《基坑監(jiān)測(cè)測(cè)量》上海市建設(shè)工程檢測(cè)培訓(xùn)中心教材

1、基坑監(jiān)測(cè)測(cè)量上海市建設(shè)工程檢測(cè)培訓(xùn)中心教材本文由hbymy1963貢獻(xiàn)上海市建設(shè)檢測(cè)從業(yè)人員崗位培訓(xùn)基坑監(jiān)測(cè)量測(cè)上海市建設(shè)工程檢測(cè)培訓(xùn)中心 2008 年 4 月第一講概述隨著我國城市建設(shè)高峰的到來，地下空間的開發(fā)力度越來越大，地下室由一層發(fā)展 到多層， 相應(yīng)的基坑開挖深度也從地表以下 56m 發(fā)展到 1213m， 個(gè)別甚至達(dá)到 30m。 建筑、地鐵、合流污水、過江隧道、交通樞紐、地下變電站等建設(shè)工程中的基坑工程占 了相當(dāng)?shù)谋壤?。上海地區(qū)建筑物地下室基坑開挖深度已超過 25m，地鐵車站基坑開挖深 度一般在十幾米至二十米左右，深的工作井達(dá)到 30m，頂管工程的工作井開挖深度達(dá)到 27m，地下變電站

2、開挖深度達(dá) 34m。近幾年，深基坑工程在總體數(shù)量、開挖深度、平面 尺寸以及使用領(lǐng)域等方面都得到高速的發(fā)展。 一、基坑監(jiān)測(cè)的重要性和目的 在深基坑開挖的施工過程中，基坑內(nèi)外的土體將由原來的靜止土壓力狀態(tài)向被動(dòng)和 主動(dòng)土壓力狀態(tài)轉(zhuǎn)變， 應(yīng)力狀態(tài)的改變引起圍護(hù)結(jié)構(gòu)承受荷載并導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)和土體的 變形，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力(圍護(hù)樁和墻的內(nèi)力、支撐軸力或土錨拉力等)和變形(深基坑坑內(nèi) 土體的隆起、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及其周圍土體的沉降和側(cè)向位移等)中的任一量值超過容許 的范圍，將造成基坑的失穩(wěn)破壞或?qū)χ車h(huán)境造成不利影響，深基坑開挖工程往往在建 筑密集的市中心，施工場(chǎng)地四周有建筑物和地下管線，基坑開挖所引起的土體變形

3、將在 一定程度上改變這些建筑物和地下管線的正常狀態(tài)，當(dāng)土體變形過大時(shí)，會(huì)造成鄰近結(jié) 構(gòu)和設(shè)施的失效或破壞。同時(shí)，基坑相鄰的建筑物又相當(dāng)于較重的集中荷載，基坑周圍 的管線常引起地表淺層水的滲漏，這些因素又是導(dǎo)致土體變形加劇的原因?；庸こ淘O(shè) 置于力學(xué)性質(zhì)相當(dāng)復(fù)雜的地層中，在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和變形預(yù)估時(shí)，一方面，基坑圍 護(hù)體系所承受的土壓力等荷載存在著較大的不確定性；另一方面，對(duì)地層和圍護(hù)結(jié)構(gòu)一 般都作了較多的簡(jiǎn)化和假定，與工程實(shí)際有一定的差異；加之，基坑開挖與圍護(hù)結(jié)構(gòu)施 工過程中，存在著時(shí)間和空間上的延遲過程，以及降雨、地面堆載和挖機(jī)撞擊等偶然因 素的作用，使得現(xiàn)階段在基坑工程設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力

4、計(jì)算以及結(jié)構(gòu)和土體變形的預(yù)估 與工程實(shí)際情況有較大的差異，并在相當(dāng)程度上仍依靠經(jīng)驗(yàn)。因此，在深基坑施工過程 中，只有對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、基坑周圍的土體和相鄰的構(gòu)筑物進(jìn)行全面、系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，才 能對(duì)基坑工程的安全性和對(duì)周圍環(huán)境的影響程度有全面的了解，以確保工程的順利進(jìn) 行，在出現(xiàn)異常情況時(shí)及時(shí)反饋，并采取必要的工程應(yīng)急措施，甚至調(diào)整施工工藝或修 改設(shè)計(jì)參數(shù)。1上海相繼頒布實(shí)施的上海工程建設(shè)規(guī)范基坑工程設(shè)計(jì)規(guī)程DGJ08-61-1997、 地 基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范DGJ08 11-1999、 基坑工程施工監(jiān)測(cè)規(guī)程DGTJ08-2001-2006 都對(duì) 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)作了具體規(guī)定，將其作為基坑工程施工中必不可少的組成

5、部分。而在地鐵、隧 道和合流污水工程等大型構(gòu)筑物安全保護(hù)區(qū)內(nèi)的基坑， 相關(guān)部門都頒布了有關(guān)文件確定 其環(huán)境保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)和要求?；庸こ瘫O(jiān)測(cè)已成為建設(shè)管理部門強(qiáng)制性指令措施，受到業(yè) 主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、施工和相關(guān)管線單位高度重視。 基坑監(jiān)測(cè)應(yīng)達(dá)到的目的： 1、對(duì)基坑圍護(hù)體系及周邊環(huán)境安全進(jìn)行有效監(jiān)護(hù) 在深基坑開挖與支護(hù)施筑過程中，必須在滿足支護(hù)結(jié)構(gòu)及被支護(hù)土體的穩(wěn)定性，避 免破壞和極限狀態(tài)發(fā)生的同時(shí)， 不產(chǎn)生由于支護(hù)結(jié)構(gòu)及被支護(hù)土體的過大變形而引起鄰 近建筑物的傾斜或開裂，鄰近管線的滲漏等。從理論上說，如果基坑圍護(hù)工程的設(shè)計(jì)是 合理可靠的，那么表征土體和支護(hù)系統(tǒng)力學(xué)形態(tài)的一切物理量都隨時(shí)間而漸趨穩(wěn)定，

6、反 之，如果測(cè)得表征土體和支護(hù)系統(tǒng)力學(xué)形態(tài)特點(diǎn)的某幾種或某種物理量，其變化隨時(shí)間 而不是漸趨穩(wěn)定，則可以斷言土體和支護(hù)系統(tǒng)不穩(wěn)定，支護(hù)必須加強(qiáng)或修改設(shè)計(jì)參數(shù)。 在工程實(shí)際中，基坑在破壞前，往往會(huì)在基坑側(cè)向的不同部位上出現(xiàn)較大的變形，或變 形速率明顯增大。在 20 世紀(jì) 90 年代初期，基坑失穩(wěn)引起的工程事故比較常見，隨著工 程經(jīng)驗(yàn)的積累，這種事故越來越少。但由于支護(hù)結(jié)構(gòu)及被支護(hù)土體的過大變形而引起鄰 近建筑物和管線破壞則仍然時(shí)有發(fā)生， 而事實(shí)上大部分基坑圍護(hù)的目的也就是出于保護(hù) 鄰近建筑物和管線。因此，基坑開挖過程中進(jìn)行周密的監(jiān)測(cè)，可以保證在建筑物和管線 變形處在正常范圍內(nèi)時(shí)基坑的順利施工，在

7、建筑物和管線的變形接近警戒值時(shí)，有利于 采取對(duì)建筑物和管線本體進(jìn)行保護(hù)的技術(shù)應(yīng)急措施， 在很大程度上避免或減輕破壞的后 果。 2、為信息化施工提供參數(shù) 基坑施工總是從點(diǎn)到面，從上到下分工況局部實(shí)施。基坑工程監(jiān)測(cè)不僅即時(shí)反映出 開挖產(chǎn)生的應(yīng)力和變形狀況， 還可以根據(jù)由局部和前一工況的開挖產(chǎn)生的應(yīng)力和變形實(shí) 測(cè)值與預(yù)估值的分析，驗(yàn)證原設(shè)計(jì)和施工方案正確性，同時(shí)可對(duì)基坑開挖到下一個(gè)施工 工況時(shí)的受力和變形的數(shù)值和趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)， 并根據(jù)受力和變形實(shí)測(cè)和預(yù)測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì) 時(shí)采用的值進(jìn)行比較，必要時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)方案和施工工藝進(jìn)行修正。 3、驗(yàn)證有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)2因基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尚處于半理論半經(jīng)驗(yàn)的狀態(tài)，土壓力計(jì)算大

