案基本相似 可以以监测方案为基础 按监测工作实施的具体情况 如实地叙述监测项目 测点布置 测点埋设 监测频率 监测周期等方面的情况 要着重论述与监测方案相比 在监测项目 测点布置的位置和数量上的变化及变化的原因等 并附上监测工作实施的测点位置平面布置图和必要的监测项目 深层沉降和侧向位移等 剖面图 第四部分是监测报告的核心 该部分整理各监测项目的汇总表 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图等 并在此基础上 对基坑及周围环境各监测项目的全过程变化规律和变化趋势进行分析 提出各关键构件或位置的变位最大值 与原设计预估值和监测预警值进行比较 并简要阐述其产生的原因 在论述时应结合监测日记记录的施工进度 挖土部位 出土量多少 施工工况 天气和降雨等具体情况对数据进行分析 第五部分是监测工作的总结与结论 通过基坑围护结构受力和变形以及对相邻环境的影响程度对基坑设计的安全性 合理性和经济性进行总体评价 总结设计施工中的经验教训 尤其要总结根据监测结果 通过及时的信息反馈 对施工工艺和施工方案的调整和改进所起的作用 任何一个监测项目从方案拟定 实施到完成后对数据进行分析整理 除积累大量第一手的实测资料外 总能总结出相当的经验和有规律性的东西 不仅对提高监测工作本身的技术水平有很大的促进 对丰富和提高基坑工程的设计和施工技术水平也是很大的促进 因此报告撰写最好由亲自参与每天的监测和数据整理工作的测量员结合每天的监测日记写出初稿 再由既有监测工作和基坑设计实际经验 又有较好的岩土力学和地下结构理论功底的专家进行分析 总结和提高 这样的监测总结报告才具有监测成果的价值 不仅对类似工程才有较好的借鉴作用 而且对该领域的科学与技术发展起到推动作用 13 4深基坑工程变形监测案例 13 4 1工程概况郑州市某高档住宅小区二期工程8号楼 设计主体结构32层 主楼北侧设计有2层商业用房 主楼距离优胜北路20m 商业用房距离优胜北路13m 东邻已建成的1号楼 间距12m 西邻拟建的9号和10号楼 南邻已建成的幼儿园及会所 工程平面如图所示 场地工程地质勘察典型参数见表 基坑东西长107 81m 南北最宽处30 5m 深9 2m 采用复合土钉 土钉与水泥土挡墙联合 支护方式 高压喷射搅拌水泥土墙最厚处950mm 深度18m 桩墙由2排高压喷射搅拌桩组成 桩径550mm 桩与桩咬合150mm 当桩墙达到预定强度后开挖 基坑开挖时将上部2 0m深范围内水泥土桩清除 从 2 0m处向上按45 放坡 坡面采用喷射混凝土面层防护 放坡后 基坑长 宽方向分别向外扩展4 0m 基坑开挖后 分别于自然地面下 1 8m 3 0m 4 2m 5 4m 6 6m 7 8m和 9 0m标高处设置7层土钉 土钉下倾角均为10 水平和竖向间距均为1 2m 基坑范围内常地下水位 4 0m 年变化幅度约为1 2m 基坑施工要求将地下水位降至 10 0m 采用管井降水方案 井深25m 考虑到东邻1号楼复合地基采用了3个支盘的多支盘桩支承 作为主要承载作用的支盘设置在承载能力比较高的粉细砂层上 因此施工中必须严密监测基坑施工过程中1号楼的变形 地基采用CFG桩复合地基 当基坑开挖至 2 5m时 进行CFG桩施工 CFG桩桩径400mm 间距1 3m 桩长21m 桩底标高 27 00m 桩顶标高 6 00m 施工中为了减小对周围环境的影响 采用 隔行隔列跳打 的施工顺序 经4遍施工最终完成 基坑工程实际进度见图 13 4 2变形监测 1 坑壁测斜本工程根据实际需要 布置了3个测斜孔位 采用加拿大Roctest公司生产的RT 20MU型测斜仪进行监测 本工程规定 与基坑壁垂直的方向为A向 且指向基坑为A方向正向 坑壁深层土体水平位移监测成果见图1 图2 2 沉降监测 建筑物及地面 路面 沉降监测采用DSZ2型水准仪 FS1型测微器 配合铟钢尺 按测微法施测 观测精度执行 中华人民共和国行业标准 建筑变形测量规程 JGJ T8 97 二级精度 施测过程中使用同一对铟钢尺 每次均按钢尺左 右注记分别读数 当按左 右读数所得高差小于二级精度规定的的较差值 0 7mm 时取中值作为本站高差 每次按照固定的路线 使用同一台仪器 由固定的观测人员在相同位置设站完成监测 基准值观测采取经典平差方法对闭合差进行处理 日常观测采取简单平差法 邻域内建筑物及地面 路面 沉降监测成果见图3 图4 3 坡顶水平位移监测 基坑边壁坡顶水平位移监测使用DJ2级光学经纬仪 按视准线法进行观测 观测时用三角架悬吊垂球对中代替觇标 由于现场条件所限 位移观测基准点距基坑10m 分别设在施工扰动小的空地和已有建筑物上 观测精度为二级 坡顶水平位移监测成果见图5 13 4 3变形分析 1 测斜成果分析在人工降低地下水位之前 于2003年7月22日将无明显差异的3次测斜结果平均 作为测斜初值 从图1 图2可见 最大水平位移发生在TD2孔位 指向基坑 产生于地表附近 幅值为40mm 满足了施工前最大水平位移小于50mm 0 5 H H 基坑深度 的控制指标 从测斜结果可以发现 粉土夹砂层和粉细砂层对降水和CFG桩施工最敏感 从TD1的测斜结果可以发现降水和CFG桩施工对基坑底面以下土体的扰动 降水30天 第12层粉细砂层位移达20mm 而基坑开挖对基坑底面以下土体产生的影响却并不明显 2 沉降成果分析 沉降监测结果分为3组 第一组为邻域内路面沉降 见图4 第二组为邻域高层建筑沉降 见图6 第三组为邻域二层建筑沉降 见图7 从沉降监测结果可以看出 从基础垫层施工开始 所有沉降监测点位的变形均趋于收敛 第一组路面沉降最大 最大值7 7mm 第二组邻域内高层建筑沉降最小 最大值2 4mm 第三组基坑南侧二层建筑沉降幅度界于前两者之间 最大值5 9mm 所有沉降监测结果均远小于施工前最大沉降30mm的控制指标 考虑到1号楼建成不足1年 仍在沉降发展之中 可以判定基坑施工未对1号楼产生明显影响 实测沉降成果表明 基坑施工引起的邻域内工程结构物变形与结构物的基础埋深及基础形式有直接关系 凡基础埋深超过降水影响深度 且基础整体性较好的结构物 受到的影响将很小 3 坡顶水平位移成果分析 从坡顶水平位移监测结果 图5 可以看出 从基础垫层施工开始 所有监测点位的变形均趋于收敛 坡顶最大水平位移值19mm 远小于施工前最大水平位移50mm 0 5 H H 基坑深度 的控制指标 基坑施工自始至终未发生险情 4 监测结论 1 基坑底面以下的粉土夹砂层和粉细砂层对降水和CFG桩施工最敏感 而基坑开挖对基坑底面以下土体产生的影响并不明显 2 基坑施工引起的邻域内工程结构物变形与结构物的基础埋深及基础形式有直接关系 凡基础埋深超过降水影响深度 且基础整体性较好的结构物 受到的影响将很小 3 在郑州地区 以基坑开挖深度的0 5 作为支护结构水平位移限值是可靠的 本章结束