關(guān)于基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)
2015-05-12
引言：
工程建設(shè)中, 要實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì), 就必須根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況, 收集信息, 調(diào)整設(shè)計(jì), 解決設(shè)計(jì)與施工之間的矛盾, 使工程項(xiàng)目在保證質(zhì)量和安全的前提下在預(yù)算內(nèi)如期完成。要做到這一點(diǎn), 施工信息化顯得非常重要。施工信息化(或信息化施工) 是以建筑業(yè)信息化為總目標(biāo), 在施工過(guò)程涉及的各部門、各階段中廣泛應(yīng)用信息技術(shù), 開(kāi)發(fā)信息資源, 促進(jìn)施工技術(shù)和管理水平不斷提高、施工生產(chǎn)效益顯著增加的過(guò)程, 它涉及建筑業(yè)管理、建筑設(shè)計(jì)和施工等一系列活動(dòng), 是由設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)、監(jiān)理等方面組成的有機(jī)整體, 它們相互依賴, 相互支持, 不可分割, 缺一不可。
1、 基坑信息化施工中的監(jiān)測(cè)技術(shù)
1. 1監(jiān)測(cè)點(diǎn)的三維位移測(cè)量
高程監(jiān)測(cè)可采用獨(dú)立高程系, 用二等水準(zhǔn)精度進(jìn)行監(jiān)測(cè); 平面位移監(jiān)測(cè)常采用軸線投影法或小角度法等。
1. 2圍護(hù)墻體側(cè)向位移監(jiān)測(cè)
在地墻鋼筋籠及鉆孔灌注樁制作過(guò)程中埋入測(cè)斜管, 長(zhǎng)度同墻(樁) 深, 測(cè)斜管管徑為70mm。測(cè)斜管內(nèi)壁有二組互成90b的縱向?qū)Р? 導(dǎo)槽控制了測(cè)試方位。測(cè)試時(shí), 測(cè)斜儀探頭沿導(dǎo)槽緩緩沉至孔底, 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間恒溫后, 自下而上以一定間隔,逐段測(cè)出對(duì)應(yīng)方向上的位移。同時(shí)用光學(xué)儀器測(cè)量管頂位移作為控制值。經(jīng)過(guò)平差計(jì)算可得各深度的側(cè)向位移值。
1. 3坑外土體側(cè)向位移監(jiān)測(cè)
可在基坑外側(cè)距地墻外邊緣一定距離的位置(隨工程情況而定) 鉆孔埋設(shè)測(cè)斜管, 管徑為70mm, 長(zhǎng)度超過(guò)墻深5m, 埋設(shè)的主要目的是監(jiān)測(cè)地墻底部的變形。埋設(shè)時(shí)采用5110鉆頭成孔, 埋設(shè)70的專用監(jiān)測(cè)PVC管, 下管后用中砂密實(shí), 孔頂附近再填充泥球, 以防止地表水的滲入, 其原理與圍護(hù)墻體側(cè)向位移監(jiān)測(cè)相同。
1. 4地墻鋼筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)
由于某些基坑工程開(kāi)挖深度較大, 周邊環(huán)境對(duì)變形要求很高, 地墻較厚( 1000mm或更多), 必須在地墻鋼筋籠內(nèi)設(shè)置鋼筋應(yīng)力計(jì)以測(cè)得地墻內(nèi)力變化情況。因塔樓區(qū)基坑呈圓形, 每個(gè)地墻槽段呈折線型, 因此應(yīng)力計(jì)的設(shè)置要能分別監(jiān)測(cè)地墻鋼筋豎向和環(huán)向的內(nèi)力變化情況。在地墻鋼筋籠綁扎好放入基槽前, 將應(yīng)力計(jì)焊接在設(shè)計(jì)深度處的墻體主筋上, 并將導(dǎo)線引出地面, 同時(shí)作好保護(hù)措施避免地墻混凝土澆灌時(shí)被破壞(曹國(guó)金等, 2002)。例如ZXY-Ⅱ型頻率計(jì)實(shí)測(cè)振弦式鋼筋應(yīng)力計(jì)頻率的變化, 根據(jù)出廠時(shí)標(biāo)定的頻率-應(yīng)力率定值, 求得應(yīng)力變化值:
式中K為率定系數(shù)(kN/Hz2), F0 為應(yīng)力計(jì)初始頻率(Hz), Fx 為應(yīng)力計(jì)測(cè)試頻率(Hz), Rx 為實(shí)測(cè)鋼筋計(jì)的應(yīng)力(MPa), S為應(yīng)力計(jì)截面積(m2), 圈梁、圍檁及立柱樁的鋼筋應(yīng)力測(cè)試方法和原理相同。
1. 5地墻混凝土應(yīng)力監(jiān)測(cè)
對(duì)地墻的鋼筋受力狀況和混凝土受力狀況分別進(jìn)行監(jiān)控, 可以確定兩者的受力是否協(xié)調(diào)。在地墻鋼筋籠, 放入基槽前, 將混凝土應(yīng)變計(jì)安裝在設(shè)計(jì)深度處的墻體上, 并將導(dǎo)線引出地面。用ZXY-Ⅱ型頻率計(jì)實(shí)測(cè)混凝土應(yīng)變計(jì)頻率變化, 根據(jù)出廠時(shí)標(biāo)定的頻率-應(yīng)變率定值, 求得應(yīng)變量變化值, 從而推算出墻體混凝土應(yīng)力。圈梁、圍檁的混凝土應(yīng)力測(cè)試方法和原理相同。
1. 6地墻墻側(cè)土壓力監(jiān)測(cè)