8、多采用經(jīng)典的側(cè)向 土壓力公式，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值相比較有一定的差異，基坑周圍土體的變形也還沒有成熟的 計(jì)算方法。因此，在施工過程中需要知道現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的受力和變形情況。支護(hù)結(jié)構(gòu)上所承 受的土壓力及其分布，受地質(zhì)條件、支護(hù)方式、支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度、基坑平面幾何形狀、開 挖深度、施工工藝等的影響，并直接與側(cè)向位移有關(guān)，而基坑的側(cè)向位移又與挖土的空 間順序、 施工進(jìn)度等時(shí)間和空間因素等有復(fù)雜的關(guān)系， 現(xiàn)行設(shè)計(jì)分析理論尚未完全成熟。 基坑圍護(hù)的設(shè)計(jì)和施工，應(yīng)該在充分借鑒現(xiàn)有成功經(jīng)驗(yàn)和吸取失敗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，根據(jù) 自身的特點(diǎn)，力求在技術(shù)方案中有所創(chuàng)新、更趨完善。對(duì)于某一基坑工程，在方案設(shè)計(jì) 階段需要參考同類工程的圖紙和監(jiān)

9、測(cè)成果， 在竣工完成后則為以后的基坑工程設(shè)計(jì)增添 了一個(gè)工程實(shí)例?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)不僅確保了本基坑工程的安全，在某種意義上也是一次 1：1 的實(shí)體試驗(yàn)，所取得的數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)和土層在工程施工過程中真實(shí)反應(yīng)，是各種復(fù)雜因素 影響和作用下基坑系統(tǒng)的綜合體現(xiàn)， 因而也為基坑工程領(lǐng)域的科學(xué)和技術(shù)發(fā)展積累了第 一手資料。 二、基坑監(jiān)測(cè)工作基本要求 1、基坑監(jiān)測(cè)應(yīng)由委托方委托具備相應(yīng)資質(zhì)的第三方承擔(dān)。 2、基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)單位及相關(guān)單位應(yīng)提出監(jiān)測(cè)技術(shù)要求。 3、 監(jiān)測(cè)單位監(jiān)測(cè)前應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)踏勘和收集相關(guān)資料基礎(chǔ)上， 依據(jù)委托方和相關(guān)單位提 出的監(jiān)測(cè)要求和規(guī)范、規(guī)程規(guī)定編制詳細(xì)的基坑監(jiān)測(cè)方案，監(jiān)測(cè)方案須在本單位審批的 基礎(chǔ)上報(bào)

10、委托方及相關(guān)單位認(rèn)可后方可實(shí)施。 4、 基坑工程在開挖和支撐施工過程中的力學(xué)效應(yīng)是從各個(gè)側(cè)面同時(shí)展現(xiàn)出來的， 在 諸如圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力、地層移動(dòng)和地表沉降等物理量之間存在著內(nèi)在的緊密聯(lián)系， 因此監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮各項(xiàng)監(jiān)測(cè)內(nèi)容間監(jiān)測(cè)結(jié)果的互相印證、互相檢驗(yàn)，從而 對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果有全面正確的把握。 5、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)必須是可靠真實(shí)的，數(shù)據(jù)的可靠性由測(cè)試元件安裝或埋設(shè)的可靠性、監(jiān) 測(cè)儀器的精度、可靠性以及監(jiān)測(cè)人員的素質(zhì)來保證。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)性要求所有數(shù)據(jù)必須 以原始記錄為依據(jù)，原始記錄任何人不得更改、刪除。 6、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)必須是及時(shí)的，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)需在現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)計(jì)算處理，計(jì)算有問題可及時(shí)復(fù) 測(cè)，盡量做到當(dāng)天報(bào)表

11、當(dāng)天出。因?yàn)榛娱_挖是一個(gè)動(dòng)態(tài)的施工過程，只有保證及時(shí)監(jiān) 測(cè)，才能有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，及時(shí)采取措施。37、 埋設(shè)于結(jié)構(gòu)中的監(jiān)測(cè)元件應(yīng)盡量減少對(duì)結(jié)構(gòu)的正常受力的影響， 埋設(shè)水土壓力監(jiān) 測(cè)元件、測(cè)斜管和分層沉降管時(shí)的回填土應(yīng)注意與土介質(zhì)的匹配。 8、對(duì)重要的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，應(yīng)按照工程具體情況預(yù)先設(shè)定預(yù)警值和報(bào)警制度，預(yù)警值應(yīng) 包括變形或內(nèi)力量值及其變化速率。 但目前對(duì)警戒值的確定還缺乏統(tǒng)一的定量化指標(biāo)和 判別準(zhǔn)則，這在一定程度上限制和削弱了報(bào)警的有效性。 9、基坑監(jiān)測(cè)應(yīng)整理完整的監(jiān)測(cè)記錄表、數(shù)據(jù)報(bào)表、形象的圖表和曲線，監(jiān)測(cè)結(jié)束后 整理出監(jiān)測(cè)報(bào)告。 基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)是一門綜合性很強(qiáng)的技術(shù)，它以土力學(xué)、鋼筋

12、混凝土力學(xué)及巖土 工程設(shè)計(jì)理論和方法等學(xué)科為理論基礎(chǔ)，以儀器儀表、傳感器、計(jì)算機(jī)、測(cè)試技術(shù)等學(xué) 科為技術(shù)支持，同時(shí)還融合了基坑工程施工工藝與工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 三、基坑工程監(jiān)測(cè)等級(jí)劃分 2006 年 頒 布 實(shí) 施 的 上 海 工 程 建 設(shè) 規(guī) 范 基 坑 工 程 施 工 監(jiān) 測(cè) 規(guī) 程 DG TJ08-2001-2006 對(duì)基坑工程監(jiān)測(cè)進(jìn)行等級(jí)劃分。 基坑工程施工監(jiān)測(cè)規(guī)程規(guī)定基坑工 程監(jiān)測(cè)等級(jí)根據(jù)基坑工程安全等級(jí)、周邊環(huán)境等級(jí)和地基復(fù)雜程度劃分為四級(jí)。規(guī)程中 表 3.2.2 、表 3.2.3、表 3.2.4 和表 3.2.5 分別列出了基坑工程安全等級(jí)、周邊環(huán)境等級(jí)、 地基復(fù)雜程度和基坑工程監(jiān)

13、測(cè)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)。需要注意的是：、同一基坑各側(cè)壁的工 程監(jiān)測(cè)等級(jí)可能不同。對(duì)基坑各側(cè)邊條件差異很大且復(fù)雜的基坑工程，在確定基坑工程 監(jiān)測(cè)等級(jí)時(shí)，應(yīng)明確基坑各側(cè)壁工程監(jiān)測(cè)等級(jí)。、地基復(fù)雜程度劃分表 3.2.4 和基坑 工程監(jiān)測(cè)等級(jí)劃分表 3.2.5 中有二項(xiàng)（含二項(xiàng)）以上，最先符合該等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)者，即可定 為該等級(jí)。、基坑工程監(jiān)測(cè)等級(jí)劃分表 3.2.5 中當(dāng)出現(xiàn)符合兩個(gè)監(jiān)測(cè)等級(jí)時(shí)，宜按周 邊環(huán)境高一等級(jí)考慮。例如：某基坑工程安全等級(jí)為二級(jí)、周邊環(huán)境等級(jí)為一級(jí)、地基 復(fù)雜程度為中等，按表 3.2.5 基坑工程監(jiān)測(cè)等級(jí)可定為一級(jí)或二級(jí)，但按表 3.2.5 注 2 要 求，基坑工程監(jiān)測(cè)等級(jí)宜定為一級(jí)。 四、

14、基坑監(jiān)測(cè)參數(shù) 基坑監(jiān)測(cè)按監(jiān)測(cè)項(xiàng)目分類詳見基坑工程施工監(jiān)測(cè)規(guī)程表 3.3.6。按監(jiān)測(cè)參數(shù)可分 為：垂直位移、水平位移、傾斜、圍護(hù)體系內(nèi)力、深層側(cè)向位移（測(cè)斜） 、裂縫、地下 水位、孔隙水壓力、土壓力、土體分層垂直位移、坑底隆起（回彈）等。結(jié)合將來的機(jī) 構(gòu)認(rèn)證，本次監(jiān)測(cè)技術(shù)培訓(xùn)內(nèi)容按監(jiān)測(cè)參數(shù)編排。4第二講一、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目圍護(hù)體系內(nèi)力監(jiān)測(cè)基坑工程圍護(hù)體系內(nèi)力監(jiān)測(cè)包括支撐內(nèi)力、錨桿拉力、圍護(hù)墻內(nèi)力、圍檁內(nèi)力、立 柱內(nèi)力等。支撐內(nèi)力、錨桿拉力為板式圍護(hù)體系一、二級(jí)基坑應(yīng)測(cè)項(xiàng)目，三級(jí)基坑選測(cè) 項(xiàng)目。圍護(hù)墻內(nèi)力、圍檁內(nèi)力為板式圍護(hù)體系一級(jí)基坑應(yīng)測(cè)項(xiàng)目，二級(jí)基坑選測(cè)項(xiàng)目。 立柱內(nèi)力為板式圍護(hù)體系一、二級(jí)基坑選測(cè)項(xiàng)

