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岩土研究院

基坑监测点应该如何布置

347 2021-03-17 17:59:39


基坑工程监测点的布置应尽可能地反映监测对象的实际受力、变形状态及其变化趋势,因此,监测点应布置在内力及变形关键特征点上,以确保对监测对象的状况做出准确的判断。在监测对象内力和变形变化大的代表性部位及周边环境重点监护部位,监测点应适当加密,以便更加准确地反映监测对象的受力和变形特征。


为满足对监测对象监控的要求,各监测项目均应保证有一定数量的监测点。但基坑工程监测工作量比较大,又受人员、光线、仪器数量的限制,测点过多、当天的工作量过大会影响监测的质量,同时也将增加监测费用,因此,测点也不是越多越好。


监测标志应稳固、明显、结构合理。为了保证量测通视,减小转站引点导致的误差,应尽量减少在材料运输、堆放和作业密集区埋设测点。在布设围护结构、立柱、支撑、锚杆、土钉等的应力应变观测点时,测点标志不应影响结构的正常受力状态,不应降低结构的变形刚度和承载能力。管线的观测点布设不能影响管线的正常使用和安全。位于地铁、隧道、重要管线、重要文物和设施、近现代优秀建筑等重要保护对象安全保护区范围内的监测点的布置,尚应满足相关部门的技术要求。

1、墙(坡)顶水平和竖向位移

围护墙或基坑边坡顶部的水平和竖向位移监测点应沿基坑周边布置,监测点水平间距不宜大于20m。一般基坑每边的中部、阳角处变形较大,所以中部、阳角处应设测点。为便于监测,水平位移观测点宜同时作为垂直位移的观测点。为了测量观测点与基线的距离变化,基坑每边的测点不宜少于3点。观测点设置在基坑边坡混凝土护顶或围护墙顶(冠梁)上,有利于观测点的保护和提高观测精度。


2、深层水平位移

围护墙或土体深层水平位移的监测是观测基坑围护体系变形最直接的手段,监测孔应布置在基坑平面上挠曲计算值最大的位置,一般宜布置在基坑周边的中部、阳角处及有代表性的部位。监测点水平间距宜为20~50m,每边监测点数目不应少于1个。基坑开挖次序以及局部挖深会使围护体系最大变形位置发生变化,布置监测孔时应予以考虑。


深层水平位移观测目前多用测斜仪观测。为了真实地反映围护墙的挠曲状况和地层位移情况,应保证测斜管的埋设深度。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。


3、围护墙内力

围护墙内力监测点应考虑围护墙内力计算图形,布置在围护墙出现弯矩极值的部位,监测点数量和横向间距视具体情况而定。平面上宜选择在围护墙相邻两支撑的跨中部位、开挖深度较大以及地面堆载较大的部位;竖直方向(监测断面)上监测点宜布置在支撑处和相邻两层支撑的中间部位,间距宜为 2~4m。


4、支撑内力

支撑内力监测点的位置应根据支护结构计算结果,设置在支撑内力较大或在整个支撑系统中起控制作用的杆件上。每层支撑的内力监测点不应少于3个,各层支撑的监测点位置在竖向上宜保持一致。


撑内力的监测多根据支撑杆件的不同选择不同的监测传感器。对于混凝土支撑,目前主要采用钢筋应力计或混凝土应变计;对于钢支撑杆件,多采用轴力计(也称反力计)或表面应变计。支撑内力监测点的监测截面应选择在轴力较大杆件上受剪力影响小的部位,因此,混凝土支撑的监测截面宜选择在两支点间1/3 部位,并避开节点位置,钢支撑的监测截面宜选择在两支点间1/3 部位或支撑的端头。每个监测点截面内传感器的设置数量及布置应满足不同传感器测试要求。


5、立柱竖向位移和内力

立柱的竖向位移(沉降或隆起)对支撑轴力的影响很大,监测点应布置在立柱受力、变形较大和容易发生差异沉降的部位,例如基坑中部、多根支撑交汇处以及地质条件复杂处。监测点不应少于立柱总根数的5%,逆作法施工时,监测点不应少于立柱总根数的 10%,对于承担上部结构的立柱还应加强监测,且均不应少于3根。立柱的内力监测点宜布置在受力较大的立柱上,位置宜设在坑底以上各层立柱下部的1/3 部位。


