基坑監(jiān)測方法技術(shù)講義（124頁）

1、第二部分：監(jiān)測方法技術(shù)一、垂直位移測量二、水平位移測量三、傾斜測量 四、裂縫觀測五、深層水平位移六、圍護體系內(nèi)力七、孔隙水壓力八、土壓力九、地下水位十、分層沉降(坑底隆起)一、垂直位移測量 1、監(jiān)測項目：地表，圍護墻頂，坑內(nèi)立柱，管線，建筑物，防汛墻、高架立柱、地鐵隧道等構(gòu)筑物等需要監(jiān)測垂直位移。2、儀器：水準儀，連通管（靜力水準儀-測量相對變化），全站儀（三角高程，比較少）。 一、垂直位移測量3、原理方法：水準路線的分類： 附合水準路線：從一個已知高程的水準點(BM1)起，沿一條路線進行水準測量，以測定另外一些水準點或垂直位移監(jiān)測點的高程，最后連測到另一個已知高程的水準點(BM2)，稱為附合

2、水準路線。如下圖所示 一、垂直位移測量 支水準路線：從一個已知高程的水準點起，沿一條路線進行水準測量，以測定另外一些水準點或垂直位移監(jiān)測點的高程，最后不連測到任何已知高程的水準點稱為支水準路線。為了對測量成果進行檢核，并提高成果的精度，單一水準支線必須進行往返測量。 一、垂直位移測量 閉合準路線：從一個已知高程的水準點(BM1)起，沿一條環(huán)形路線進行水準測量，測定沿線一些水準點或垂直位移監(jiān)測點的高程，最后又回到水準點(BM1)，稱為閉合水準路線。如右圖所示 一、垂直位移測量水準路線的擬定： 日常監(jiān)測中，應采用附合水準路線或閉合水準路線。沒有任何規(guī)范中規(guī)定變形觀測采用支水準路線觀測 儀器站觀測標

3、 尺 讀 數(shù)高差(a-b) (mm)i 角 的 計 算次序A尺讀數(shù)aB尺讀數(shù)bI11148712149140214870414914231487081491544148708149150中數(shù)I21150952151394校正后A、B標尺上的a2、b22150956151410正確讀數(shù)為：31509441513964150958151400中數(shù)水準儀i角檢查： 儀器站觀測標 尺 讀 數(shù)高差(a-b) (mm)i 角 的 計 算次序A尺讀數(shù)aB尺讀數(shù)bI11148712149140-4.39 AB標尺間距 S=20.6m2148704149142=(a2-b2)-(a1-b1)2 = -0.045

4、mm3148708149154i = 10 = -0.454148708149150中數(shù)148708 149147 I21150952151394-4.48 校正后A、B標尺上的a2、b22150956151410正確讀數(shù)為：3150944151396a2 = a2-2=1.50953+.0009=1.510434150958151400b2 = b2-=1.51400+.00045=1.51445中數(shù)150953 151400 儀器站標 尺 讀 數(shù)高差(a-b) (m)i 角 的 計 算A尺讀數(shù)aB尺讀數(shù)bI113591432AB標尺間距 DAB=70m12411315中數(shù)I21456153

5、5二、水平位移測量1、視準線法以兩固定點間經(jīng)緯儀的視線作為基準線，測量監(jiān)測點到基準線的距離，確定偏移量的測量方法。 2、小角度法 在測站上測量測站點至監(jiān)測點的距離及固定方向與監(jiān)測點方向間的夾角,以確定位移矢量的方法。每次測量夾角的變化，夾角變化量與距離的乘積即位移量。 三、傾斜測量 建筑物、構(gòu)筑物的傾斜監(jiān)測的方法有兩種：一是直接測定建筑物的傾斜；二是通過測量建筑物基礎相對沉降的方法來確定建筑物的傾斜。直接測定建筑物的傾斜：應測定建筑物頂部相對于底部或各層間相對于下層的水平位移與高差，分別計算整體或分層的傾斜度、傾斜方向以及傾斜速度。 四、裂縫觀測 裂縫監(jiān)測如下圖所示。在監(jiān)測裂縫中部的兩側(cè)各粘貼

6、一塊金屬不銹鋼板，鋼板中心鉆一小圓孔，埋設時圓孔連線方向垂直于裂縫（裂縫寬度），同時在裂縫的兩端也各作一個標記，以觀測裂縫的開展情況（裂縫長度）；也可以采用在裂縫兩端設置石膏薄片，使其與裂縫兩側(cè)牢固粘結(jié)，當裂縫裂開或加大時，石膏片也裂開，監(jiān)測時可測定其裂縫的大小和變化。觀測所用的量具是一種特殊構(gòu)造的卡尺，尺身長700800mm，刻度為1mm，尺上附有一個水準管，在尺的一端安有一根鉆有孔距為1cm的定位小孔、可以上下游動的測針。測針系用止動螺釘插入小孔圈固定。尺上還附有一個游標，游標帶有一根可上下微動的測針。當兩測針對準刻度0，同時水泡在水泡管中心時，兩測針尖端在同一水平面上。卡尺的垂直和水平最

7、小讀數(shù)為0.1mm。其結(jié)構(gòu)形式見下圖。不銹鋼板中心圓孔的形狀與卡尺測針的尖端必須完全吻合。 五、深層水平位移監(jiān)測一、測斜儀系統(tǒng)簡介1、測斜儀是通過測量測斜管軸線與鉛垂線之間夾角變化量，來監(jiān)測圍護墻體、土體深層側(cè)向位移的高精度儀器。2、測斜儀分為固定式和活動式兩種，按與垂線夾角監(jiān)測范圍不同又分為垂直向測斜儀和水平向測斜儀。 固定式是將測頭固定埋設在結(jié)構(gòu)物內(nèi)部的固定點上；活動式即先埋設帶導槽的測斜管，間隔一定時間將測頭放入管內(nèi)沿導槽滑動測定斜度變化，計算水平位移。一、測斜儀系統(tǒng)簡介3、按傳感器型式分類： 可細分為滑動電阻式、電阻應變片式、振弦式及伺服加速度計式四種。一、測斜儀系統(tǒng)簡介4、活動式測斜