15、目，主要用于逆作法施工。 二、 儀器、設(shè)備簡(jiǎn)介 1監(jiān)測(cè)傳感器及基本原理（鋼弦式傳感器） 監(jiān)測(cè)傳感器是地下工程施工前或施工過程中直接埋設(shè)在地層及結(jié)構(gòu)物中，用以監(jiān)測(cè) 其在施工階段受力和變形的傳感器。 按照它們的工作原理可分成差動(dòng)電阻式(卡爾遜式)、 鋼弦式、電阻應(yīng)變式、電感式等多種。 目前地下工程中使用較多的是鋼弦式和電阻應(yīng)變片式傳感器。鋼弦式傳感器是利用 鋼弦的振動(dòng)頻率將物理量變?yōu)殡娏?，再通過二次測(cè)量儀表(頻率計(jì))將頻率的變化反映出 來。當(dāng)鋼弦在外力作用下產(chǎn)生變形時(shí)，其振動(dòng)頻率即發(fā)生變化。在傳感器內(nèi)有一塊電磁 鐵，當(dāng)激振發(fā)生器向線圈內(nèi)通入脈沖電流時(shí)鋼弦振動(dòng)。鋼弦的振動(dòng)又在電磁線圈內(nèi)產(chǎn)生 交變電動(dòng)

16、勢(shì)。 利用頻率計(jì)就可測(cè)得此交變電動(dòng)勢(shì)即鋼弦的振動(dòng)頻率， 其構(gòu)造如下圖所示。 根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的頻率-應(yīng)力曲線或頻率應(yīng)變曲線即可換算出所需測(cè)定的壓力值或變形 值。由于頻率信號(hào)不受傳感器與接收儀器之間信號(hào)電纜長度的影響，因此鋼弦式傳感器 十分適用于長距離遙測(cè)(國內(nèi)電纜可長達(dá) 1000m，國外電纜可長達(dá) 1500m)。當(dāng)然，無線 傳輸技術(shù)的應(yīng)用也為長距離遙測(cè)提供了技術(shù)支撐。鋼弦式傳感器還具有穩(wěn)定性、耐久性 好的特點(diǎn)能適應(yīng)相對(duì)較差的監(jiān)測(cè)環(huán)境，在目前工程實(shí)踐中得到了廣泛應(yīng)用。 鋼弦式傳感器物理計(jì)算公式：P=K ( f i 2 f 02 ) (2-1)式中 P待測(cè)物理量； K與待測(cè)物理量相匹配的標(biāo)定系數(shù)；fi

17、 測(cè)試頻率； f 0 初始頻率。5鋼弦式傳感器可制作成用于不同監(jiān)測(cè)參數(shù)的傳感器，如應(yīng)變計(jì)、鋼筋應(yīng)力計(jì)、軸力 計(jì)、 （孔隙水壓力計(jì)和土壓力盒）等。 1）應(yīng)變計(jì) 應(yīng)變計(jì)是用于監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)承受荷載、溫度變化而產(chǎn)生變形的監(jiān)測(cè)傳感器。與應(yīng)力計(jì)所 不同的是， 應(yīng)變計(jì)中傳感器的剛度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于監(jiān)測(cè)對(duì)象的剛度。 根據(jù)應(yīng)變計(jì)的布置方式， 可分為表面應(yīng)變計(jì)和埋入式應(yīng)變計(jì)。 （1）表面應(yīng)變計(jì)。表面應(yīng)變計(jì)主要用于鋼結(jié)構(gòu)表面，也可用于混凝土表面。表面應(yīng) 變計(jì)由兩塊安裝鋼支座、微振線圈、電纜組件和應(yīng)變桿組成，其微振線圈可從應(yīng)變桿卸 下，這樣就增加了一個(gè)可變度使得傳感器的安裝、維護(hù)更為方便，并且可以調(diào)節(jié)測(cè)量范 圍（標(biāo)距） 。安裝

18、時(shí)使用一個(gè)定位托架，用電弧焊將兩端的安裝鋼支座焊（或安裝）在 待測(cè)結(jié)構(gòu)的表面。表面應(yīng)變計(jì)的特點(diǎn)在于安裝快捷，可在測(cè)試開始前再行安裝，避免前 期施工造成的損壞，傳感器成活率高。 （2）埋入式應(yīng)變計(jì)。埋入式應(yīng)變計(jì)可在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑時(shí)，直接埋入混凝土中用于 地下工程的長期應(yīng)變測(cè)量。埋入式應(yīng)變計(jì)的兩端有兩個(gè)不銹鋼圓盤。圓盤之間用柔性的 鋁合金波紋管連接中間放置一根張拉好的鋼弦，將應(yīng)變計(jì)埋入混凝土內(nèi)?；炷恋淖?形(即應(yīng)變)使兩端圓盤相對(duì)移動(dòng)，這樣就改變了張力，用電磁線圈激振鋼弦，通過監(jiān)測(cè) 鋼弦的頻率求混凝土的變形。埋入式應(yīng)變計(jì)因完全埋入在混凝土中，不受外界施工的影 響穩(wěn)定性耐久性好，使用壽命長。 2）

19、鋼筋應(yīng)力計(jì) 用于測(cè)量鋼筋混凝土內(nèi)的鋼筋應(yīng)力。可根據(jù)被測(cè)鋼筋的直徑選配與之相應(yīng)的鋼筋應(yīng) 力計(jì)。 3）軸力計(jì) 在基坑工程中軸力計(jì)主要用于測(cè)量鋼支撐的軸力。軸力計(jì)的外殼是一個(gè)經(jīng)過熱處理 的高強(qiáng)度鋼筒。在筒內(nèi)裝有應(yīng)變計(jì)，用來測(cè)讀作用在鋼筒上的荷載。 4）孔隙水壓力計(jì) 孔隙水壓力計(jì)(滲壓計(jì))是用于測(cè)量由于打樁、基坑開挖、地下工程開挖等作業(yè)擾動(dòng) 土體而引起的孔隙水壓變化的測(cè)量傳感囂?？紫端畨毫τ?jì)由金屬殼體和透水石組成，孔 隙水滲入透水石作用于傳感器。 5）土壓力計(jì)(盒)6土壓力計(jì)按埋人方式分為埋入式和邊界式兩種。土壓力盒是置于土體與結(jié)構(gòu)界面上 或埋設(shè)在自由土體中，用于測(cè)量土體對(duì)結(jié)構(gòu)的土壓力及地層中土壓力變

20、化的測(cè)量傳感 器。根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同又有單膜和雙膜兩類。單膜式受接觸介質(zhì)的影響較大，而使用 前的標(biāo)定要與實(shí)際土體一致往往做不到，因而測(cè)試誤差較大。一般使用于測(cè)量界面土壓 力目前采用較廣的是雙膜式，其對(duì)各種介質(zhì)具有較強(qiáng)適應(yīng)性。因此多用于測(cè)量土體內(nèi)部 的土壓力，依據(jù)土壓力盒的測(cè)量原理結(jié)構(gòu)材料和外形尺寸，使用時(shí)可根據(jù)實(shí)際用途、施 工方式、量程大小進(jìn)行選擇。 2測(cè)試儀器、設(shè)備（頻率儀） 頻率儀是用來測(cè)讀鋼弦式傳感囂鋼弦振動(dòng)頻率值的二次接收儀表。目前現(xiàn)場(chǎng)常用的 是采用單片計(jì)算機(jī)技術(shù)，測(cè)量范圍在 500-5000Hz，分辨率 0.1Hz 的數(shù)顯頻率儀。 (1)安裝電池。打開儀器背后的電池盒蓋，依照所示正負(fù)

21、極安裝密封電池，應(yīng)使用優(yōu) 質(zhì)電池，以防電液損壞技器。 (2)連接測(cè)量導(dǎo)線。將單點(diǎn)測(cè)量線或多點(diǎn)測(cè)量控制線插接在儀器上。禁止在開機(jī)帶電 狀態(tài)下插拔測(cè)量線，以免造成分線箱永久損壞。 (3)通電測(cè)讀。 打開電源開關(guān)， 儀器自檢后進(jìn)入等待測(cè)量狀態(tài)， 按動(dòng)鍵開始選點(diǎn)測(cè)量。 讀取穩(wěn)定的測(cè)試數(shù)據(jù)。三、傳感器安裝 1.支撐內(nèi)力傳感器安裝 1）鋼筋混凝土支撐 目前鋼筋混凝土支撐桿件，主要采用鋼筋計(jì)監(jiān)測(cè)鋼筋的應(yīng)力，然后通過鋼筋與混凝 土共同工作、變形協(xié)調(diào)條件反算支撐的軸力。當(dāng)監(jiān)測(cè)斷面選定后監(jiān)測(cè)傳感器應(yīng)布置在該 斷面的 4 個(gè)角上或 4 條邊上以便必要時(shí)可計(jì)算軸力的偏心距， 且在求取平均值時(shí)更可靠 (考慮個(gè)別傳感器埋

