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1、第三章 基坑工程施工監(jiān)測深圳地鐵一期工程竹子林車輛段基坑位于南山區(qū)與福田區(qū)交界處的竹子林地區(qū)。東西長約1014米，南北寬約230米，用地總面積近24公頃。由冶金工業(yè)部建筑研究總院深圳分院負責監(jiān)測。3-1概述一、基坑的用途：高層建筑基礎；城市地鐵車站和區(qū)間隧道明挖；過江隧道；合流污水處理系統(tǒng)；過街通道和地下立交；二、基坑監(jiān)測的目的檢驗設計計算理論、模型和參數(shù)的正確性；及時反饋，指導基坑開挖和支護結構的施工；確?；又ёo結構和相鄰建筑物的安全；為提高基坑工程設計和施工水平積累工程經(jīng)驗。三、基坑工程的施工過程3-2監(jiān)測儀器和方法基坑工程施工現(xiàn)場監(jiān)測的內(nèi)容分為兩大部分，即圍護結構本身和相鄰環(huán)境。圍護結

2、構中包括圍護樁墻、支撐、圍檁和圈梁、立柱、坑內(nèi)土層等五部分。相鄰環(huán)境中包括相鄰土層、地下管線、相鄰房屋等三部分。表3-1基坑工程現(xiàn)場監(jiān)測內(nèi)容序號監(jiān)測對象監(jiān)測項目監(jiān)測元件與儀器(一)圍護結構1圍護樁墻(1)樁墻頂水平位移樁墻頂沉降經(jīng)緯儀水準儀(2)樁墻深層撓曲測斜儀(3)樁墻內(nèi)力鋼筋應力計、頻率儀(4)樁墻上水土壓力(4)水壓力土壓力盒、頻率儀孔隙水壓力計、頻率儀2水平支撐支撐軸力（混凝土）支撐軸力（鋼支撐）鋼筋應力計或應變計、頻率儀或應變儀鋼筋應變計或應變片、頻率儀或應變儀3圈梁、圍檁(1)內(nèi)力鋼筋應力計或應變計、頻率儀或應變儀(2)水平位移經(jīng)緯儀4立柱垂直沉降水準儀5坑底土層垂直隆起水準儀6

3、坑內(nèi)地下水水位鋼尺，或鋼尺水位計和水位探測儀(二)相鄰環(huán)境7相鄰地層(1)分層沉降分層沉降儀(2)水平位移經(jīng)緯儀8地下管線(1)垂直沉降水準儀(2)水平位移經(jīng)緯儀9相鄰房屋(1)垂直沉降水準儀(2)傾斜經(jīng)緯儀(3)裂縫裂縫監(jiān)測儀10坑外地下水(1)水位鋼尺，或鋼尺水位計和水位探測儀(2)分層水壓孔隙水壓力計、頻率儀一、觀察和描述觀察和描述的內(nèi)容：圍護結構和支撐體系的施工質量；圍護體系是否有滲漏水及其滲漏水的位置和多少；施工條件的改變情況；坑邊和支撐上的堆載的變化；地表降水、施工用水的排放情況；基坑周圍的地面裂縫；圍護結構和支撐體系的工作失常情況；鄰近建筑物和構筑物的裂縫；流土或局部管涌現(xiàn)象等；

4、施工進度與施工工況。二、圍護墻頂沉降監(jiān)測儀器：水準儀方法：高程測量要求：在一個測區(qū)內(nèi)，應設3個以上基準點；基準點設在距基坑開挖深度5倍以外的穩(wěn)定地方。測點設置：用鉚釘槍打入鋁釘；鉆孔埋設膨脹螺絲；涂紅漆標記。三、圍護墻頂水平位移監(jiān)測儀器：經(jīng)緯儀方法：1.軸線法或視準線法（圖3-1）。沿基坑邊線或其延長線上的兩端設置工作基點A、B，A、B兩點形成的直線即為視準線，在視準線上沿基坑邊線按照需要設置若干測點。測量基點A、B的設置：距基坑一定距離的穩(wěn)定地段；有支撐的圍護結構，可在基坑角點設臨時基點C、D，變換工況時用基點A、B測量臨時基點C、D水平位移，再用此結果對各測點的水平位移值作校正。其它測點的

5、設置：最好設在基坑圈梁、壓頂?shù)容^易固定的地方；基坑有支撐時，測點宜設在兩根支撐的跨中。適用條件：場地條件好的淺基坑。2.前方交會法前方交會法是在距基坑一定距離的穩(wěn)定地段設置一條交會基線，或者設兩個或多個工作基點，以此為基準，用交會方法測出各測點的位移量。適用條件：工程場地小，施工障礙物多，基坑邊線不都是直線的深基坑。四、深層水平位移測量深層水平位移就是測量圍護樁墻和土體在不同深度上的點的水平位移。1、儀器組成：測斜管：材料：塑料(PVC)或鋁合金，內(nèi)管壁有呈十字型分布的四條凹型導槽；管段長：分為2m和4m兩種規(guī)格，管段之間由外包接頭管連接；管徑：60、70、90mm等多種不同規(guī)格。測斜探頭：測

