深基坑支护结构检测方法-高层建筑施工

2023-08-29 理论教育版权反馈

【摘要】：虽然在基坑支护结构设计和基坑开挖过程中，人们采取了一系列技术措施来保证基坑的安全，但在实际工程中仍有很多基坑发生事故。对坑边地面沉降、支护结构深部水平位移、锚杆拉力、支撑轴力、立柱沉降、支护结构沉降、挡土构件内力、地下水水位、土压力、孔隙水压力进行监测时，监测点应布设在邻近建筑物、基坑各边中部及地质条件较差的部位，监测点或监测面不宜少于3个。

虽然在基坑支护结构设计和基坑开挖过程中，人们采取了一系列技术措施来保证基坑的安全，但在实际工程中仍有很多基坑发生事故。基坑工程事故主要表现为：支护体系崩溃，基坑大面积失稳；支护结构过分倾斜，水平位移过大；支护结构和被支护土体达到破坏状态；基坑周边土体变形过大；邻近建（构）筑物倾斜、开裂，甚至倒塌；基底回弹、隆起过大。

因此，对基坑工程的监测既是检验基坑设计理论正确性和发展设计理论的重要手段，又是指导施工顺利进行、避免基坑工程事故的必要措施。

（一）支护结构监测常用仪器

1.变形监测仪器

（1）水准仪和经纬仪：量测支护结构、地下管线和周围环境的沉降和变位。

（2）测斜仪：支护结构和土体水平位移的观测。

（3）深层沉降标：测量支护结构后土体位移的变化，以判定支护结构的稳定状态。

（4）水位计：量测地下水水位变化情况，以检验降水效果。

2.应力监测仪器

（1）土压力计：量测作用于围护墙上的土压力状态（主动、被动和静止）大小及变化情况，以便了解其与设计取值的差异。

（2）孔隙水压力计：宜通过钻孔埋设，观测支护结构后孔隙水压力的变化情况，判断基坑外土体的松密和移动情况。

（3）钢筋应力计：量测支撑结构的轴力、弯矩等，以判断支撑结构是否可靠。

（4）温度计：和钢筋应力计一起埋设在钢筋混凝土支撑中，用来计算由温度变化引起的应力。

（5）混凝土应力计：测定支撑混凝土结构的应变，从而计算相应支撑断面内的轴力。

（6）应力、应变传感器：用于量测混凝土支撑系统中的内力。

（7）低应变动测仪和超声波无损检测仪：用来检测支护结构的完整性和强度。

（二）支护结构监测内容

基坑支护设计应根据支护结构类型和地下水控制方法，按表1-6选择基坑监测项目，并应根据支护结构构件、基坑周边环境的重要性及地质条件的复杂性确定监测点部位及数量。选用的监测项目及其监测部位应能够反映支护结构的安全状态和基坑周边环境受影响的程度。

表1-6　基坑监测项目选择

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（三）支护结构监测点的布置与监测

支护结构监测点的布置与监测有以下几个要求：

（1）安全等级为一级、二级的支护结构，在基坑开挖过程与支护结构使用期内，必须进行支护结构的水平位移监测和基坑开挖影响范围内建（构）筑物、地面的沉降监测。

（2）支挡式结构顶部水平位移监测点的间距不宜大于20m，土钉墙、重力式挡墙顶部水平位移监测点的间距不宜大于15m，且基坑各边的监测点不应少于3个。基坑周边有建筑物的部位、基坑各边中部及地质条件较差的部位应设置监测点。

（3）基坑周边建筑物沉降监测点应设置在建筑物的结构墙、柱上，并应分别沿平行、垂直于坑边的方向上布设。在建筑物临基坑一侧，平行于坑边方向上的监测点间距不宜大于15m。垂直于坑边方向上的监测点，宜设置在柱、隔墙与结构缝部位。垂直于坑边方向上的布点范围应能反映建筑物基础的沉降差。必要时，可在建筑物内部布设监测点。

（4）地下管线沉降监测，当采用测量地面沉降的间接方法时，其测点应布设在管线正上方。当管线上方为刚性路面时，宜将监测点设置于刚性路面下。对直埋的刚性管线，应在管线节点、竖井及其两侧等易破裂处设置监测点。监测点的水平间距不宜大于20m。

（5）道路沉降监测点的间距不宜大于30m，且每条道路的监测点不应少于3个。必要时，沿道路方向可布设多排监测点。

（6）对坑边地面沉降、支护结构深部水平位移、锚杆拉力、支撑轴力、立柱沉降、支护结构沉降、挡土构件内力、地下水水位、土压力、孔隙水压力进行监测时，监测点应布设在邻近建筑物、基坑各边中部及地质条件较差的部位，监测点或监测面不宜少于3个。