22、設(shè)失敗或遭施工破壞等情況)，當(dāng)為了使監(jiān)測(cè)投資更為經(jīng)濟(jì)或同工程 中的監(jiān)測(cè)斷面較多，每次監(jiān)測(cè)工作時(shí)問有限時(shí)也可在個(gè)監(jiān)測(cè)斷面上上下對(duì)稱、左右對(duì)稱 或在對(duì)角線方向布置兩個(gè)監(jiān)測(cè)傳感器。 鋼筋計(jì)與受力主筋一般通過連桿電焊的方式連接。因電焊容易產(chǎn)生高溫，會(huì)對(duì)傳感 器產(chǎn)生不利影響。所以，在實(shí)際操作時(shí)有兩種處理方法。其一, 有條件時(shí)應(yīng)先將連桿與 受力鋼筋碰焊對(duì)接(或碰焊)，然后再旋上鋼筋計(jì)。其二, 在安裝鋼筋計(jì)的位置上先截下7一段不小于傳感器長度的主筋,然后將連上連桿的鋼筋計(jì)焊接在被測(cè)主筋上焊上。 鋼筋計(jì) 連桿應(yīng)有足夠的長度,以滿足規(guī)范對(duì)搭接焊縫長度的要求。在焊接時(shí),為避免傳感器受熱 損壞, 要在傳感器上包上濕

23、布并不斷澆冷水,直到焊接完畢后鋼筋冷卻到一定溫度為止。 在焊接過程中還應(yīng)不斷測(cè)試傳感器,看看傳感器是否處于正常狀態(tài)。 鋼筋計(jì)電纜一般為一次成型,不宜在現(xiàn)場(chǎng)加長。 如需接長,應(yīng)在接線完成后檢查鋼筋計(jì) 的絕緣電阻和頻率初值是否正常。 要求電纜接頭焊接可靠,穩(wěn)定且防水性能達(dá)到規(guī)定的耐 水壓要求。做好鋼筋計(jì)的編號(hào)工作。 2）鋼支撐 對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)支撐桿件，目前較普遍的是采用軸力計(jì)(也稱反力計(jì))和表面應(yīng)變計(jì)兩種 形式。 軸力計(jì)可直接監(jiān)測(cè)支撐軸力, 表面應(yīng)變計(jì)則是通過量測(cè)到的應(yīng)變?cè)儆?jì)算支撐軸 力。 軸力計(jì)安裝: 將軸力計(jì)圓形鋼筒安裝架上沒有開槽的一端面與支撐固定頭斷面鋼板 焊接牢固，電焊時(shí)安裝架必須與鋼支撐中

24、心軸線與安裝中心點(diǎn)對(duì)齊。待冷卻后，把軸力 計(jì)推入焊好的安裝架圓形鋼筒內(nèi)并用圓形鋼筒上的 4 個(gè) M10 螺絲把軸力計(jì)牢固地固定 在安裝架內(nèi)，然后把軸力計(jì)的電纜妥善地綁在安裝架的兩翅膀內(nèi)側(cè)，確保支撐吊裝時(shí)， 軸力計(jì)和電纜不會(huì)掉下來。起吊前，測(cè)量一下軸力計(jì)的初頻，是否與出廠時(shí)的初頻相符 合 (±20Hz) 。 鋼 支 撐 吊 裝 到 位 后 ， 在 軸 力 計(jì) 與 墻 體 鋼 板 間 插 入 一 塊 250mm×250mm×25mm 鋼板，防止鋼支撐受力后軸力計(jì)陷入墻體內(nèi)，造成測(cè)值不準(zhǔn)等情 況發(fā)生。在施加鋼支撐預(yù)應(yīng)力前，把軸力計(jì)的電纜引至方便正常測(cè)量位置，測(cè)試軸力計(jì)

25、初始頻率。在鋼支撐施加預(yù)應(yīng)力同時(shí)測(cè)試軸力計(jì)，看其是否正常工作。待鋼支撐預(yù)應(yīng)力 施加結(jié)束后，測(cè)試軸力計(jì)的軸力，檢驗(yàn)軸力計(jì)所測(cè)軸力與施加在鋼支撐上的預(yù)頂力是否 一致。 表面應(yīng)變計(jì)安裝:在鋼支撐同一截面兩側(cè)分別焊上表面應(yīng)變計(jì), 應(yīng)變計(jì)應(yīng)與支撐軸線 保持平行或在同一平面上。焊接前先將安裝桿固定在鋼支座上,確定好鋼支座的位置,然 后將鋼支座焊接在鋼支撐上。 待冷卻后將安裝桿從鋼支座取出,裝上應(yīng)變計(jì)。 調(diào)試好初始 頻率后將應(yīng)變計(jì)牢固在鋼支座。需要注意的是, 表面應(yīng)變計(jì)必須在鋼支撐施加預(yù)頂力之 前安裝完畢。 2.圍檁內(nèi)力傳感器安裝 圍護(hù)支護(hù)系統(tǒng)中圍檁有鋼筋混凝土圍檁和鋼圍檁之分, 鋼筋混凝土圍檁內(nèi)力傳感器8

26、安裝同鋼筋混凝土支撐,采用鋼筋計(jì)監(jiān)測(cè)鋼筋的應(yīng)力，然后通過鋼筋與混凝土共同工作、 變形協(xié)調(diào)條件反算圍檁內(nèi)力。 鋼圍檁內(nèi)力傳感器安裝采用表面應(yīng)變計(jì),通過監(jiān)測(cè)鋼圍檁應(yīng) 變,計(jì)算鋼圍檁內(nèi)力。傳感器安裝方法同上。 3.立柱內(nèi)力傳感器安裝 立柱內(nèi)力監(jiān)測(cè)主要用于逆作法施工,監(jiān)測(cè)點(diǎn)宜布置在受力較大的立柱上。 傳感器安裝 部位宜設(shè)置在坑底以上立柱長度的 1/3 處,每個(gè)截面內(nèi)不應(yīng)少于 4 個(gè)傳感器。 4.圍護(hù)墻內(nèi)力傳感器安裝 圍護(hù)墻內(nèi)力監(jiān)測(cè)斷面應(yīng)選在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)彎矩極值的部位。在平面上，可選擇圍 護(hù)結(jié)構(gòu)位于兩支撐的跨中部位、開挖深度較大以及水土壓力或地表超載較大的地方。在 立面上可選擇支撐處和每層支撐的中間，

27、此處往往發(fā)生極大負(fù)彎矩和極大正彎矩。若 能取得圍護(hù)結(jié)構(gòu)彎矩設(shè)計(jì)值， 則可參考最不利工況下的最不利截面位置進(jìn)行鋼筋計(jì)的布 設(shè)。 圍護(hù)墻內(nèi)力測(cè)試傳感器采用鋼筋計(jì),安裝方法同鋼筋混凝土支撐。 當(dāng)鋼筋籠綁扎完畢 后，將鋼筋計(jì)串聯(lián)焊接到受力主筋的預(yù)留位置上并將導(dǎo)線編號(hào)后綁扎在鋼筋籠上導(dǎo)出 地表，從傳感器引出的測(cè)量導(dǎo)線應(yīng)留有足夠的長度，中間不宜有接頭，在特殊情況下采 用接頭時(shí)，應(yīng)采取有效的防水措施。鋼筋籠下沉前應(yīng)對(duì)所有鋼筋計(jì)全都測(cè)定核查焊接位 置及編號(hào)無誤后方可施工。對(duì)干樁內(nèi)的環(huán)形鋼筋籠、要保證焊有鋼筋計(jì)的主筋位于開挖 時(shí)的最大受力位置，即一對(duì)鋼筋計(jì)的水平連線與基坑邊線垂直，并保持下沉過程中不發(fā) 生扭曲。

28、鋼筋籠焊接時(shí)，要對(duì)測(cè)量電纜遮蓋濕麻袋進(jìn)行保護(hù)。澆搗混凝土的導(dǎo)管與鋼筋 計(jì)位置應(yīng)錯(cuò)開以免導(dǎo)管上下時(shí)損傷監(jiān)測(cè)傳感器和電纜。電纜露出圍護(hù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)套上鋼 管避免日后鑿除浮渣時(shí)造成損壞。混凝土澆筑完畢后，應(yīng)立即復(fù)測(cè)鋼筋計(jì)，核對(duì)編號(hào)， 并將同立面上的鋼筋計(jì)導(dǎo)線接在同一塊接線板不同編號(hào)的接線柱，以便日后監(jiān)測(cè)。四、監(jiān)測(cè)技術(shù) 1.鋼弦式傳感器測(cè)試方法 鋼弦式傳感器測(cè)試方法可分為手動(dòng)和自動(dòng)兩類。 目前工程中常用的為手動(dòng)測(cè)試,即用 手持式數(shù)顯頻率儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試傳感器頻率。具體操作方法為,接通頻率儀電源,將頻率儀兩 根測(cè)試導(dǎo)線分別接在傳感器的導(dǎo)線上,按頻率儀測(cè)試按鈕, 頻率儀數(shù)顯窗口會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù) (傳感器頻率),反復(fù)測(cè)試幾