6、量傾角的傳感元件。外形：40細長金屬魚雷狀，上、下近兩端配有兩對輪子，上端接電纜。測斜儀探頭按傳感元件不同，可分為四種（如圖3-2）：滑動電阻式：擺錘-電刷-電位計；電阻片式：擺錘-彈簧片-電阻應變片；鋼弦式：擺錘伺服加速度式：擺錘（質量塊）-感應線圈數(shù)字式測讀儀：與測斜儀探頭配套使用的二次儀表。電纜：芯線中設有一根加強鋼芯線，具有高防水性能。電纜的作用：向探頭供給電源；給測讀儀傳遞量測信息；作為量測探頭所在的量測點距孔口的深度尺；提升和下放探頭的繩索。2、測量原理（如圖3-3）當土體內(nèi)發(fā)生位移時，埋入土體中的測斜管隨土體同步位移，通過逐點測量測斜管內(nèi)測斜探頭軸線與鉛垂線之間傾角，可計算各點偏

7、離垂線的水平偏差：(3-1)Li為第i量測段的長度，通常取為0.5m、1.0m等整數(shù)，單位mm；i為第i量測段的傾角值，單位度。以管口為參照點，并從管口向下第n個測點的水平偏差值為：(3-2)式中：0為管口的水平位移值，單位mm。第n個測點的水平位移n：(3-3)即：本次測得的水平偏差減去測斜管的初始水平偏差。式中：0n從管口下數(shù)第n個測點處的水平偏差初始值；0i從管口下數(shù)第n個測點處的傾角初始值；0是實測的管口水平位移。說明：埋設好測斜管時不可能是鉛垂線，故必有初始水平偏差值；當管底不動時，則以管底為參照點，從下往上計算各測點的水平偏差；可以依次測兩個相互垂直方向的位移，并求得位移總量和方向

8、。按一定比例繪制出水平位移隨深度變化的曲線，即圍護樁墻深層繞曲線。3、埋設(1)綁扎埋設測斜管綁扎于樁墻鋼筋籠上，隨鋼筋籠一起下到孔槽內(nèi)；(2)鉆孔埋設鉆孔-放測斜管-回填空隙。注意事項：在管節(jié)連接時必須將上、下管節(jié)的滑槽嚴格對準；避免管子的縱向旋轉；測斜管的一對凹槽與欲測量的位移方向一致（垂直基坑邊線方向）；用清水將測斜管內(nèi)沖洗干凈；可先用模型探頭檢查測斜管導槽是否正常可用；需測量測斜管導槽的方位、管口坐標及高程；在測斜管外部設置金屬套管或砌筑窨井并加蓋；4、量測將儀器預熱半小時，在測斜管中放置15分鐘；將測頭緩慢下至孔底，自下而上將測頭穩(wěn)定在測點位置上測讀；將測頭旋轉180度插入同一對導槽

9、，按以上方法在同一位置上重復測量；深層水平位移的初始值應是基坑開挖之前連續(xù)三次測量無明顯差異讀數(shù)的平均值；測斜管孔口需布設地表水平位移測點，以便對深層水平位移量進行校正。五、土體分層沉降測試分層沉降是土層內(nèi)離地表不同深度處的沉降或隆起，通常用磁性分層沉降儀量測。1、儀器和測量原理測量儀器：磁性分層沉降儀。組成：探頭、分層沉降管、鋼環(huán)、帶刻度的導線、電感探測裝置。測量原理：（如圖3-4）埋入土體內(nèi)的鋼環(huán)與土體同步位移，用探頭在分層沉降管探測鋼環(huán)的位置，鋼環(huán)位置的變化即為該深度處的沉降或隆起。精度：1mm。2、分層沉降管和鋼環(huán)的埋設六、基坑回彈監(jiān)測基坑回彈是開挖土體的卸荷過程引起的基坑底面的隆起。

10、1、儀器和原理儀器：回彈標或深層沉降標、精密水準儀原理：高程測量。即埋設于基坑開挖面以下的分層沉降環(huán)監(jiān)測到的土層隆起就是土層回彈量。2、埋設回彈標，如圖3-5；深層沉降標，如圖3-6。七、土壓力監(jiān)測1、預先安裝法：如圖3-7，適用于鋼板樁或鋼筋混凝土預制構件；2、掛布法：如圖3-8，適用于地下連續(xù)墻；3、彈入法：如圖3-9，適用于地下連續(xù)墻；4、活塞壓入法：如圖3-10，適用于地下連續(xù)墻；5、鉆孔法：如圖3-11，適用于土層中。八、孔隙水壓力監(jiān)測1、儀器：孔隙水壓力傳感器（孔隙水壓力計）和頻率儀?？紫端畨毫τ嫷牧砍倘y點深度處水柱的1.52.0倍。2、原理：探頭由金屬殼體和透水石組成?？紫端畨?/p>

