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1、6-2-11基坑工程监测6-2-11-1支护结构监测支护结构的设计，虽然根据地质勘探资料和使用要求进行了较详细的计算， 但由于土层的复杂性和离散性，勘探提供的数据常难以代表土层的总体情况，土层取样时的扰动和试验误差亦会产生偏差；荷载和设计计算中的假定和简化会造 成误差；挖土和支撑装拆等施工条件的改变， 突发和偶然情况等随机困难等亦会 造成误差。为此，支护结构设计计算的内力值与结构的实际工作状况往往难以准 确的一致。所以，在基坑开挖与支护结构使用期间， 对较重要的支护结构需要进 行监测。通过对支护结构和周围环境的监测， 能随时掌握土层和支护结构内力的 变化情况，以及邻近建筑物、地下管线和道路的变
2、形情况，将观测值与设计计算 值进行对比和分析，随时采取必要的技术措施，以保证在不造成危害的条件下安 全地进行施工。支护结构和周围环境的监测的重要性，正被越来越多的建设和施工单位所认 识，它作为基坑开挖和支护结构工作期间的一项技术，已被列入支护结构设计。1 支护结构监测项目与监测方法基坑和支护结构的监测项目，根据支护结构的重要程度、周围环境的复杂性 和施工的要求而定。要求严格则监测项目增多，否则可减之，表 6-135所列之监 测项目为重要的支护结构所需监测的项目，对其他支护结构可参照之增减。支护结构监测项目与监测方法表6-135监测对象监测项目监测方法备注支护结构围护墙侧压力、弯曲应 力、变形土
3、压力计、孔隙水压力 计、测斜仪、应变计、 钢筋计、水准仪等验证计算的荷载、内 力、变形时需监测的 项目支撑（锚杆）轴力、弯曲应力应变计、钢筋计、传感 器验证计算的内力腰梁（围檩）轴力、弯曲应力应变计、钢筋计、传感 器验证计算的内力立柱沉降、抬起水准仪观测坑底隆起的项目之一2 支护结构监测常用仪器及其应用支护结构的监测，主要分为应力监测与变形监测。应力监测主要用机械系统和电气系统的仪器；变形监测主要用机械系统、电气系统和光学系统的仪器。（1）变形监测仪器变形监测仪器除常用的经纬仪、水准仪外，主要是测斜仪。测斜仪是一种测量仪器轴线与沿垂线之间夹角的变化量， 进行测量围护墙或 土层各点水平位移的仪器
4、（图6-196）。使用时，沿挡墙或土层深度方向埋设测斜 管（导管），让测斜仪在测斜管内一定位置上滑动，就能测得该位置处的倾角, 沿深度各个位置上滑动，就能测得围护墙或土层各标高位置处的水平位移。标距2=500图6-196测斜仪1-敏感部件；2-壳体；3-导向轮；4-引出电缆测斜仪最常用者为伺服加速度式和电阻应变片式。伺服加速度式测斜仪精度 较高，但造价亦高；电阻应变片式测斜仪造价较低，精度亦能满足工程的实际需 要。BC型电阻应变片式测斜仪的性能如表 6-136所示。BC型电阻应变片式测斜仪的性能 表6-136规格BC-5BC-10尺寸参数连杆直径（mm）3636标距（mm）500500总长（m
5、m）650650量程i510输出灵敏度（1/yv） 1000 1000率定常数（1/卩）918线性误差（FS） 1 % 100 100测斜管可用工程塑料、聚乙烯塑料或铝质圆管。内壁有两个对互成90的导槽，如图6-197所示1-导向槽；2-管壁测斜管的埋设视测试目的而定。测试土层位移时，是在土层中预钻139的孔，再利用钻机向钻孔内逐节加长测斜管，直至所需深度，然后，在测斜管与钻 孔之间的空隙中回填水泥和膨润土拌合的灰浆；测试支护结构挡墙的位移时，则需与围护墙紧贴固定。（2）应力监测仪器1）土压力观测仪器在支护结构使用阶段，有时需观测随着挖土过程的进行，作用于围护墙上土 压力的变化情况，以便了解其
6、与土压力设计值的区别，保证支护结构的安全。测量土压力主要采用埋设土压力计（亦称土压力盒）的方法。土压力计有液 压式、气压平衡式、电气式（有差动电阻式、电阻应变式、电感式等）和钢弦式， 其中应用较多的为钢弦式土压力计。钢弦式土压力计有单膜式、双膜式之分。单膜式者受接触介质的影响较大， 由于使用前的标定要与实际土壤介质完全一致往往难以做到，故测量误差较大。 所以目前使用较多的仍是双膜式的钢弦式土压力计。钢弦式双膜土压力计的工作原理是： 当表面刚性板受到土压力作用后，通过 传力轴将作用力传至弹性薄板，使之产生挠曲变形，同时也使嵌固在弹性薄板上 的两根钢弦柱偏转、使钢弦应力发生变化，钢弦的自振频率也相
7、应变化，利用钢 弦频率仪中的激励装置使钢弦起振并接收其振荡频率，使用预先标定的压力-频率曲线，即可换算出土压力值。钢弦式双膜土压力计的构造如图6-218所示。I 23图6-198钢弦式双膜土压力计的构造1-刚性板；2-弹性薄板；3-传力轴；4-弦夹；5-钢弦钢弦式土压力计的规格如表 6-137所示。它同时配有SS-2型袖珍数字式频 率接收仪。钢弦式土压力计的技术性能表6-137型号JXY-2 LXY-2（单膜式）JXY-4 LXY-4（双膜式）规格（N/mm2）0.1，0.2，0.3， 0.4，0.5，0.6，0.8， 1.0， 1.5，2.0，2.5， 3.0， 4.0， 5.0， 6.00