29、次,觀測(cè)數(shù)據(jù)是否穩(wěn)定,如果幾次測(cè)試的數(shù)據(jù)變化量在 1Hz 以內(nèi), 可以認(rèn)為測(cè)試數(shù)據(jù)穩(wěn)定,取平均值作為測(cè)試值。 由于頻率儀在測(cè)試時(shí)會(huì)發(fā)出很高的脈沖9電流,所以在測(cè)試時(shí)操作者必須使測(cè)試接頭保持干臊,并使接頭處的兩根導(dǎo)線相互分開,不 要有任何接觸,不然會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。 現(xiàn)場(chǎng)原始記錄必須采用專用格式的記錄紙, 除記錄下傳感器器編號(hào)和對(duì)應(yīng)測(cè)試頻率 外,原始記錄紙上還要充分反映環(huán)境和施工信息。 2.測(cè)試數(shù)據(jù)處理 根據(jù)材料力學(xué)基本原理軸向受力可表述為:N = A = E A（2-2）對(duì)鋼筋混凝土桿件，在鋼筋與混凝土共同工作、變形協(xié)調(diào)條件下，軸向受力可表述 為: N = ( Ec Ac + Es As ) 1

30、) 支撐內(nèi)力計(jì)算方法 鋼筋混凝土支撐內(nèi)力計(jì)算方法:N c = s ( Ec Ac + As ) Es Ec Ac + As ) Es（2-4） （2-3）= js(（2-5）1 n 2 js = k j ( f ji f j20 ) / Ajs n j =1式中 N c 支撐內(nèi)力(kN)； s 鋼筋應(yīng)力(kN/mm2)； js 鋼筋計(jì)監(jiān)測(cè)平均應(yīng)力(kN/mm2) ；（2-6）； k j 第j個(gè)鋼筋計(jì)標(biāo)定系數(shù)（kN/Hz2）f ji 第 j 個(gè)鋼筋計(jì)監(jiān)測(cè)頻率（Hz） ； f j 0 第 j 個(gè)鋼筋計(jì)安裝后的初始頻率（Hz） 。 A js 第j個(gè)鋼筋計(jì)截面積（mm2） E c 混凝土彈性模量(kN

31、/mm2)；10E s 鋼筋彈性模量(kN/mm2)； Ac 混凝土截面積（mm2） C=Ab-AS Ab支撐截面積（mm2） ；A As 鋼筋總截面積（mm2） 。 鋼支撐軸力計(jì)算方法: 軸力計(jì)： 式中 N 鋼支撐軸力(kN)； ； k 軸力計(jì)標(biāo)定系數(shù)（kN/Hz2） ； fi 軸力計(jì)監(jiān)測(cè)頻率（Hz） 。 f 0 軸力計(jì)安裝后的初始頻率（Hz） 表面應(yīng)變計(jì)： 式中 N 鋼支撐軸力(kN)； A 鋼支撐截面積(mm2)； E s 鋼彈性模量(kN/mm2)； ； k j 第j個(gè)表面應(yīng)變計(jì)標(biāo)定系數(shù)（10-6/Hz2）N = k ( f i 2 f 02 )（2-7）N =1 n k j ( f

32、ji2 f j20 )Es A n j =1（2-6）f ji 第 j 個(gè)表面應(yīng)變計(jì)監(jiān)測(cè)頻率（Hz） ； f j 0 第 j 個(gè)表面應(yīng)變安裝后的初始頻率（Hz） 。2) 圍護(hù)墻內(nèi)力計(jì)算方法N q = s ( Ec Ac + As ) Es Ec Ac + As ) Es（2-7）= js(（2-8） js =1 n k j ( f ji2 f j20 ) / Ajs n j =1（2-9）式中 N q 圍護(hù)墻內(nèi)力(kN)；11s 鋼筋應(yīng)力(kN/mm2)； js 鋼筋計(jì)監(jiān)測(cè)平均應(yīng)力(kN/mm2) ； k j 第j個(gè)鋼筋計(jì)標(biāo)定系數(shù)（kN/Hz2）f ji 第 j 個(gè)鋼筋計(jì)監(jiān)測(cè)頻率（Hz） ；

33、f j 0 第 j 個(gè)鋼筋計(jì)安裝后的初始頻率（Hz） 。 A js 第j個(gè)鋼筋計(jì)截面面積（mm2） E c 混凝土彈性模量(kN/mm2)； E s 鋼筋彈性模量(kN/mm2)； Ac 混凝土截面面積（mm2） ； （mm2） 連續(xù)墻為每延米， ， 灌注樁以單樁計(jì)； AC=A-AS A圍護(hù)墻截面面積 As 鋼筋總截面面積（mm2） 。 3) 立柱內(nèi)力計(jì)算方法 同支撐軸力計(jì)算方法。 4) 圍檁內(nèi)力計(jì)算方法 同支撐軸力計(jì)算方法。 5) 錨桿拉力計(jì)算方法 同軸力計(jì)計(jì)算方法。 3 工程算例12第三講一、監(jiān)測(cè)內(nèi)容深層側(cè)向位移監(jiān)測(cè)圍護(hù)墻體和土體的深層側(cè)向位移，目前圍護(hù)墻體內(nèi)測(cè)斜一般用在地下連續(xù)墻、混凝

34、土灌注樁、水泥土攪拌樁、型鋼水泥土復(fù)合攪拌樁等圍護(hù)形式上。深層側(cè)向位移監(jiān)測(cè)為 重力式、板式圍護(hù)體系一、二級(jí)監(jiān)測(cè)等級(jí)必測(cè)項(xiàng)目，重力式、板式圍護(hù)體系三級(jí)監(jiān)測(cè)等 級(jí)選測(cè)項(xiàng)目。二、儀器、設(shè)備簡(jiǎn)介 1 測(cè)斜儀用途及原理 測(cè)斜儀是種能有效且精確地測(cè)量深層水平位移的工程監(jiān)測(cè)儀器。應(yīng)用其工作原理可 以監(jiān)測(cè)土體、臨時(shí)或永久性地下結(jié)構(gòu)(如樁、連續(xù)墻、沉井等)的深層水平位移。測(cè)斜儀 分為固定式和活動(dòng)式兩種。固定式是將測(cè)頭固定埋設(shè)在結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的固定點(diǎn)上；活動(dòng)式 即先埋設(shè)帶導(dǎo)槽的測(cè)斜管，間隔一定時(shí)間將測(cè)頭放入管內(nèi)沿導(dǎo)槽滑動(dòng)測(cè)定斜度變化，計(jì) 算水平位移。 2 分類及特點(diǎn) 活動(dòng)式測(cè)斜儀按測(cè)頭傳感器不同，可細(xì)分為滑動(dòng)電阻式、

35、電阻應(yīng)變片式、鋼弦式及 伺服加速度計(jì)式四種。上海地區(qū)用得較多的是電阻應(yīng)變片式和伺服加速度計(jì)式測(cè)斜儀， 電阻應(yīng)變片式測(cè)斜儀優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是量程有限，耐用時(shí)間不長；伺服加速 度計(jì)式測(cè)斜儀優(yōu)點(diǎn)是精度高、 量程大和可靠性好等， 缺點(diǎn)是伺服加速度計(jì)抗震性能較差， 當(dāng)測(cè)頭受到?jīng)_擊或受到橫向振動(dòng)時(shí)，傳感器容易損壞。 3 測(cè)斜儀的組成 測(cè)斜儀由以下四大部分組成： 1) 探頭：裝有重力式測(cè)斜傳感器。 2) 測(cè)讀儀：測(cè)讀儀是二次儀表，需和測(cè)頭配套使用，其測(cè)量范圍、精度和靈敏度， 根據(jù)工程需要而定。 3） 電纜： 連接探頭和測(cè)讀儀的電纜起向探頭供給電源和給測(cè)讀儀傳遞監(jiān)測(cè)信號(hào)的作 用，同時(shí)也起到收放探頭和測(cè)

36、量探頭所在測(cè)點(diǎn)與孔口距離。 4)測(cè)斜管：測(cè)斜管一般由塑料管或鋁合金管制成。常用直徑為 5075mm，長度每13節(jié) 24m.管口接頭有固定式和伸縮式兩種， 測(cè)斜管內(nèi)有兩對(duì)相互垂直的縱向?qū)Р邸?測(cè)量 時(shí)，測(cè)頭導(dǎo)輪在導(dǎo)槽內(nèi)可上下自由滑動(dòng)。三、測(cè)斜管安裝 l 測(cè)斜孔的布設(shè)原則 1)布置在基坑平面上撓曲計(jì)算值最大的位置，如懸臂式結(jié)構(gòu)的長邊中心，設(shè)置水平 支撐結(jié)構(gòu)的兩道支撐之間?？着c孔之間布置間距宜為 2050m，每側(cè)邊至少布置 1 個(gè)監(jiān) 測(cè)點(diǎn)。 2)基坑周圍有重點(diǎn)監(jiān)護(hù)對(duì)象如建(構(gòu))筑物、地下管線時(shí)，離其最近的圍護(hù)段。 3)基坑局部挖深加大或基坑開挖時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)暴露最早、得到監(jiān)測(cè)結(jié)果后可指導(dǎo)后繼 施工的區(qū)段