6、锚杆内力

锚杆的内力监测点应选择在受力较大且有代表性的位置,基坑每边中部、阳角处和地质条件复杂的区段宜布置监测点。每层锚杆的内力监测点数量应为该层锚杆总数的1%- 3%,并不应少于 3 根。


为了分析不同工况下锚杆内力的变化情况,对监测到的锚杆内力值与设计计算值进行比较,各层监测点位置在竖向上宜保持一致。因锚头附近位置锚杆拉力大,当用锚杆测力计时,测试点宜设置在锚头附近。


7、土钉内力

土钉的内力监测点应选择在受力较大且有代表性的位置,基坑每边中部、阳角处和地质条件复杂的区段宜布置监测点。监测点数量和间距应视具体情况而定,各层监测点位置在竖向上宜保持一致。


与锚杆不同,土钉上轴力的分布多呈现中部大、两端小的状况,因此,土钉上测试点的位置应考虑设计计算情况,设置在有代表性的受力位置。


8、坑底隆起(回弹)

基坑隆起(回弹)监测点的埋设和施工过程中的保护比较困难,监测点不宜设置过多,以能够测出必要的基坑隆起(回弹)数据为原则。一般宜按纵向或横向剖面布置,剖面宜选择在基坑的中央以及其他能反映变形特征的位置,剖面数量不应少于2个。同一剖面上监测点横向间距宜为 10~30m,数量不应少于3 个。


9、围护墙侧向土压力

围护墙侧向土压力监测点的布置应选择在受力、土质条件变化较大或其他有代表性的部位。在平面上宜与深层水平位移监测点、围护墙内力监测点位置等匹配,这样监测数据之间可以相互验证,便于对监测项目的综合分析。在竖直方向(监测断面)上监测点应考虑土压力的计算图形、土层的分布以及与围护墙内力监测点位置的匹配。


平面布置上基坑每边不宜少于2个监测点。竖向布置上监测点间距宜为2~5m,下部宜加密。当按土层分布情况布设时,每层应至少布设1个测点,且宜布置在各层土的中部。


10、孔隙水压力

孔隙水压力监测点宜布置在基坑受力、变形较大或有代表性的部位。竖向监测点宜在水压力变化影响深度范围内按土层分布情况布设,竖向间距宜为2~5m,数量不宜少于 3个。


11、地下水位

地下水位监测的作用其一是检验降水井的降水效果,二是观测降水对周边环境的影响。


为检验降水井的降水效果,地下水位监测点应布置在基坑内。当采用深井降水时,检验降水井降水效果的水位监测点应布置在降水井点(群)降水区降水能力弱的部位,宜布置在基坑中央和两相邻降水井的中间部位;当采用轻型井点、喷射井点降水时,水位监测点宜布置在基坑中央和周边拐角处,监测点数量应视具体情况确定。


基坑外地下水位监测是为了观测降水对周边环境的影响。监测点应沿基坑、被保护对象的周边或在基坑与被保护对象之间布置,监测点间距宜为20~50m。相邻建筑、重要的管线或管线密集处应布置水位监测点。如有止水帷幕,水位监测点宜布置在帷幕的施工搭接处、转角处等有代表性的部位,位置在止水帷幕的外侧约2m处,以便于观测止水帷幕的止水效果。


检验降水井降水效果的水位监测点,观测管的管底埋置深度应在最低设计水位之下 3~5m。观测降水对周边环境影响的监测点,观测管的管底埋置深度应在最低允许地下水位之下 3~5m。承压水水位监测管的滤管应埋置在所测的承压含水层中。


回灌井点观测井应设置在回灌井点与被保护对象之间。


12、建筑竖向位移、水平位移和倾斜监测

(1)竖向位移

为了反映建筑竖向位移的特征和便于分析,监测点应布置在建筑竖向位移差异大的地方,如∶不同地基或基础的分界处、不同结构的分界处、变形缝、抗震缝或严重开裂处的两侧、新旧建筑或高低建筑交接处的两侧等部位。另外,在建筑四角、沿外墙每 10m~ 15m处或每隔 2~3 根柱基上,且每侧不应少于3 个监测点。高耸构筑物基础轴线的对称部位,每一构筑物不应少于 4 点。


(2)水平位移

监测点应布置在建筑的外墙墙角、外墙中间部位的墙上或柱上、裂缝两侧以及其他有代表性的部位,监测点间距视具体情况而定。当能判断出建筑的水平位移方向时,可以仅观测此方向上的位移,该侧墙体的监测点不宜少于3 点。