8、.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.8， 1.0，1.5，2.0，2.5， 3.0， 4.0， 5.0， 6.0，8.0十曲七士*七匕卡二零点漂移35Hz/3 个月35Hz/3 个月重复性V 0.5% FSV 0.5% FS得合误差V 2.5% FSV 2.5% FS主要技术指标温度-频率特性34Hz/10 C34Hz/10 C使用环境温度-10 + 50C-10 + 50C外形尺寸0 114mM 28mm0 114mM 35mm2）孔隙水压力计测量孔隙水压力用的孔隙水压力计，其形式、工作原理皆与土压力计相同,使用较多的亦为钢弦式孔隙水压力计。其技术性能如表6-138所示钢弦式孔
9、隙水压力计的技术性能表6-138型号JXS-1JXS-2量程0.11.0N/mm 2频带450Hz长期观测零点最大漂移V 1% FS滞后性V 0.5% FS满负荷徐变V -0.5 % FS使用环境温度460 C温度-频率特性0.15Hz/ C封闭性能在使用量程内不泄漏外形尺寸0 60mrhC 140mm0 60mrhC 260mm孔隙水压力计宜用钻孔埋设，待钻孔至要求深度后，先在孔底填入部分干净 的砂，将测头放入，再于测头周围填砂，最后用粘土将上部钻孔封闭。3）支撑内力测试支撑内力测试方法，常用的有下列几种： 压力传感器压力传感器有油压式、钢弦式、电阻应变片式等多种。多用 于型钢或钢管支撑。使
10、用时把压力传感器作为一个部件直接固定在钢支撑上即可。 电阻应变片 亦多用于测量钢支撑的内力。选用能耐一定高温、性能良好的箔式应变片，将其贴于钢支撑表面，然后进行防水、防潮处理并做好保护装置， 支撑受力后产生应变，由电阻应变仪测得其应变值进而可求得支撑的内力。应变片的温度补偿宜用单点补偿法。电阻应变仪宜用抗干扰、稳定性好的应变仪，如 YJ-18型、YJD-17型等电阻应变仪。 千分表位移量测装置 测量装置如图6-199所示。量测原理是：当支撑受 力后产生变形，根据千分表测得的一定标距内支撑的变形量，和支撑材料的弹性 模量等参数，即可算出支撑的内力。1-钢支撑；2-千分表；3-标杆；4、5-支座；
11、6-紧固螺丝 应力、应变传感器 该法用于量测钢筋混凝土支撑系统中的内力。 对一般 以承受轴力为主的杆件，可在杆件混凝土中埋入混凝土计，以量测杆件的内力。 对兼有轴力和弯矩的支撑杆件和围糠等，则需要同时埋入混凝土计和钢筋计，才 能获得所需要的内力数据。为便于长期量测，多用钢弦式传感器，其技术性能如 表6-139、表6-140所示。应力、应变传感器的埋设方法，钢筋计应直接与钢筋固定，可焊接或用接驳 器连接。混凝土计则直接埋设在要测试的截面内。JXG-1型钢筋计的技术性能表6-139规格0 120 140 160 180 200 220 250 280 300 320 36最大外径（mm）0 320
12、 320 320 320 340 350 380 420 440 470 55总长（mm）783783783785785785785795795795795最大拉力（kN）223040506080100120140160200最大压力（kN）11152025304050607080100最大拉应力（MPa）200最大压应力（MPa）100分辨率（ FS） 0.2零漂（Hz/3个月）35温度漂移（Hz/10 C）34使用环境温度（C）10+ 50JXH-2型混凝土应变计的技术性能表6-140规格（MPa）10203040等效弹性模量（MPa）1.5 X1043.0 氷044.5 X046.0 氷
13、04总应变（卩）8001000分辨率（ FS） 0.2零漂（Hz/3个月）35总长（mm）150最大外径（mm）035.68承压面积（mm2）1000温度漂移（Hz/10 C）34使用环境温度（C）10+ 506-2-11-2周围环境监测受基坑挖土等施工的影响，基坑周围的地层会发生不同程度的变形。如工程位于中心地区，基坑周围密布有建筑物、各种地下管线以及公共道路等市政设施， 尤其是工程处在软弱复杂的地层时，因基坑挖土和地下结构施工而引起的地层变 形，会对周围环境（建筑物、地下管线等）产生不利影响。因此在进行基坑支护 结构监测的同时，还必须对周围的环境进行监测。 监测的内容主要有：坑外地形 的变
14、形；临近建筑物的沉降和倾斜；地下管线的沉降和位移等。建筑物和地下管线等监测涉及到工程外部关系，应由具有测量资质的第三方 承担，以使监测数据可靠而公正。测量的技术依据应遵循中华人民共和国现行的城市测量规范（GJJ 8-85、建筑变形测量规程（JGJ/T 8-97）、工程测量规 范（GB 50026-93）等。1.坑外地层变形基坑工程对周围环境的影响范围大约有 12倍的基坑开挖深度，因此监测测 点就考虑在这个范围内进行布置。 对地层变形监测的项目有：地表沉降、土层分 层沉降和土体测斜以及地下水位变化等。（1）地表沉降地表沉降监测虽然不是直接对建筑物和地下管线进行测量，但它的测试方法 简便，可以根据理论预估的沉降分布规律和经验， 较全面地进行测点布置，以全 面地了解基坑周围地层的变形情况。有利于建筑物和地下管线等进行监测分析。监测测点的埋设要求是，测点需穿过路面硬层，伸入原状土300mm左右，测点顶部做好保护，避免外力产生人为沉降。图 6-200为地表沉降测点埋设示意 图。量测仪器采用精密水准仪，