37、。 4)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置深度宜與圍護(hù)體入土深度相同。 2 圍護(hù)體內(nèi)測(cè)斜管安裝 1）地下連續(xù)墻內(nèi)測(cè)斜管安裝 測(cè)斜管在地下連續(xù)墻內(nèi)的位置應(yīng)避開導(dǎo)管，具體安裝步驟如下： （a）測(cè)管連接：將 4m（或 2m）一節(jié)的測(cè)斜管用束節(jié)逐節(jié)連接在一起，接管時(shí)除外 槽口對(duì)齊外，還要檢查內(nèi)槽口是否對(duì)齊。管與管連接時(shí)先在測(cè)斜管外側(cè)涂上 PVC 膠水， 然后將測(cè)斜管插入束節(jié)，在束節(jié)四個(gè)方向用自攻螺絲或鋁鉚釘緊固束節(jié)與測(cè)斜管。注意 膠水不要涂得過多，以免擠入內(nèi)槽口結(jié)硬后影響以后測(cè)試。自攻螺絲或鋁鉚釘位置要避 開內(nèi)槽口且不宜過長。 （b）接頭防水：在每個(gè)束節(jié)接頭兩端用防水膠布包扎，防止水泥漿從接頭中滲入測(cè) 斜管內(nèi)。 （c）內(nèi)槽檢

38、驗(yàn)：在測(cè)斜管接長過程中，不斷將測(cè)斜管穿入制作好的地下連續(xù)墻鋼筋 籠內(nèi)， 待接管結(jié)束， 測(cè)斜管就位放置后， 必須檢查測(cè)斜管一對(duì)內(nèi)槽是否垂直于鋼筋籠面， 測(cè)斜管上下槽口是否扭轉(zhuǎn)。只有在測(cè)斜管內(nèi)槽位置滿足要求后方可封住測(cè)斜管下口。 （d）測(cè)管固定：把測(cè)斜管綁扎在鋼筋籠上。由于泥漿的浮力作用，測(cè)斜管的綁扎定 位必須牢固可靠，以免澆筑混凝土?xí)r，發(fā)生上浮或側(cè)向移動(dòng)。 （e）端口保護(hù)：在測(cè)斜管上端口，外套鋼管或硬質(zhì) PVC 管，外套管長度應(yīng)滿足以 后浮漿混凝土鑿除后管子仍插入混凝土 50cm。14（f）吊裝下籠：現(xiàn)在一般一幅地墻鋼籠都可全籠起吊，這為測(cè)斜管的安裝帶來了方 便。綁扎在鋼籠上的測(cè)斜管隨鋼籠一起放

39、入地槽內(nèi)，待鋼籠就位后，在測(cè)斜管內(nèi)注滿清 水，然后封上測(cè)斜管的上口。在鋼籠起吊放入地槽過程中要有專人看護(hù)，以防測(cè)斜管意 外受損。如遇鋼籠入槽失敗，應(yīng)及時(shí)檢查測(cè)斜管是否破損，必要時(shí)須重新安裝。 （g）圈梁施工：圈梁施工階段是測(cè)斜管最容易受到損壞階段，如果保護(hù)不當(dāng)將前功 盡棄。 因此在地下連續(xù)墻鑿除上部混凝土以及綁扎圈梁鋼筋時(shí)， 必須與施工單位協(xié)調(diào)好， 派專人看護(hù)好測(cè)斜管，以防被破壞。同時(shí)應(yīng)根據(jù)圈梁高度重新調(diào)整測(cè)斜管管口位置。一 般需接長測(cè)斜管，此時(shí)除外槽對(duì)齊外，還要檢查內(nèi)槽是否對(duì)齊。 （h）最后檢驗(yàn)：在圈梁混凝土澆搗前，應(yīng)對(duì)測(cè)斜管作一次檢驗(yàn)，檢驗(yàn)測(cè)斜管是否有 滑槽和堵管現(xiàn)象，管長是否滿足要求。如

40、有堵管現(xiàn)象要做好記錄，待圈梁混凝土澆好后 及時(shí)進(jìn)行疏通。如有滑槽現(xiàn)象，要判斷是否在最后一次接管位置。如果是，要在圈梁混 凝土澆搗前及時(shí)進(jìn)行整改。 2）混凝土灌注樁內(nèi)測(cè)斜管安裝 基本步驟同上，需要特別注意的是：因?yàn)閲o(hù)樁鋼筋籠一般需要分節(jié)吊裝，因此給 測(cè)斜管的安裝帶來不少麻煩，測(cè)斜管安裝過程中，上段測(cè)斜管要有一定的自由度，可以 與下段測(cè)斜管對(duì)接。接頭對(duì)接時(shí)，槽口要對(duì)齊，不能使束節(jié)破損，一旦破損必須把換掉。 接頭處要用使用膠水，并用螺絲固定連接，膠帶密封。每節(jié)鋼筋籠放入時(shí)，應(yīng)該在測(cè)斜 管內(nèi)注入清水，測(cè)斜管的內(nèi)槽口，一邊要垂直于圍護(hù)邊線，由于樁的鋼筋籠是圓形的， 施工時(shí)極有可能要發(fā)生旋轉(zhuǎn)，使原對(duì)好的

41、槽口發(fā)生偏轉(zhuǎn)，為了保證安裝質(zhì)量，要與施工 單位協(xié)調(diào)，盡量滿足測(cè)斜管安裝要求。 3）型鋼水泥土復(fù)合攪拌樁內(nèi)測(cè)斜管安裝 型鋼水泥土復(fù)合攪拌樁，由多頭攪拌樁內(nèi)插 H 型鋼組成。型鋼水泥土復(fù)合攪拌樁 (SMW 工法樁)圍護(hù)形式的測(cè)斜管的安裝方法有兩種，第一種：安裝在 H 型鋼上，隨型 鋼一起插入攪拌樁內(nèi)；第二種：在攪拌樁內(nèi)鉆孔埋設(shè)。在此僅介紹第一種方法。 （a）連接：將 4m（或 2m）一節(jié)的測(cè)斜管用束節(jié)逐節(jié)連接在一起，接管時(shí)除外槽口 對(duì)齊外，還要檢查內(nèi)槽口是否對(duì)齊。管與管連接時(shí)先在測(cè)斜管外側(cè)涂上 PVC 膠水，然 后將測(cè)斜管插入束節(jié)，在束節(jié)四個(gè)方向用自攻螺絲或鋁鉚釘固緊束節(jié)與測(cè)斜管。注意膠 水不要涂

42、得過多，以免擠入內(nèi)槽結(jié)硬后引起測(cè)斜儀在測(cè)試過程中滑槽。自攻螺絲或鋁鉚 釘位置要避開內(nèi)槽口且不宜過長，以免影響測(cè)斜儀在槽內(nèi)移動(dòng)。15（b）接頭防水：在每個(gè)束節(jié)接頭兩端用防水膠布包扎，防止水泥漿從接頭中滲入測(cè) 斜管內(nèi)。 （c）內(nèi)槽檢驗(yàn)：接管結(jié)束后，必須檢查測(cè)斜管內(nèi)槽是否扭轉(zhuǎn)。 （d）測(cè)管固定：將測(cè)斜管靠在 H 型鋼的一個(gè)內(nèi)角，測(cè)斜管一對(duì)內(nèi)槽須垂直 H 型鋼 翼板，間隔一定距離，在束節(jié)處焊接短鋼筋把測(cè)斜管固定在 H 型鋼上。固定測(cè)斜管時(shí)要 調(diào)整一對(duì)內(nèi)槽始終垂直于 H 型鋼翼板。 （e）端口保護(hù)：因測(cè)斜管固定在 H 型鋼內(nèi)，一般不需在測(cè)斜管上端口外套鋼管或 硬質(zhì) PVC 管，只要在上口用管蓋密封即可。