8、儀系統(tǒng)組成： 由探頭、測讀儀、電纜和測斜管四部分組成。 1) 探頭：裝有重力式測斜傳感器。 2) 測讀儀：測讀儀是二次儀表，需和探頭配套使用。 3) 電纜：連接探頭和測讀儀的電纜起向探頭供給電源和給測讀儀傳遞監(jiān)測信號的作用，同時也起到收放探頭和測量探頭所在測點與孔口距離。 4)測斜管：測斜管一般由塑料管或鋁合金管制成。常用直徑為5075mm，長度每節(jié)24m，測斜管內(nèi)有兩對相互垂直的縱向?qū)Р?。測量時，測頭導輪在導槽內(nèi)可上下自由滑動。一、測斜儀系統(tǒng)簡介5、主要測斜儀 美國Geokon-603測斜儀 美國Geokon公司生產(chǎn)，Geokon603讀數(shù)儀，配6000系列探頭，能自動記錄觀測數(shù)據(jù)。系統(tǒng)總量

9、程為53，系統(tǒng)精度6 mm/30 m，靈敏度10弧秒(0.05 mm/m)。 SINCO測斜儀、電纜和讀數(shù)儀美國SINCO測斜儀，能自動記錄觀測數(shù)據(jù)。測量范圍：垂直方向53 ； 精度：0.02mm/每500mm；重復性：0.003 ；工作溫度范圍：-20-+50；重量：1.8公斤 。 北京航天CX-06A測斜儀北京航天測斜儀，能自動記錄觀測數(shù)據(jù)。傳感器分辨率：0.02mm/8系統(tǒng)總精度：4mm/15m 測量范圍：50數(shù)字顯示：4.5位測量電纜：9.5mm六芯導線導輪間距：500mm 測斜用PVC高精度測斜管 ABS、鋁合金高精度測斜管二、深層側(cè)向位移 (測斜)原理1、結(jié)構(gòu)原理1.1、電阻應變片

10、式測斜儀： 探頭內(nèi)有一青銅彈簧片做的下掛擺錘，彈簧片兩側(cè)各貼兩片電阻應變片，構(gòu)成差動可變阻式傳感器，使之在彈性極限內(nèi)探頭的傾角與電阻應變讀數(shù)呈線性關(guān)系。 代表儀器：葛南測斜儀 優(yōu)點：產(chǎn)品價格便宜 缺點：量程有限，耐用時間不長 1.2、伺服加速度計式測斜儀： 探頭內(nèi)有一個受重力作用的擺錘，并布置有力平衡伺服加速度計，其內(nèi)部的位置傳感器可以探測擺錘的位置，并且提供足夠的恢復力使擺塊回到其鉛直零位置。此恢復力的大小可轉(zhuǎn)變成電信號輸出，在讀數(shù)儀上顯示為傾斜量的測量。 代表儀器：基康603、SINCO測斜儀(兩個加速度計) 北京航天部CX-06測斜儀(一個加速度計) 優(yōu)點：精度高、量程大和可靠性好 缺點

11、：抗震性能較差(激震時傳感器容易損壞)二、深層側(cè)向位移 (測斜)原理2、計算原理 基坑監(jiān)測時，一般只考慮垂直于圍護體的方向，即X+、X-方向，需連續(xù)測二次來消除力平衡伺服加速度儀零漂的影響(一測回)；每點水平偏移量是通過計算上部滑輪組相對于下部滑輪組所產(chǎn)生的傾角()乘以觀測讀數(shù)間距(L)和相應的系數(shù)得到?？偹狡屏渴菍⒚奎c的水平偏移量進行累加獲到，該偏移曲線為一條連續(xù)的曲線，也就是說只要確定了一個基準點，整條曲線的位置就能確定下來。二、深層側(cè)向位移 (測斜)原理L為傳感器兩對滑輪中心距(一般為500)k為讀數(shù)的放大倍數(shù)，采用公制時取25000，英制時取20000L/k稱為儀器的標定系數(shù)2、計

12、算原理 二、深層側(cè)向位移 (測斜)原理【標定系數(shù)】 基康6030.025美國新科0.02北京航天0.02南京葛南視標定情況而定2、計算原理 三、測斜操作方法和注意事項三、測斜操作方法和注意事項1、測斜測讀方法 1）測斜管口應可靠固定。并做好水平位移測點的標記，每次測斜前，先用測量方法測讀管口水平位移，以這個讀數(shù)作為測斜的基準讀數(shù)； 2）每次測讀前，應將測斜傳感器放在管底停置幾分鐘，使得傳感器的溫度與管內(nèi)的水溫一致。最下面一點的位置應是從管口向下n倍傳感器滑輪中心距； 3）從下而上，每提一個滑輪中心距就讀一次數(shù)，直到管口。每個深度的讀數(shù)同時記錄X、Y互相垂直的二個方向的讀數(shù)； 4）將傳感器探頭旋

13、轉(zhuǎn)180度，重復3步操作，完成一個測回。可以進行多個測回讀數(shù)，檢查多次重復讀數(shù)的誤差，取平均值作為測量結(jié)果。三、測斜操作方法和注意事項1）、每測孔第一次測試前應定義一個正方向(基坑監(jiān)測中以朝基坑方向位移作為正方向，即A0或X+)。一般測斜儀探頭向高輪方向傾斜數(shù)據(jù)顯示為正值，因此可以高輪方向作為正方向。2）、每個工程開始前，應對測斜儀進行全面維修保養(yǎng)(檢查導輪、彈簧等是否需要更換)，盡可能避免中途更換儀器。2、操作中的注意事項三、測斜操作中的注意事項3）、測斜儀探頭內(nèi)加速度計比較容易損壞，使用過程中一定注意要小心輕放；在工地現(xiàn)場測試過程和使用間隙，測試人員一定不能離開儀器，絕不可將儀器隨意放置在