（7）坑边地面沉降监测点应设置在支护结构外侧的土层表面或柔性地面上。与支护结构的水平距离宜在基坑深度的0.2倍范围以内。有条件时，宜沿坑边垂直方向在基坑深度的1～2倍范围内设置多测点的监测面，每个监测面的监测点不宜少于5个。

（8）采用测斜管监测支护结构深部水平位移时，对现浇混凝土挡土构件，测斜管应设置在挡土构件内，测斜管深度不应小于挡土构件的深度；对土钉墙、重力式挡墙，测斜管应设置在紧邻支护结构的土体内，测斜管深度不宜小于基坑深度的1.5倍；测斜管顶部还应设置用作基准值的水平位移监测点。

（9）锚杆拉力监测宜采用测量锚头处的锚杆杆体总拉力的方式。对多层锚杆支护结构，宜在同一竖向平面内的每层锚杆上设置监测点。

（10）支撑轴力监测点宜设置在主要支撑构件、受力复杂和影响支撑结构整体稳定性的支撑构件上。对多层支撑支护结构，宜在同一竖向平面的每层支撑上设置监测点。

（11）挡土构件内力监测点应设置在最大弯矩截面处的纵向受拉钢筋上。当挡土构件采用沿竖向分段配置钢筋时，应在钢筋截面面积减小且弯矩较大部位的纵向受拉钢筋上设置监测点。

（12）支撑立柱沉降监测点宜设置在基坑中部、支撑交汇处及地质条件较差的立柱上。

（13）当挡土构件下部为软弱持力土层或采用大倾角锚杆时，宜在挡土构件顶部设置沉降监测点。

（14）基坑内地下水水位的监测点可设置在基坑内或相邻降水井之间。当监测地下水水位下降对基坑周边建筑物、道路、地面等沉降造成的影响时，地下水水位监测点应设置在降水井或截水帷幕外侧且宜尽量靠近被保护对象。当有回灌井时，地下水水位监测点应设置在回灌井外侧。水位观测管的滤管应设置在所测含水层内。

（15）各类水平位移观测、沉降观测的基准点应设置在变形影响范围外，且基准点数量不应少于两个。

（16）基坑各监测项目采用的监测仪器的精度、分辨率及测量精度应能反映监测对象的实际状况，并应满足基坑监控的要求。

（17）各监测项目应在基坑开挖前或监测点安装后测得稳定的初始值，且次数不应少于两次。

（18）支护结构顶部水平位移的监测频次应符合下列要求：

1）基坑向下开挖期间，监测不应少于每天一次，直至开挖停止后连续3d的监测数值稳定；

2）当地面、支护结构或周边建筑物出现裂缝、沉降，遇到降雨、降雪、气温骤变，基坑出现异常的渗水或漏水，坑外地面荷载增加等各种环境条件变化或异常情况时，应立即进行连续监测，直至连续3d的监测数值稳定；

3）当位移速率大于或等于前次监测的位移速率时，应进行连续监测；

4）在监测数值稳定期间，还应根据水平位移稳定值的大小及工程实际情况定期进行监测。

（19）支护结构顶部水平位移之外的其他监测项目，除应根据支护结构施工和基坑开挖情况进行定期监测外，还应在出现下列情况时进行监测：

1）支护结构水平位移增长时；

2）出现上述（18）条中第1）、2）款的情况时；

3）锚杆、土钉或挡土构件施工时，或降水井抽水等引起地下水水位下降时，应进行相邻建筑物、地下管线、道路的沉降观测。当监测数值比前次数值增长时，应进行连续监测，直至数值稳定。

（20）对基坑监测有特殊要求时，各监测项目的监测点布置、量测精度、监测频度等应根据实际情况确定。

（21）在支护结构施工、基坑开挖期间以及支护结构使用期内，应对支护结构和周边环境的状况随时进行巡查，现场巡查时应检查有无下列现象及其发展情况：

1）基坑外地面和道路开裂、沉陷；

2）基坑周边建筑物开裂、倾斜；

3）基坑周边水管漏水、破裂，燃气管漏气；

4）挡土构件表面开裂；

5）锚杆锚头松动、锚杆杆体滑动、腰梁和锚杆支座变形、连接破损等；

6）支撑构件变形、开裂；

7）土钉墙土钉滑脱、土钉墙面层开裂和错动；

8）基坑侧壁和截水帷幕渗水、漏水、流砂等。

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