43、 （f）型鋼插入：在型鋼插入施工過程中要有專人看護(hù)，以防測(cè)斜管意外受損。如遇 測(cè)斜管固定不牢在型鋼插入過程中上浮，表明安裝失敗，應(yīng)重新安裝。 （g）圈梁施工：圈梁施工階段是測(cè)斜管最容易受到損壞階段，如果保護(hù)不當(dāng)將前功 盡棄。因此必須與施工單位協(xié)調(diào)好，派專人看護(hù)好測(cè)斜管，以防被破壞。 （h）最后檢驗(yàn)：在圈梁混凝土澆搗前，應(yīng)對(duì)測(cè)斜管作一次檢驗(yàn)，檢驗(yàn)測(cè)斜管是否有 滑槽和堵管現(xiàn)象，管長是否滿足要求。如有堵管現(xiàn)象要做好記錄，待圈梁混凝土澆好后 及時(shí)進(jìn)行疏通。 4）水泥土攪拌樁內(nèi)測(cè)斜管安裝 水泥土攪拌樁內(nèi)測(cè)斜管采用鉆孔法安裝，步驟如下： （a） 鉆孔:孔深大于所測(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的深度 510m， 孔徑比所選的測(cè)

44、斜管大 510cm。 在土質(zhì)較差地層鉆孔時(shí)應(yīng)用泥漿護(hù)壁。 （b）接管：鉆孔作業(yè)的同時(shí)，在地表將測(cè)斜管用專用束節(jié)連接好，并對(duì)接縫處進(jìn)行 密封處理。 （c） 下管： 鉆孔結(jié)束后馬上將測(cè)斜管沉人孔中， 然后在管內(nèi)充滿清水， 以克服浮力。 下管時(shí)一定要對(duì)好槽口。 （d）封孔：測(cè)斜管沉放到位后，在測(cè)斜管與鉆孔空隙內(nèi)填人細(xì)砂或水泥和膨潤土拌 和的灰漿，其配合比取決于土層的物理力學(xué)性能和地質(zhì)情況。剛埋設(shè)完幾天內(nèi)，孔內(nèi)充 填物會(huì)固結(jié)下沉因此要及時(shí)補(bǔ)充保持其高出孔口。 （e） 保護(hù)： 圈梁施工階段是測(cè)斜管最容易受到損壞階段， 如果保護(hù)不當(dāng)將前功盡棄。 因此必須與施工單位協(xié)調(diào)好，派專人看護(hù)好測(cè)斜管，以防被破壞。測(cè)

45、斜管管口一般高出 圈梁面 20cm 左右，周圍砌設(shè)保護(hù)井，以免遭受損壞。165）土體內(nèi)測(cè)斜管安裝 同水泥土攪拌樁內(nèi)測(cè)斜管安裝。四、監(jiān)測(cè)技術(shù) 1 測(cè)試方法 測(cè)斜管應(yīng)在工程開挖前 1530d 埋設(shè)完畢，在開挖前的 35 天內(nèi)復(fù)測(cè) 23 次待 判明測(cè)斜管已處于穩(wěn)定狀態(tài)后，取其平均值作為初始值，開始正式測(cè)試工作。每次監(jiān)測(cè) 時(shí)，將探頭導(dǎo)輪對(duì)準(zhǔn)與所測(cè)位移方向一致的槽口，緩緩放至管底待探頭與管內(nèi)溫度基 本一致、顯示儀讀數(shù)穩(wěn)定后開始監(jiān)測(cè)。 一般以管口作為確定測(cè)點(diǎn)位置的基準(zhǔn)點(diǎn)，每次 測(cè)試時(shí)管口基準(zhǔn)點(diǎn)必須是同一位置，按探頭電纜上的刻度分劃，均速提升。每隔 500mm 讀數(shù)一次，并做記錄。待探頭提升至管口處。旋轉(zhuǎn)

46、180°后，再按上述方法測(cè)量測(cè)，以 消除測(cè)斜儀自身的誤差。 2 測(cè)試數(shù)據(jù)處理 1)計(jì)算原理 通常使用的活動(dòng)式測(cè)斜儀采用帶導(dǎo)輪的測(cè)斜探頭，探頭兩對(duì)導(dǎo)輪間距 500mm，以兩 對(duì)導(dǎo)輪之間的間距為一個(gè)測(cè)段。每一測(cè)段上、下導(dǎo)輪間相對(duì)水平偏差量 可通過下式計(jì) 算得到。 = l × sin 式中： l 上、下導(dǎo)輪間距；(3-1) 探頭敏感軸與重力軸夾角。測(cè)段 n 相對(duì)于起始點(diǎn)的水平偏差量 n ，由從起始點(diǎn)起連續(xù)測(cè)試得到的 i 累計(jì)而成， 即 n = i = l × sin ii =0 i =0 n n(3-2)式中： 0 起始測(cè)段的水平偏差量（mm） ； 。 n 測(cè)點(diǎn) n 相

47、對(duì)于起始點(diǎn)的水平偏差量（mm） （a）測(cè)斜管形狀曲線17測(cè)斜儀單次測(cè)試得到的是測(cè)斜儀上、下導(dǎo)輪間相對(duì)水平偏差量，按式(3-2)計(jì)算得到 的是測(cè)點(diǎn) n 相對(duì)于起始點(diǎn)的水平偏差量， 如果將起始點(diǎn)設(shè)在測(cè)斜管的一端 （孔底或孔口） ， 以上、下導(dǎo)輪間距（0.5m）為測(cè)段長度，則將每個(gè)測(cè)段 n 沿深度連成線就構(gòu)成了測(cè)斜 管形狀曲線。 （b）測(cè)斜管水平位移曲線（側(cè)向位移曲線） ，則 若將測(cè)段 n 第 j 次與第 j-1 次的水平偏差量之差表示為 V X nj （ V X nj = nj nj 1 ）V X nj 即為測(cè)段 n 本次水平位移量， V X nj 沿深度的連線就構(gòu)成了測(cè)斜管本次水平位移曲線。 若

48、將測(cè)點(diǎn) n 第 j 次與初次的水平偏移量之差表示為 X n （ V X n = nj 0 ） n ，則 X n 即 為測(cè)段 n 累計(jì)水平位移量， X n 沿深度的連線就構(gòu)成了測(cè)斜管累計(jì)水平位移曲線。用公 式可表示為：X n = nj 0 n= l (sin i sin 0 )i =0n(3-3)式（3-3）即為以測(cè)斜管底部測(cè)斜儀下導(dǎo)輪為固定起算點(diǎn)（假設(shè)不動(dòng)）深層側(cè)向變形 計(jì)算公式。如果以測(cè)斜管頂部為固定起算點(diǎn)，因?yàn)闇y(cè)斜儀測(cè)出的是以測(cè)斜管頂部上導(dǎo)輪 為起算點(diǎn)，因此深層側(cè)向變形計(jì)算還要疊加上導(dǎo)輪（管口）水平位移量 X 0 。計(jì)算公式 為：X n = X 0 + l (sin i sin 0 )i

49、=0 n(3-4)2）實(shí)際計(jì)算 在實(shí)際計(jì)算時(shí)，因讀數(shù)儀顯示的數(shù)值一般已經(jīng)是經(jīng)計(jì)算轉(zhuǎn)化而成的水平量，因此只 需按儀器使用說明書中告知的計(jì)算式計(jì)算即可， 不同產(chǎn)家生產(chǎn)的測(cè)斜儀其計(jì)算公式各不 相同。要注意的是，讀數(shù)儀顯示的數(shù)值一般取 l =500mm 作為計(jì)算長度。 3 工程算例18五、 注意事項(xiàng) (1) 因測(cè)斜儀的探頭在管內(nèi)每隔 0.5m 測(cè)讀一次， 故對(duì)測(cè)斜管的接口位置要精確計(jì)算， 避免接口設(shè)在探頭滑輪停留處。 (2) 測(cè)斜管中有一對(duì)槽口應(yīng)自上而下始終垂直于基坑邊線，若因施工原因致使槽口 轉(zhuǎn)向而不垂直于基坑邊線，則須對(duì)兩對(duì)槽口進(jìn)行測(cè)試，然后在同一深度取矢量和。 (3) 測(cè)點(diǎn)間距應(yīng)為 0.5m，

50、以使導(dǎo)輪位置能自始至終重合相連， 而不宜取 1.0m 測(cè)點(diǎn)間 距，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果偏離。19第四講一、監(jiān)測(cè)內(nèi)容地下水位監(jiān)測(cè)基坑工程地下水位監(jiān)測(cè)包含坑內(nèi)、坑外水位監(jiān)測(cè)。由于上海地區(qū)除淺層潛水外，在 局部層存在微承壓水層和層位置存在承壓水層，上海水文地質(zhì)的這一特性，決定了 在上海部分地區(qū)深基坑施工過程中除淺層水位觀測(cè)外，還需觀測(cè)深層承壓水位。通過坑 內(nèi)水位觀測(cè)可以檢驗(yàn)降水方案的實(shí)際效果，如降水速率和降水深度。通過坑外水位觀測(cè) 可以控制基坑工程施工降水對(duì)周圍地下水位下降的影響范圍和程度， 防止基坑工程施工 中的水土流失。坑外水位監(jiān)測(cè)為基坑監(jiān)測(cè)必測(cè)項(xiàng)目。二、儀器、設(shè)備簡(jiǎn)介 1 水位計(jì)用途及原理 水位計(jì)是觀