14、路邊等處。4）、測斜儀探頭和電纜聯(lián)接時應檢查定位槽和O型圈，小心仔細連接電纜和探頭，要保持插頭和插座成一直線，避免硬插將插針折彎或折斷。三、測斜操作中的注意事項5）、探頭和電纜聯(lián)接好后應擰緊緊固螺母，并用優(yōu)質(zhì)的防水膠帶緊密包裹，確保能有效防水進入。6）、測試前每個測斜孔應該用清水洗孔，并用專用試孔器對測斜管的滑槽進行檢查，保證測斜儀探頭的安全不卡孔。萬一卡孔時，可采用前端有彎鉤的粗鉛絲、將鋼筋牢固接長等方法解救被卡探頭。7）、每次探頭下放至測孔前，要仔細清理測孔邊的小石塊等雜物，避免下放時被帶入測孔內(nèi)，造成探頭上拉時卡住。三、測斜操作中的注意事項8）、測試過程應小心地將探頭緩慢地下放至測斜管底

15、部，切忌讓電纜從手中滑過而使探頭自由下落，以免使探頭急速碰到測斜管底部，引起探頭內(nèi)加速度計受到激震而損壞。9）、測斜儀的電纜線在上拉過程中應仔細盤放在清潔的地方，避免遠距離拖拉電纜線導致電纜受損。10）、拉線人員每次應將電纜刻度標記按預定間距快速準確地對應在測斜管的預設位置，預設位置每次測試時應一致。三、測斜操作中的注意事項11）、拉線人員應注意不要將電纜線緊貼測斜管壁下放與上拉，或者將電纜刻度標記靠在測斜管壁以借力，這樣很容易造成電纜線標記的脫落損壞。12）、每次測試完成后應將電纜線及探頭用清水洗凈、晾干，在滑輪軸承部位上機油保養(yǎng)。13）、讀數(shù)儀的面板要注意保護，應防止硬物將LCD屏幕刮花，

16、不得用清洗液和酒精等溶劑清洗。四、測斜數(shù)據(jù)處理1、計算方法 以孔口作為基準點 以孔底作為基準點 測斜數(shù)據(jù)的矢量和四、測斜數(shù)據(jù)處理1.1、測斜算例1 某基坑圍護體內(nèi)測斜管長度11m，在監(jiān)測時以管底為起始點，從下往上測讀，測段長度0.5m，每測段相對水平偏移量計算式為=（A0-A180）/2。5m以上某兩次的測試數(shù)據(jù)列于下表。以孔口為起算點，不作修正，計算該兩次5m以上不同深度水平位移變化量Xn。四、測斜數(shù)據(jù)處理計算表 測段序號深度（m）第一次測試值1i1n第二次測試值2i2nXnA0A180A0A18000.00 0.00 0.00 1-0.5318.2309.14.55 -4.55 357.1

17、350.63.25 -3.25 1.30 2-1318.6308.45.10 -9.65 356.4350.33.05 -6.30 3.35 3-1.5317.8309.54.15 -13.80 354.23511.60 -7.90 5.90 4-2315.5311.52.00 -15.80 351.8353.1-0.65 -7.25 8.55 5-2.5313.2313.8-0.30 -15.50 352355.3-1.65 -5.60 9.90 6-3314.1313.30.40 -15.90 355.4354.60.40 -6.00 9.90 7-3.5316.9310.43.25 -1

18、9.15 355.9351.52.20 -8.20 10.95 8-4317.2310.13.55 -22.70 356.4351.12.65 -10.85 11.85 9-4.5317.8309.54.15 -26.85 356.1349.83.15 -14.00 12.85 10-5318.5308.84.85 -31.70 356.9349.23.85 -17.85 13.85 四、測斜數(shù)據(jù)處理符號說明 i(mm)測斜第i個測段的水平偏差值 n(mm)相對與起算點的水平偏差值 Xn測斜從管口下第n個測段處的水平位移值 四、測斜數(shù)據(jù)處理1.2、工程實例 觀測人民路南線隧道推進施工對北線隧道

19、周圍土體的影響，在南北隧道中間埋設土體測斜孔(對應于北線隧道19環(huán)處)，測斜孔孔深35米。 并假定垂直于隧道走向的一組導槽“”值表示向北線隧道方向位移；另平行隧道走向的一組導槽“”值表示向盾構(gòu)推進方向(西)位移。 同時測定兩組導槽方向的位移五、測斜數(shù)據(jù)處理【數(shù)據(jù)檢查和評價】五、測斜數(shù)據(jù)處理2、程序處理和實例2.3、可能影響測斜數(shù)據(jù)質(zhì)量的因素 測斜管質(zhì)量和精度問題，接頭連接處不順暢; 測斜管埋設和安裝(回填不密實、接頭對接空隙較 大等); 測斜孔沒清孔、管內(nèi)或?qū)Р郾谀酀{很多; 測斜管管口不穩(wěn)定； 拉線時管口基點位置不統(tǒng)一； 數(shù)據(jù)沒有充分穩(wěn)定； 測斜儀構(gòu)件磨損等。2.4、日常數(shù)據(jù)的處理要點：每次數(shù)