(3)倾斜

建筑整体倾斜监测可根据不同的监测条件选择不同的监测方法,监测点的布置也有所不同。监测点宜布置在建筑角点、变形缝两侧的承重柱或墙上,应沿主体顶部、底部上下对应布设,上、下监测点应布置在同一竖直线上。


当建筑具有较大的结构刚度和基础刚度时,通常采用观测基础差异沉降推算建筑的倾斜,这时监测点的布置应考虑建筑的基础形式、体态特征、结构形式以及地质条件的变化等,要求同建筑的竖向位移观测基本一致。


13、裂缝监测

建筑裂缝、地表裂缝监测点应选择有代表性的裂缝进行布置,当原有裂缝增大或出现新裂缝时,应及时增设监测点。对需要观测的裂缝,每条裂缝的监测点至少应设2个,且宜设置在裂缝的最宽处及裂缝末端。每个监测点设一组观测标志,每组观测标志可使用两个对应的标志分别设在裂缝的两侧。对需要观测的裂缝及监测点应统一进行编号。


14、管线监测

管线监测点宜布置在管线的节点、转角点和变形曲率较大的部位,监测点平面间距宜│为 15~25m,并宜延伸至基坑边缘以外1~3 倍基坑开挖深度范围内的管线。


管线监测点的监测方式有直接法和间接法。所谓直接法是直接观测管线本身,间接法│就是不直接观测管线本身,而是通过观测管线周边的土体,分析管线的变形。此法观测精度较低。


(1)常用的测点设置方法直接法有∶

1)抱箍法∶在特制的圆环(也称抱箍)上连接固定测杆,圆环固定在管线上,将测杆与管线连接成一个整体,测杆不超过地面,地面处设置相应的窨井,保证道路、交通和人员的正常通行。此法观测精度较高,其不足之处是必须凿开路面,开挖至管线的底面,这对城市主干道是很难实施的,但对于次干道和十分重要的地下管道,如高压煤气管道,按此方法设置测点并予以严格监测是可行和必要的。


于埋深浅、管径较大的地下管线也可以取点直接挖至管线顶表面,露出管线接∶阀门,在凸出部位做上标示作为测点。


管法∶用一根硬塑料管或金属管打设或埋设于所测管线顶面和地表之间,量时将测杆放入埋管内,再将标尺搁置在测杆顶端,只要测杆放置的位置固定不变,测试结反映出管线的沉降变化。此法的特点是简单易行,可避免道路开挖,但观测;较低。


(2)间接法

法∶ 将测点设在靠近管线底面的土体中,观测底面的土体位移。此法常用于分析管道纵向弯曲受力状态或跟踪注浆、调整管道差异沉顶面观测∶将测点设在管线轴线相对应的地表或管线的窨井盖上观测。由于测点与管线本身存在介质,因而观测精度较差,但可避免破土开挖,只有在设防标准较低t合采用,一般情况下不宜采用。


管线监测点应根据管线修建年份、类型、材料、尺寸及现状等情况进行设置。供水、煤气、暖气等压力管线宜设置直接监测点,在无法埋设直接监测点的部位,可设置间接测点。


15、基坑周边地表竖向位移

也表竖向位移监测点宜按监测剖面设在坑边中部或其他有代表性的部位。监测

面应与坑边垂直,数量视具体情况确定。每个监测剖面上的监测点数量不宜少于5个。


16、土体分层竖向位移

土体分层竖向位移监测是为了量测不同深度处土的沉降与隆起。目前监测方法多采用磁环式分层沉降标监测(分层沉降仪监测)、磁锤式深层标或测杆式深层标监测。


当采用磁环式式分层沉降标监测时为一孔多标,采用磁锤式和测杆式分层标监测时为一孔一标。监测孔应布置在靠近被保护对象且有代表性的部位,沉降标(测点)的埋设深度和数应考虑基坑开挖、降水对土体垂直方向位移的影响范围以及土层的分布。在竖向布置上测点宜设置在各层土的界面上,也可等间距设置。测点深度、测点数量应视具体情况确上海市地方标准《基坑工程施工监测规程》DG/T 08—2001— 2006 规定"监测点布置宜大于 2.5 倍基坑开挖深度,且不应小于基坑围护结构以下 5~10m。