基坑開(kāi)挖施工中, 由于坑內(nèi)土體卸載, 導(dǎo)致墻體內(nèi)外土壓力失衡。對(duì)坑底以下地墻迎坑面一側(cè)土壓力的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè), 可以有依據(jù)地控制開(kāi)挖速率, 以達(dá)到施工安全。用振弦式土壓力計(jì)實(shí)測(cè)其頻率的變化, 根據(jù)出廠時(shí)標(biāo)定的頻率-壓力率定值, 求得土壓力值。采用掛布法埋設(shè)。安裝時(shí), 預(yù)先將縫有土應(yīng)力計(jì)的帆布掛簾平鋪在鋼筋籠表面并與鋼筋籠綁扎固定, 掛簾隨鋼筋籠一起吊入槽內(nèi), 在澆筑混凝土?xí)r, 由于混凝土在掛簾的內(nèi)側(cè), 利用流態(tài)混凝土的側(cè)向擠壓力將掛簾連同土應(yīng)力計(jì)一起壓向土層, 并迫使土應(yīng)力計(jì)與土層垂直表面密貼。
1. 7坑外孔隙水壓力監(jiān)測(cè)
基坑開(kāi)挖及深井降水均會(huì)引起坑外孔隙水壓力的下降, 有必要對(duì)基坑外側(cè)的孔隙水壓孔口高程減磁環(huán)深度即得各磁環(huán)的初始高程。每次測(cè)得磁環(huán)高程與初始高程的差即為測(cè)點(diǎn)高程的累計(jì)變化量。
1. 9鋼支撐軸力監(jiān)測(cè)
為了測(cè)定深基坑內(nèi)鋼支撐結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況與設(shè)計(jì)軸力的差異, 防止圍護(hù)結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)破壞,須對(duì)支撐結(jié)構(gòu)中受力較大的斷面進(jìn)行監(jiān)測(cè)。被測(cè)斷面埋入應(yīng)變計(jì), 支撐受到外力作用后產(chǎn)生形變。其應(yīng)變量通過(guò)振弦式頻率計(jì)來(lái)測(cè)定。測(cè)試時(shí), 按預(yù)先標(biāo)定的率定曲線, 根據(jù)應(yīng)變計(jì)頻率推算出支撐軸向所受的力。
2監(jiān)測(cè)與分析
以某大型建筑基坑附近的地下管線變形監(jiān)加以說(shuō)明和分析, 該建筑塔樓為地上100多層, 地下3層, 地面高度490m, 圍護(hù)墻平面呈100m內(nèi)徑的園形布置, 淺基坑開(kāi)挖至標(biāo)高-13m, 本工程基坑保護(hù)等級(jí)為一級(jí)。該大型基坑工程按前面所述項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
2. 1地下管線變形監(jiān)測(cè)
對(duì)離基坑最近10m的電力電纜、上水管、煤氣管的沉降變化進(jìn)行監(jiān)測(cè), 在這些管線上共設(shè)立了40個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。按6個(gè)工況日期進(jìn)行監(jiān)測(cè), 即: ①第一層土開(kāi)挖, 第一道圍檁施工; ②第二層土開(kāi)挖, 第二道圍檁施工; ③第三層、第三道; ④第四層土開(kāi)挖, 淺基坑墊層施工; ⑤深基坑施工完成; ⑥塔樓區(qū)地下結(jié)構(gòu)施工。并繪出各監(jiān)測(cè)點(diǎn)工況結(jié)束時(shí)測(cè)向位圖。為其中一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移曲線圖。力變化進(jìn)行監(jiān)測(cè), 了解地下水壓力的變化情況, 以達(dá)到施工安全。
1. 8基坑底土體回彈和坑外分層沉降
基坑內(nèi)外土體的高程動(dòng)態(tài)變化, 可在基坑開(kāi)挖前測(cè)得各孔的高程及各測(cè)點(diǎn)(磁環(huán))深度,
淺基坑開(kāi)挖后地下管線出現(xiàn)明顯下降, 基坑外深井降水, 降水初期承壓水位降深較小, 對(duì)周邊管線的沉降影響不明顯, 隨著承壓水位繼續(xù)下降, 其對(duì)周邊管線影響不斷增加。當(dāng)承壓水位降深增加約5. 6m時(shí), 周邊地下管線均產(chǎn)生了約4~5mm的沉降。隨著基坑底板的澆筑、承壓水位的逐漸恢復(fù), 管線也出現(xiàn)了緩慢回彈, 回彈的速度要小于沉降速率。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析為信息化施工的安排性和方案等提供了決策依據(jù)。
2. 2注漿施工控制
根據(jù)設(shè)計(jì), 在裙房基坑進(jìn)行底層深度開(kāi)挖, 要對(duì)道側(cè)進(jìn)行注漿加固, 在這期間要進(jìn)行管線沉降開(kāi)挖。
在第260次觀測(cè)期間, 注漿施工出現(xiàn)了速率過(guò)快和注漿孔位過(guò)于集中的問(wèn)題,根據(jù)這一數(shù)據(jù)特征調(diào)整施工方案, 然后再由監(jiān)測(cè)驗(yàn)證方案調(diào)整的正確性和準(zhǔn)確性, 如此不斷的反復(fù)操作。從261~273次測(cè)試數(shù)據(jù)可以確定曲線趨已于平緩, 也就是說(shuō)施工方案已經(jīng)滿足施工的安全條件, 并在效率和安全之間達(dá)到了平衡, 這種情況一直持續(xù)到注漿完畢。注漿完成后監(jiān)測(cè)工作仍然進(jìn)行, 當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示沉降數(shù)據(jù)恢復(fù)日常增長(zhǎng)水平,當(dāng)沉降水平達(dá)到預(yù)期值后, 施工項(xiàng)目宣告結(jié)束。
3結(jié)語(yǔ)
綜上所述, 筆者給出了基坑工程中監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目和技術(shù)方法, 可供參考。