20、據(jù)都應進行數(shù)據(jù)質(zhì)量評價，閉合差仍然是離散性越小越好，但變化值須根據(jù)實際工況來確定，如確實由于變形引起，變化值會有明顯增加；計算方式的選擇應根據(jù)測孔的實際情況確定。埋設在較深(2.5H，開挖深度)硬層土層中或嵌巖圍護內(nèi)測斜管底部作為不動點是合理的，但一般情況下須采用“孔口控制、孔底自由”的計算方式，孔口位移值用光學儀器來測量；特殊情況如光學儀器測量困難或精度較低時，在測斜儀精度有充分保證、開挖深度較淺、測孔埋深較深的前提下，可采用“孔口控制、孔底自由”方式處理，將最近兩次的計算結(jié)果比較，根據(jù)孔底位移值反推孔口位移量。五、測斜數(shù)據(jù)處理程序數(shù)據(jù)處理 實例演示二P03孔深35米次數(shù)工況計算模式孔口控制

21、、孔底自由孔口控制、孔底歸零最大值位置孔底位移最大值位置孔底位移10開挖8m10.412-1.4/09.412060開挖15m55.31512.950.9142.299開挖20m106.92035.388.2192.2 注：紅色代表現(xiàn)場實際采用的計算模式 判讀：說明在孔口控制、孔底歸零計算模式下，最大值會明顯減小，實例中在開挖20m時少報了18.9mm，尤其掩蓋了孔底位移的事實，本例中孔底發(fā)生了35.3mm的位移量，如歸零的話就不能發(fā)現(xiàn)圍護墻“踢腳”的可能。五、測斜數(shù)據(jù)處理1、先采用“孔口控制、孔底自由”的計算方式(孔口位移為“0”)，得到孔底有向基坑外13.8mm的位移量。五、測斜數(shù)據(jù)處理2

22、、根據(jù)孔底位移值反推孔口位移量(符號相反，數(shù)值相等) 。五、測斜數(shù)據(jù)處理2.5、特殊情況的處理(數(shù)據(jù)接點)原因：遇到測斜儀因更換、損壞、零部件替換等原因，造成數(shù)據(jù)銜接不上，此時可采取設置一個數(shù)據(jù)接點予以過渡。要求：接點數(shù)據(jù)的測定應及時，可以預計的情況(如滑輪、彈簧的更換)應在本次報告提交后馬上進行，完成后立刻測定接點數(shù)據(jù)，以避免實際工況的損失。五、測斜數(shù)據(jù)處理2.5、特殊情況的處理(數(shù)據(jù)接點)P03.00P03.00aP03.00bP0300.datP03.29P0329.datP03.01P0301.dat換儀器設斷點P03.29aP03.29bP03.30P0330.dat2.7、一些有問

23、題的測斜數(shù)據(jù)曲線實例懸臂式圍護的測斜數(shù)據(jù) 五、測斜數(shù)據(jù)處理一些有問題的測斜數(shù)據(jù)曲線實例地墻圍護、開挖深度10米 五、測斜數(shù)據(jù)處理重力壩圍護、開挖深度5米 一些有問題的測斜數(shù)據(jù)曲線實例設置數(shù)據(jù)接點的處理曲線 五、測斜數(shù)據(jù)處理去除接點后的實際曲線 2.8、工程發(fā)生險情時測斜的特殊作用 采用復合土釘墻圍護，開挖深度6米，實際深度約6.8米，14日下午測斜P07孔一天變化16.5mm，采用南京葛南測斜儀測試，旁邊為昆山市重要的交通要道-同豐西路，馬路下距離圍護邊線僅2米就有一條維系整個昆山市通訊的地下光纜。 五、測斜數(shù)據(jù)處理15日搶險當日對P07孔共計測試了7次各次變化速率如下： 次數(shù)時間位移增量mm

24、時間間隔h速率mm/h搶險措施119:3040.5202.01211:305.422.71312:303.013.01414:002.01.51.3基坑回填1515:001.011.0回填2/3H結(jié)束1617:001.120.551720:000.430.13五、測斜數(shù)據(jù)處理優(yōu)點：采集和處理速度快、受限條件少、精度高、能反映整個剖面不同深度變化量。六、幾點重要提示 水平位移要作為重點項目進行觀測，并以此修正測斜曲線頂部位移(要與測斜管同點)；要相信測斜數(shù)據(jù)，測斜儀在儀器狀況良好時反推孔口位移，精度在1-2mm以內(nèi)是絕對有保證的；監(jiān)測要與施工工況相結(jié)合，數(shù)據(jù)分析要與人工巡視相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)施工與設計

25、工況不符時，及時在監(jiān)測意見提出合理建議；把握測點埋設的時間，注意測點的時效性、可靠性；測斜管應盡可能緊貼圍護墻布置，密切注意圍護墻端部的變形，孔底不應采用歸零計算；測斜管測點被埋、被壓在報告中予以注明，測點布置圖與實際布點相一致；應同等重視最大變形量和變形速率這兩個指標；數(shù)據(jù)變化較大，有危險征兆時要及時簽發(fā)報警備忘錄(工程聯(lián)系單)并簽收；不利環(huán)境、惡劣天氣的監(jiān)測工作不能放松；需要重視的圍護形式：采用鋼板樁、厚度600的地墻、土釘墻、重力壩等圍護的工程要特別小心，這種圍護形式因為剛度小、整體性差、柔度大、施工質(zhì)量得不到保證、開挖速度快或超挖、隔水性差、位移變形發(fā)展迅速等多方面原因，令人防不勝防；

26、開挖前期掌握變形發(fā)展規(guī)律，監(jiān)測頻率要視變形發(fā)展而定。六、幾點重要提示六、圍護體系內(nèi)力1、監(jiān)測項目主要包括支撐內(nèi)力、錨桿拉力、圍護墻內(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體系一、二級監(jiān)測等級必測項目，三級監(jiān)測等級選測項目。圍護墻內(nèi)力、圍檁內(nèi)力為板式圍護體系一級監(jiān)測等級必測項目，二級監(jiān)測等級選測項目。立柱內(nèi)力為板式圍護體系一、二級監(jiān)測等級選測項目，主要用于逆作法施工。一、圍護體系內(nèi)力支撐軸力 一、圍護體系內(nèi)力地墻內(nèi)力 一、圍護體系內(nèi)力錨索拉力一、圍護體系內(nèi)力立柱內(nèi)力六、圍護體系內(nèi)力2、儀器和設備鋼弦式傳感器基本原理 鋼弦式傳感器測定的參數(shù)為鋼弦的自振頻率。 鋼弦的自振頻率取決于鋼