51、測(cè)地下水位變化的儀器；它可用來監(jiān)測(cè)由降水、開挖以及其他地下工程 施工作業(yè)所引起的地下水位的變化。 2 水位儀的組成 水位測(cè)量系統(tǒng)由三部分組成：第一部分為地下埋入材料部分水位管；第二部分為 地表測(cè)試儀器鋼尺水位計(jì)，由探頭、鋼尺電纜、接收系統(tǒng)、繞線架等部分組成。 ；第 三部分為管口水準(zhǔn)測(cè)量，由水準(zhǔn)儀、標(biāo)尺、腳架、尺墊等組成。 (1) 鋼尺水位計(jì)：探頭外殼由金屬車制而成，內(nèi)部安裝了水阻接觸點(diǎn)。當(dāng)觸點(diǎn)接觸 水面時(shí)，接收系統(tǒng)峰鳴器發(fā)出蜂鳴聲，同時(shí)峰值指示器中的電壓指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。測(cè)量電 纜部分由鋼尺和導(dǎo)線采用塑膠工藝合二為一。 既防止了鋼尺的銹蝕， 又簡(jiǎn)化了操作過程， 讀數(shù)方便、準(zhǔn)確。 (2) 水位管：潛

52、水水位管一般由 PVC 工程塑料制成，包括主管和束節(jié)及封蓋。主管 管徑 5070mm，管頭 50cm 打有四排7mm 的孔。束節(jié)套于兩節(jié)主管的接頭處，起著 連接、固定作用，埋設(shè)時(shí)應(yīng)在主管管頭濾孔外包上土工布，起到濾層的作用。承壓水水 位管一般采用 PPR 管，接口采用熱熔技術(shù)，管子之間完全融合在一起，可有效阻隔上層 水的滲透。 3 水位計(jì)的使用 水位測(cè)量時(shí)，擰松水位計(jì)繞線盤后面螺絲，讓繞線盤轉(zhuǎn)動(dòng)自由后，按下電源按鈕把20測(cè)頭放人水位管內(nèi)，手拿鋼尺電纜，讓測(cè)頭緩慢地向下移動(dòng)，當(dāng)測(cè)頭的觸點(diǎn)接觸到水面 時(shí)， 接收系統(tǒng)的音響器便會(huì)發(fā)出連續(xù)不斷的蜂鳴聲。 此時(shí)讀出鋼尺電纜在管口處的讀數(shù)。三、水位管埋設(shè)

53、1 水位孔的布設(shè)原則 檢驗(yàn)降水效果的水位孔布置在降水區(qū)內(nèi)，采用輕型井點(diǎn)管時(shí)可布置在總管的兩側(cè)， 采用深井降水時(shí)應(yīng)布置在兩孔深井之間。 潛水水位觀測(cè)管埋設(shè)深度不宜小于基坑開挖深 度以下 3m。微承壓水和承壓水層水位孔的深度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。 保護(hù)周圍環(huán)境的水位孔應(yīng)圍繞圍護(hù)結(jié)構(gòu)和被保護(hù)對(duì)象(如建筑物、地下管線等)或在 兩者之問進(jìn)行布置，其深度應(yīng)在允許最低地下水位之下或根據(jù)不同水層的位置而定，潛 水水位觀測(cè)管埋設(shè)深度宜為 68m。潛水水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距宜為 2050m，微承壓水和承 壓水層水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距宜為 3060m，每測(cè)邊監(jiān)測(cè)點(diǎn)至少 1 個(gè)。 2 水位管構(gòu)造與埋設(shè) 水位管選用直徑 50mm 左右的鋼管

54、或硬質(zhì)塑料管，管底加蓋密封，防止泥砂進(jìn)入管 中。下部留出 0.51m 的沉淀段(不打孔)，用來沉積濾水段帶人的少量泥砂。中部管壁 周圍鉆出 68 列直徑為 6mm 左右的濾水孔，縱向孔距 50100mm。相鄰兩列的孔交 錯(cuò)排列，呈梅花狀布置。管壁外部包扎過濾層，過濾層可選用土工織物或網(wǎng)紗。上部管 口段不打孔，以保證封口質(zhì)量。 水位孔一般用小型鉆機(jī)成孔， 孔徑略大干水位管的直徑， 孔徑過小會(huì)導(dǎo)致下管困難， 孔徑過大會(huì)使觀測(cè)產(chǎn)生一定的滯后效應(yīng)。成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，放入裹有濾網(wǎng)的水位管， 管壁與孔壁之間用凈砂回填過濾頭，再用粘土進(jìn)行封填，以防地表水流入。承壓水水位 管安裝前須摸清承壓水層的深度，水位管

55、放入鉆孔后，水位管濾頭必須在承壓水層內(nèi)。 承壓水面層以上一定范圍內(nèi)，管壁與孔壁之間采取特別的措施，隔斷承壓水與上層潛水 的聯(lián)通。四、監(jiān)測(cè)技術(shù) 1 測(cè)試方法 先用水位計(jì)測(cè)出水位管內(nèi)水面距管口的距離，然后用水準(zhǔn)測(cè)量的方法測(cè)出水位管管 口絕對(duì)高程，最后通過計(jì)算得到水位管內(nèi)水面的絕對(duì)高程。212 測(cè)試數(shù)據(jù)處理 水位管內(nèi)水面應(yīng)以絕對(duì)高程表示，計(jì)算式如下： Ds = H s hs 式中： Ds 水位管內(nèi)水面絕對(duì)高程(m)； H s 水位管管口絕對(duì)高程(m)； hs 水位管內(nèi)水面距管口的距離(m)。 由式（4-1）可以分別算出前后兩次水位變化即本次變化和累計(jì)水位變化：hsi = Dsi Dsi 1 hs =

56、 Dsi Ds0（4-2） （4-3） （4-1）式中： Dsi 第 i 次水位絕對(duì)高程(m)；Dsi 1 第 i-1 次水位絕對(duì)高程(m)； Ds0 水位初始絕對(duì)高程(m)；hs 累計(jì)水位差(m)。 3 工程算例五、 注意事項(xiàng) (1) 水位管的管口要高出地表并做好防護(hù)墩臺(tái)，加蓋保護(hù)，以防雨水、地表水和雜 物進(jìn)入管內(nèi)。水位管處應(yīng)有醒目標(biāo)志，避免施工損壞。 (2) 在監(jiān)測(cè)了一段時(shí)間后。應(yīng)對(duì)水位孔逐個(gè)進(jìn)行抽水或灌水試驗(yàn)，看其恢復(fù)至原來 水位所需的時(shí)間以判斷其工作的可靠性。 (3) 坑內(nèi)水位管要注意做好保護(hù)措施，防止施工破壞。 (4) 坑內(nèi)水位監(jiān)測(cè)除水位觀測(cè)外，還應(yīng)結(jié)合降水效果監(jiān)測(cè)，即對(duì)出水量和真空

57、度進(jìn) 行監(jiān)測(cè)。22第五講一、監(jiān)測(cè)內(nèi)容土體分層垂直位移監(jiān)測(cè)坑內(nèi)、 外土體深層垂直位移。 坑內(nèi)土體深層垂直位移亦稱坑內(nèi)土體回彈或坑底隆起。 基坑在開挖后由于上部土體開挖卸載，深層土體應(yīng)力釋放向上隆起，另外，由于基坑內(nèi) 土體開挖后，支護(hù)內(nèi)外的壓力差使其底部產(chǎn)生側(cè)向位移，導(dǎo)致靠近圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)的土體 向上隆起，嚴(yán)重者產(chǎn)生塑性破壞。深大基坑由于卸載多，基坑內(nèi)外壓差大，因而就有必 要對(duì)基坑回彈進(jìn)行監(jiān)測(cè)。土體分層垂直位移監(jiān)測(cè)為重力式圍護(hù)體系一、二級(jí)監(jiān)測(cè)等級(jí)、 板式圍護(hù)體系一級(jí)監(jiān)測(cè)等級(jí)選測(cè)項(xiàng)目。 二、儀器、設(shè)備簡(jiǎn)介 1 分層沉降儀用途及原理 分層沉降儀是通過電感探測(cè)裝置，根據(jù)電磁頻率的變化來觀測(cè)埋設(shè)在土體不同深度 內(nèi)的磁環(huán)的確切位置， 再由其所在位置深度的變化計(jì)算出地層不同標(biāo)高處的沉降變化情 況。分層沉降儀可用來監(jiān)測(cè)由開挖引起的周圍深層土體的垂直位移（沉降或隆起） 。 2 分層沉降儀的組成 分層沉降測(cè)量系統(tǒng)由三部分構(gòu)成：第一部分為埋入地下的材料部分，由沉降導(dǎo)管、 底蓋和沉降磁環(huán)等組