11、力計的工作原理是把多孔元件（如透水石）放置在土中，使土中水連續(xù)通過元件的孔隙（透水后），把土體顆粒隔離在元件外面而只讓水進入有感應膜的容器內(nèi)，再測量容器中的水壓力，即可測出孔隙壓力。3、孔隙水壓力計的埋設壓入法：直接將孔隙水壓力計壓到埋設深度，或先鉆孔至埋設深度以上1m處，再將孔隙水壓力計壓至埋設深度，用粘土球封孔至孔口。適用于較軟土質。鉆孔法：如圖3-12，適用于土層中，原則上一個鉆孔只能埋設一個探頭。九、支擋結構內(nèi)力監(jiān)測1、用途：基坑圍護結構沿深度方向的彎矩；基坑支撐結構的軸力和彎矩；圈梁或回檁的平面彎矩；結構底板所受的彎矩。2、儀器：鋼筋應力計和頻率儀或電阻應變儀；鋼筋應變計和頻率儀或電

12、阻應變儀。鋼筋應力計的量程根據(jù)鋼筋的直徑和等級。3、原理：由鋼筋計的拉力或壓力計算構件內(nèi)力的方法如下：支撐軸力（kN）：(3-5)支撐彎矩：(3-6)地下連續(xù)墻彎矩：(3-7)式中：Ec,Eg為混凝土和鋼筋的彈性模量，單位MPa；為所量測的幾根鋼筋拉壓力平均值，單位kN；A,Ag為支撐截面面積和鋼筋截面面積；為混凝土結構兩對邊受力主筋實測拉壓力平均值；n為埋設鋼筋計的那一層鋼筋的受力主筋總根數(shù)；t為受力主筋間距；b為支撐寬度；h為支撐高度或地下連續(xù)墻厚度。說明：結構澆筑初期應考慮混凝土齡期對彈性模量的影響；溫度變化大時，還需注意溫差對監(jiān)測結果的影響。4、埋設（如圖3-13）鋼筋應力計：割斷主筋

13、，與結構主筋串聯(lián)焊接（照片1，照片2）鋼筋應變計：并在結構主筋附近（與主筋并聯(lián)）。鋼筋計在混凝土結構內(nèi)相對的鋼筋層上對稱布置；矩形斷面可以布置在4個角點處。5、鋼支撐軸力的監(jiān)測a.在鋼支撐端頭安裝軸力計（串聯(lián)），直接測得軸力；b.在鋼支撐表面焊接鋼弦式表面應變計，用頻率計或應變儀測讀；c.在鋼支撐表面粘貼電阻應變片，用應變儀測讀；d.在鋼支撐上安裝位移計或千分表，測得鋼支撐變形。對于b.、c.、d.三種監(jiān)測方法:每個截面上均勻布置3個或4個監(jiān)測元件；根據(jù)鋼支撐截面積和平均應變，可以計算其軸力。說明：軸力計價格高，但測試簡單,可以重復使用；需在施工單位配置鋼支撐時就協(xié)調(diào)好軸力計安裝事宜；軸力計安

14、裝不好，會影響支撐受力甚至引起支撐失穩(wěn)或滑脫。十、土層錨桿拉力監(jiān)測1、儀器和原理：錨桿拉力計、頻率儀或電阻應變儀，直接測得錨桿拉力；鋼筋應力計、頻率儀或電阻應變儀，鋼筋拉力乘以鋼筋數(shù)量；鋼筋應變計、頻率儀或電阻應變儀，計算鋼筋拉力，乘以鋼筋數(shù)量。2、埋設錨桿拉力計安裝在承壓板與錨頭之間，如圖3-14；鋼筋應力計：割斷鋼筋，與鋼筋串聯(lián)焊接；鋼筋應變計：焊在鋼筋或鋼管上（與錨桿并聯(lián)連接）。說明：鋼筋應力計只能用于由鋼筋組成的錨桿；錨桿由幾根鋼筋組合而成時，每根鋼筋都需布設鋼筋計。十一、地下水位監(jiān)測1、儀器水位管：鉆有小孔的塑料管，外包細紗布擋泥土。鋼尺，或鋼尺水位計和水位探測儀。2、埋設-鉆孔埋設注意事項：清水沖孔后放入水位管；在水位管與孔壁間用干凈細砂填實，上面2米用粘土球封孔；水位管應高出地面約200mm，上面加蓋；做好水位觀測井的保護裝置。十二、鄰近建筑物變形