27、弦的長度、鋼弦材料的密度和鋼弦所受的內(nèi)應力。 關(guān)系式： 傳感器的激振由一個電磁線圈(磁芯)來完成。一、圍護體系內(nèi)力2、儀器和設備鋼弦式傳感器基本原理 鋼弦張力與自振頻率的平方差呈正比關(guān)系。 計算公式： 式中 待測物理量； 與待測物理量相匹配的標定系數(shù)； 測試頻率（Hz）； 初始頻率（Hz）。 根據(jù)預先標定的頻率-應力曲線或頻率應變曲線即可換算出所需測定的壓力值或變形值。一、圍護體系內(nèi)力2、儀器和設備 測讀設備頻率儀 注意：由于頻率儀在測試時會發(fā)出很高的脈沖電流，所以在測試時操作者必須使測試接頭保持干燥，并使接頭處的兩根導線相互分開，不要有任何接觸,不然會影響測試結(jié)果。 一、圍護體系內(nèi)力2、儀器

28、和設備2.1 鋼筋應力計 用于測量鋼筋混凝土構(gòu)件內(nèi)的鋼筋應力。一、圍護體系內(nèi)力2.1 鋼筋應力計 【原理】 鋼筋的變形(即應變)使兩端圓盤相對移動，這樣就改變了張力，用電磁線圈激振鋼弦，通過監(jiān)測鋼弦的頻率求鋼筋的變形。一、圍護體系內(nèi)力鋼筋應力計的率定報告六、圍護體系內(nèi)力2.2 應變計埋入式應變計埋入式應變計可在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑時，直接埋入混凝土中用于地下工程的長期應變測量。埋入式應變計的兩端有兩個不銹鋼圓盤。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，將應變計埋入混凝土內(nèi)?；炷恋淖冃?即應變)使兩端圓盤相對移動，這樣就改變了張力，用電磁線圈激振鋼弦，通過監(jiān)測鋼弦的頻率求混凝土的變

29、形。六、圍護體系內(nèi)力2.2 應變計表面應變計基坑監(jiān)測中主要安裝在鋼支撐表面，用于鋼支撐受力后的應變測量。表面應變計由兩塊安裝鋼支座、微振線圈、電纜組件和應變桿組成。安裝時使用一個定位托架，用電弧焊將兩端的安裝鋼支座焊（或安裝）在待測結(jié)構(gòu)的表面。2.3 軸力計 在基坑工程中軸力計主要用于測量鋼支撐的軸力。軸力計的外殼是一個經(jīng)過熱處理的高強度鋼筒。在筒內(nèi)裝有應變計，用來測讀作用在鋼筒上的荷載。 軸力計可直接監(jiān)測支撐軸力 表面應變計則是通過量測到的應變再計算支撐軸力 鋼筋應力計則通過鋼筋和混凝土應變協(xié)調(diào)的假定來換算支撐軸力。 采用軸力計測試鋼支撐注意事項 1）鋼支撐軸力采用軸力計測試時，安裝前須確定

30、要預留的尺寸，并及時與有關(guān)單位協(xié)商以便在支撐制作時予以考慮。2) 在沒有確保支撐穩(wěn)定措施情況下，鋼支撐不應使用鋼弦式軸力計；在受力方向易發(fā)生偏心的角撐等位置，也不易使用鋼弦式軸力計。3) 將軸力計圓形鋼筒安裝架上沒有開槽的一端面與支撐固定端斷面鋼板焊接牢固，電焊時安裝架必須與鋼支撐中心軸線與安裝中心點對齊(軸向受力)。4) 在軸力計與墻體(或圍檁)間插入一塊250mm250mm25mm鋼板，防止鋼支撐受力后軸力計陷入墻體(或圍檁)內(nèi)，造成測值不準等情況發(fā)生。5) 注意測點處所選擇的軸力計量程應與設計值相匹配。鋼支撐，采用軸力計 鋼支撐，采用應變計 1) 應變計的布置應在預應力施加前安裝，初讀數(shù)

31、測定時應等支架充分冷卻；如預應力已施加，報表中必須注明支撐軸力數(shù)據(jù)反映的是鋼支撐預應力施加后受力的變化量。2) 安裝架焊接在鋼支撐表面后，將應變計平穩(wěn)、自由狀態(tài)下推入，不要彎曲和扭轉(zhuǎn)；安裝架、應變計的安裝均應保持與支撐軸線平行；擰緊螺釘時應注意合理控制應變計的頻率；應變計的安裝位置應盡可能選擇在宜于保護的部位。3、基本概念3.1 應力、應變及彈性模量應力（)：單位面積所受的（軸向）壓力或拉力值。單位：N/m2（Pa) =N/A應變（）：單位長度上的拉伸或縮短量。單位：無量綱 = l/l假設：混凝土軸向應力與應變關(guān)系是線性的，即鋼筋、混凝土是彈性的，產(chǎn)生單位應變所需的應力即為彈性模量 E E=

32、/ 桿件的軸向受力： N=A= EA4、計算公式4.1、混凝土支撐軸力假設鋼筋混凝土變形協(xié)調(diào) =c=s基本公式： N=Nc+Ns =Acc+Ass =AcEcc+AsEss =(AcEc+AsEs) =Es(AcEc/Es+As) =js (AcEc/Es+As) 鋼彈模(HRD335取200GPa，2105N/mm2) 砼彈模(C30時 取30GPa，3104N/mm2)一、圍護體系內(nèi)力4.2、鋼支撐軸力 軸力計 F=k(fi2-f02)表面應變計 FK（fi2-f02）SE式中： F 為支撐軸力(kN) (計算結(jié)果精確至1 kN) fi 為應變計的本次讀數(shù)(Hz) f0 為應變計的初始讀數(shù)

33、(Hz) K 為應變計的標定系數(shù)(kpa/Hz2) S 為鋼支撐截面積(m2) E 為鋼彈模(HRD335取200GPa，2105N/mm2)一、圍護體系內(nèi)力鋼筋軸力計算表標定系數(shù) K出廠頻率開挖前頻率f0本次頻率 fi鋼筋軸力（kN/Hz2)HzHzHzNsi(KN)1-6.42E-051415.21455.11380.613563 2-6.15E-051352.113951312.313770 3-6.26E-051310.413461256.3146134-6.31E-051355.213921305.214773 平均14179一、圍護體系內(nèi)力6、幾個需注意的問題問題：1)、每年高溫期

34、支撐軸力要超設計報警值，有時要超設計值的兩倍甚至更多。2)、鋼筋應力計安裝時沒有置換原鋼筋主筋。一、圍護體系內(nèi)力鋼筋混凝土支撐 解釋:(問題一)1、支撐如果是在氣溫較低的冬天形成的，在開挖過程中氣溫上升，會引起支撐結(jié)構(gòu)的熱脹效應，如氣溫增長30度可能會引起20%至30%的內(nèi)力增加。2、混凝土變形有兩類：一類是荷載作用下的受力變形，包括一次短期加荷時的變形、多次重復加荷時的變形和長期荷載作用下的變形；另一類是體積變形，包括收縮、膨脹和溫度變形，鋼筋混凝土固結(jié)過程時會產(chǎn)生縮收縮，使得鋼筋受壓、混凝土受拉。3、鋼筋的彈?；旧鲜枪潭ǖ?，而混凝土的彈模在凝固和受力過程中是變化的。一、圍護體系內(nèi)力鋼筋混

35、凝土支撐 解釋:(問題一)4、前提條件只是一種理想狀態(tài)下的假定，混凝土支撐受力后其徐變就已經(jīng)發(fā)生了，混凝土的徐變能使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中混凝土應力與鋼筋應力引起重新分布，就好比混凝土變“軟”了，導致了混凝土應力的降低與鋼筋應力的增大，而我們是通過測試鋼筋的受力來換算整個截面的受力，這里有一個“以點概面”的問題。5、影響徐變的因素很多，溫度、濕度、齡期、加荷量、加荷時間甚至水灰比、骨料對徐變均會有影響，因此徐變的精確計算相當困難，這方面權(quán)威性的資料相當少。6、鑒于目前的科技水平與檢測技術(shù)，支撐軸力只能根據(jù)傳感器實測頻率進行換算，非荷載因素對混凝土軸力的影響不可能有很精確計算。一、圍護體系內(nèi)力鋼筋混凝

36、土支撐 部分工程混凝土支撐實測軸力最大值統(tǒng)計表序號工程截面最大實測受力(kN)氣溫變化1萬都1.81.0240002中銀1.21.0152863大劇院不詳111004世界貿(mào)易商城不詳133585信息1.31.1172686銀冠1.51.0258577萬象1.00.8138278一中院0.80.79447-9農(nóng)工商0.80.81044510中建1.00.813500注：因每個工程基坑特征、外部荷載等情況各不相同，數(shù)據(jù)僅供參考；氣溫變化一欄數(shù)據(jù)表示支撐完成后至出現(xiàn)最大受力過程中氣溫變化趨勢。一、圍護體系內(nèi)力鋼筋混凝土支撐 鋼筋混凝土支撐 建議:問題一1）合理選擇確定初始值的時間，建議在混凝土澆筑后

37、第二天就采集數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)變化作綜合分析。2) 在同一截面上同時安裝鋼筋應力計、混凝土應變計及無應力計進行比對測試。問題二1) 應采用等直徑的鋼筋應力計置換原支撐內(nèi)的主筋。如確有困難，采用埋設法安裝時要用加長的鋼筋應力計的拉桿，達到鋼筋綁扎法錨固力的要求。注意計算公式中鋼筋應力計應按實際面積計算。一、圍護體系內(nèi)力七、孔隙水壓力一、基本內(nèi)容主要用于堆載預壓的施工速率控制、沉樁施工及基坑開挖等施工項目中。靜態(tài)孔隙水壓力監(jiān)測相當于水位監(jiān)測。潛水層的靜態(tài)孔隙水壓力測出的是孔隙水壓力計上方的水頭壓力，可以通過換算計算出水位高度。微承壓水和承壓水層，孔隙水壓力計可以測出水的壓力。結(jié)合土壓力監(jiān)測，量測結(jié)果可應

38、用于固結(jié)度計算及進行土體有效應力分析，作為土體穩(wěn)定計算的依據(jù)。不同深度孔隙水壓力監(jiān)測可以為圍護墻后水、土壓力分算提供設計依據(jù)?？紫端畨毫ΡO(jiān)測為重力式圍護體系一、二級監(jiān)測等級、板式圍護體系一級監(jiān)測等級選測項目。七、孔隙水壓力二、儀器、設備簡介1、孔隙水壓力計種類 鋼弦式、水管式、電阻應變式、氣壓式等。工作原理 孔隙水壓力計由兩部分組成，第一部分為濾頭，由透水石、開孔鋼管組成，主要起隔斷土壓的作用；第二部分為傳感部分，土孔隙中的有壓水通過透水石匯集到承壓腔，作用于承壓膜片上，膜片中心產(chǎn)生擾曲引起鋼弦應力發(fā)生變化，鋼弦的自振頻率隨之發(fā)生變化。2、測試儀器、設備頻率計。二、孔隙水壓力孔隙水壓力計的率定

39、報告二、孔隙水壓力三、孔隙水壓力計安裝1、安裝前的準備將孔隙水壓力計前端的透水石和開孔鋼管卸下，放入盛水容器中熱泡，以快速排除透水石中的氣泡，然后浸泡透水石至飽和，安裝前透水石應始終浸泡在水中，嚴禁與空氣接觸。二、孔隙水壓力三、孔隙水壓力計安裝2 、鉆孔埋設 孔隙水壓力計埋設是一項技術(shù)性很強的工作，各個環(huán)節(jié)都要認真仔細對待才可能取得最后的成功。方法一： 一個鉆孔埋設一個孔隙水壓力計。具體步驟為鉆孔到設計深度以上0.5m-1.0m；放入孔隙水壓力計，采用壓入法至要求深度；回填1m以上膨潤土泥球；封孔。 二、孔隙水壓力三、孔隙水壓力計安裝2 、鉆孔埋設方法二： 一孔內(nèi)埋設多個孔隙水壓力計時，壓力計

40、間隔不應小于1m，并作好各元件間的封閉隔離措施。 。 埋設順序為鉆孔到設計深度；放入第一個孔隙水壓力計，觀測段內(nèi)應回填透水填料，再用膨潤土球隔離；回填膨潤土泥球至第二個孔隙水壓力計位置以上0.5m；放入第二個孔隙水壓力計至要求深度，回填透水填料；回填膨潤土泥球，以此反復，直到最后一個； 回填封孔。七、孔隙水壓力優(yōu)缺點比較： 方法一：該方法的優(yōu)點是埋設質(zhì)量容易控制，缺點是鉆孔數(shù)量多，比較適合于能提供監(jiān)測場地或?qū)ΡO(jiān)測點平面要求不高的工程。 方法二：此種方法的優(yōu)點是鉆孔數(shù)量少，比較適合于提供監(jiān)測場地不大的工程，缺點是孔隙水壓力計之間封孔難度很大，封孔質(zhì)量直接影響孔隙水壓力計埋設質(zhì)量，成為孔隙水壓力計

41、埋設好壞的關(guān)鍵工序，封孔材料一般采用膨潤土泥球。七、孔隙水壓力四、監(jiān)測技術(shù)1 、測試方法 用頻率計測讀、記錄孔隙水壓力計頻率即可。2、 測試數(shù)據(jù)處理 計算公式： 式中 孔隙水壓力（kPa）； 標定系數(shù)（kPa/Hz2）； 測試頻率（Hz）； 初始頻率（Hz）。3、計算實例 孔隙水壓力計算表 七、孔隙水壓力七、孔隙水壓力五、 注意事項（1）孔隙水壓力計應按測試量程選擇，上限可取靜水壓力與超孔隙水壓力之和的1.2倍。（2）采用鉆孔法施工時，原則上不得采用泥漿護壁工藝成孔。如因地質(zhì)條件差不得不采用泥漿護壁時，在鉆孔完成之后，需要清孔至泥漿全部清洗為止。然后在孔底填入凈砂，將孔隙水壓力計送至設計標高后

42、，再在周圍回填約0.5m高的凈砂作為濾層。（3）在地層的分界處附近埋設孔隙水壓力計時應十分謹慎，濾層不得穿過隔水層，避免上下層水壓力的貫通。（4）在安裝孔隙水壓力計過程中，始終要跟蹤監(jiān)測孔隙水壓力計頻率，看是否正常，如果頻率有異常變化，要及時收回孔隙水壓力計，檢查導線是否受損。（5）孔隙水壓力計埋設后應量測孔隙水壓力初始值，且連續(xù)量測一周，取三次測定穩(wěn)定值的平均值作為初始值。 (6) 當一孔內(nèi)埋設多個孔隙水壓力計時，壓力計間隔不應小于1m，并作好各元件間的封閉隔離措施。 八、土壓力一、基本內(nèi)容基坑工程土壓力監(jiān)測主要用于量測圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)、外側(cè)的土壓力。用土壓力盒進行量測時，主要是針對法向的總應力。

43、結(jié)合孔隙水壓力監(jiān)測，可以進行土體有效應力分析，作為土體穩(wěn)定計算的依據(jù)。不同深度土壓力的監(jiān)測可以為圍護墻后水、土壓力分算提供設計依據(jù)。量測所獲得的土壓力可能為土中壓力和土體結(jié)構(gòu)間接觸壓力。土壓力監(jiān)測為板式圍護體系一、二級監(jiān)測等級選測項目。八、土壓力二、儀器、設備簡介1、土壓力計（盒） 土壓力盒有鋼弦式、差動電阻式、電阻應變式等多種。目前基坑工程中常用的是鋼弦式。 土壓力盒又有單膜和雙膜兩類，單膜一般用于測量界面土壓力，并配有瀝青壓力囊。雙膜式一般用于測量自由土體土壓力。2、測試儀器、設備 頻率儀。八、土壓力三、土壓力計（盒）安裝1、鉆孔法鉆孔法是通過鉆孔和特制的安裝架將土壓力計埋入土體內(nèi)。具體步

44、驟如下：先將土壓力盒固定在安裝架內(nèi)；鉆孔到設計深度以上0.5m-1.0m；放入帶土壓力盒的安裝架，逐段連接安裝架，土壓力盒導線通過安裝架引到地面。然后通過安裝架將土壓力盒送到設計標高；回填封孔。吧、土壓力三、土壓力計（盒）安裝2、掛布法 掛布法用于量測土體與圍護結(jié)構(gòu)間接觸壓力。具體步驟如下：先用帆布制作一幅掛布，在掛布上縫有安放土壓力盒的布袋，布袋位置按設計深度確定；將掛布綁在鋼筋籠外側(cè)，并將帶有壓力囊的土壓力盒放入布袋內(nèi)，壓力囊朝外，導線固定在掛布上引至圍護結(jié)構(gòu)頂部；放置土壓力計的掛布隨鋼筋籠一起吊入槽（孔）內(nèi)；混凝土澆筑時，掛布將受到流態(tài)混凝土側(cè)向推力而與槽壁土體緊密接觸。八、土壓力掛布法

45、埋設 八、土壓力四、監(jiān)測技術(shù)1、測試方法用頻率計測讀、記錄土壓力計頻率。2、測試數(shù)據(jù)處理土壓力計算式如下：式中 土壓力（kPa）； 標定系數(shù)（kPa/Hz2）； 測試頻率（Hz） ； 初始頻率（Hz） 。3、計算實例 土壓力計算表1(鉆孔埋設) 土壓力計算表2(掛布埋設) 八、土壓力五、 注意事項(1) 土壓力計應按測試量程選擇，上限可取預計最大量程的1.5倍。(2) 壓力盒固定在安裝架時，壓力盒側(cè)向的固定螺絲不能擰得太緊，以免造成壓力盒內(nèi)鋼弦松弛。(3) 壓力盒沉放過程中，始終要跟蹤監(jiān)測土壓力盒頻率，看是否正常，如果頻率有異常變化，要及時收回，檢查導線是否受損。(4) 壓力盒沉放到位施壓前，

46、到檢查壓力盒是否垂直，壓力盒面的方向是否與被測土壓力的方向垂直。(5) 采用掛布法安裝時，由于土壓力盒掛在鋼筋籠外側(cè)，因此在鋼籠下槽過程中，要格外小心壓力囊經(jīng)過導墻時受擠壓、摩擦而破損漏油。掛布要盡可能兜住鋼筋籠外側(cè)，防止混凝土澆筑時水泥漿液流到掛布外側(cè)裹住土壓力盒。九、地下水位一、基本內(nèi)容 基坑工程地下水位監(jiān)測包含坑內(nèi)、坑外水位監(jiān)測。 基坑工程地下水位監(jiān)測又有淺層潛水和深層承壓水位之分。通過坑內(nèi)水位觀測可以檢驗降水方案的實際效果，如：降水速率和降水深度。坑內(nèi)應采用大井。通過坑外水位觀測可以了解坑內(nèi)降水對周圍地下水位的影響范圍和影響程度，防止基坑工程施工中坑外水土流失?？油馑槐O(jiān)測為基坑監(jiān)測必

47、測項目。 九、地下水位二、儀器、設備簡介 水位測量系統(tǒng)由三部分組成：第一部分為地下埋入材料部分水位管；第二部分為地表測試儀器鋼尺水位計，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測量，由水準儀、標尺、腳架、尺墊等組成。 九、地下水位三、水位管構(gòu)造與埋設 水位管選用直徑50mm左右的鋼管或硬質(zhì)塑料管，管底加蓋密封，防止泥砂進入管中。下部留出0.51m的沉淀段(不打孔)，用來沉積濾水段帶入的少量泥砂。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

48、保證封孔質(zhì)量。九、地下水位四、監(jiān)測技術(shù)1、測試方法 先用水位計測出水位管內(nèi)水面距管口的距離，然后用水準測量的方法測出水位管管口絕對高程，最后通過計算得到水位管內(nèi)水面的絕對高程。九、地下水位四、監(jiān)測技術(shù)2、 測試數(shù)據(jù)處理 水位管內(nèi)水面應以絕對高程表示，計算式如下：式中： 水位管內(nèi)水面絕對高程(m)； 水位管管口絕對高程(m)； 水位管內(nèi)水面距管口的距離(m)。九、地下水位本次水位變化：累計水位變化： 式中： 第i次水位絕對高程(m)； 第i-1次水位絕對高程(m)； 水位初始絕對高程(m)； 累計水位差(m)。 九、地下水位五、 注意事項(1) 水位管的管口要高出地表并做好防護墩臺，加蓋保護，以

49、防雨水、地表水和雜物進入管內(nèi)。水位管處應有醒目標志，避免施工損壞。(2) 水位管埋設后每隔1天測試一次水位面，觀測水位面是否穩(wěn)定。當連續(xù)幾天測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，可進行初始水位高程的測量。(3) 在監(jiān)測了一段時間后。應對水位孔逐個進行抽水或灌水試驗，看其恢復至原來水位所需的時間，以判斷其工作的可靠性。(4) 坑內(nèi)水位管要注意做好保護措施，防止施工破壞。(5) 承壓水位管直徑可為5070 mm，濾管段不宜小于1m，與鉆孔孔壁間應灌砂填實，被測含水層與其它含水層間應采取有效隔水措施，含水層以上部位應用膨潤土球或注漿封孔，水位管管口應加蓋保護。 (6) 重點是管口水準測量，要與絕對高程統(tǒng)一。十、土體分層沉

50、降(坑底隆起)一、基本內(nèi)容坑外土體分層位移可采用磁性分層沉降儀或深層沉降觀測標來測定，適用于監(jiān)測基坑外地面以下不同深度處土層的沉降或隆起。 基坑回彈可采用基坑坑內(nèi)開挖面以下的分層沉降儀或深層沉降標的高程變化測定。 基坑在開挖后由于上部土體開挖卸載，深層土體應力釋放向上隆起，另外，由于基坑內(nèi)土體開挖后，支護內(nèi)外的壓力差使其底部產(chǎn)生側(cè)向位移，導致靠近圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)的土體向上隆起，嚴重者產(chǎn)生塑性破壞。深大基坑由于卸載量大，基坑內(nèi)外壓差大，因而就有必要對基坑回彈進行監(jiān)測。土體分層垂直位移監(jiān)測和坑底隆起監(jiān)測為重力式圍護體系一、二級監(jiān)測等級、板式圍護體系一級監(jiān)測等級選測項目。十、土體分層沉降(坑底隆起)二、儀器、設備簡介1、分層沉降儀用途及原理 分層沉降儀是通過電感探測裝置，根據(jù)電磁頻率的變化來觀測埋設在土體不同深度內(nèi)的磁