监测技术在水利基坑方面的应用

2017-12-06 16:48:57   来源:《水利规划与设计》   点击数:835

监测技术在水利基坑方面的应用

 

李晓宏

 

      

  要:在水利基坑施工中应用基坑监测技术,能够极大的提高基坑围护结构的质量,保证基坑施工安全。本文首先分析了基坑监测技术及其作用,然后以某水利基坑工程为例,从实际监测工作入手,探讨了基坑监测技术在水利基坑监测中的具体应用,并特别分析了监测项目与监测点布设工作,使基坑监测技术更好的应用于水利基坑施工管理,为水利工程质量奠定坚实的基础。

 

关键词:水利基坑;基坑监测技术;注意事项;应用;监测点布置

 

 

    在水利工程项目实施中,基坑工程是一项十分重要的分项分部工程。作为基础部分,基坑工程的施工质量直接决定着水利工程的整体质量水平。水利基坑施工中必须采用基坑监测技术,通过综合、系统的现场监测,全面了解围护结构、周围土体的力学性质,以及地下水位等情况,这样才能及时防止发生基坑事故,使工程施工顺利的进行。考虑到基坑监测的重要性和水利基坑施工监测的必要性,应当进一步认识基坑监测技术手段及其在水利基坑施工中应用,了解应用实践中的注意事项,便于控制水利基坑施工质量,做好施工现场生产安全管理工作。

 

一、基坑监测技术

 

    所谓的基坑监测技术,就是通过专业的基坑监测设备,由专业的监测人员操作设备对围护结构、周边环境的变化、应力及地下水位的动态变化等进行综合监测,以便实施信息化施工与管理。检测设备是基坑监测的重要工具,其量程、精确度及稳定性一定要满足基坑施工要求。近年来,随着科学技术的进步,基坑监测技术正从传统的点式仪器检测向分布式、自动化、高精度、远程仪器监测的方向发展。在这一趋势下,分布式光纤传感技术、自动化检测及远程监控技术等新技术开始应用于基坑施工监测之中,在保证基坑施工安全上发挥了巨大作用。

 

    通过基坑监测技术,可以全面、及时的了解围护结构、周围土体的位移及地下水位变化等情况,为技术人员和施工人员进行基坑工程安全判别提供决策依据。同时,通过监测数据分析,施工人员可以了解当前基坑当前的施工情况,完善下一步的施工,是施工过程中必不可少的管理工具,能够显著提高工程施工水平及管理质量。

 

二、监测技术在水利基坑施工中的应用

 

(一)某水利基坑工程概况

 

    某水利工程位于河南北部,基坑深度在18-29m范围内,面积约1200㎡。基坑工程地下水类型属于孔隙潜水,赋存在第四系黏性土、粉土、砂土之中。

 

(二)监测方案编制

 

在水利基坑施工前,根据水利基坑真实的设计强度、精度要求、地质工程条件、环境条件,以及相关的规范等编制基坑施工的监测方案,科学的确定监测项目、布置监测点,选用监测仪器。

 

监测目的:了解围护结构水平位移和竖向下沉、周围土体及地下水等情况,保证基坑施工安全,为完善下一步基坑施工提供决策依据。维护结构安全等级为I级,要求控制周边地表沉降小于基坑深度的0.1%,围护结构水平位移小于基坑深度的0.14%

 

(三)监测项目

 

根据监测方案和目的,结合本工程特点和围护结构类型来确定监测点的布设位置和密度,以及本基坑工程监测项目。基坑开挖2倍范围内的地表沉降、围护桩体、地下水位等都是监测的主要对象,具体的监测项目如表1所示。监测点距离要满足设计要求和相关规程规定。为了准确把握基坑变形情况,要在每一开挖段内布置监测点,同时,也要在断面布置监测点,以了解基坑变形的范围、幅度、方向等,对基坑形成一个全面而客观的认识,为监测工作提供安全可靠的信息。

 

基坑围护体系

 

围护结构顶水平位移

 

围护结构顶沉降

 

围护桩体测斜

 

钢支撑轴力

 

围护桩钢筋应力应变

 

周围环境保护体系

 

周围地表沉降

 

地下水位

 

土压力

 

1  监测项目表

 

监测控制网主要分为两部分,即基准点和工作基点。在沉降监测上,基准点采用当地标准的测量控制网基准点,数量高于3个,使用时要进行必要的稳定性检查,以确保控制网布设效果。工作基点是沉降控制网基础上的加密水准基点,应布设在基坑开挖三倍范围以外不受施工影响的稳定区域,并与观测点接近,确保监测精度,要每间隔1月进行一次联测。

 

    水平位移监测的基准点埋设,同样是在基坑开挖三倍范围以外不受施工影响的稳定区域上,也要每间隔1月进行一次联测。

 

(四)监测点布设

 

1、围护结构顶水平位移和沉降监测

 

    在围护结构顶的水平方向和竖向方向共预埋测斜孔36孔。施工方法如下:

 

在围护结构水平位移监测上,在围护结构周边中部、阳角共布置18个测点,监测点间距为14.5-24m。一般水平位移监测方向不同,有着不同的监测方法。这里采用投点法或小角度法进行监测点布设,监测示意图如图1所示。监测原理:将全站仪设在测站点1上,后视基准点1和基准点2,利用后方交会解算测站点1的坐标,并观测监测点1;同理,全站仪设在测站点2观测监测点2和监测点3。布置后监测网后,通过实测建立坐标系,实时记录坐标数据,并与初始坐标值进行比较分析,得到围护结构在水平方向的位规律。

 

 

 

 

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1  水平位移量测原理

 

在围护结构顶沉降监测上,采用几何水准的监测方法。在围护结构周边中部、阳角共布置18个测点,监测点间距为14.5-24m。此外,基坑回弹区域要设立回弹监测指标,利用几何水准并配合传递高程的辅助设备进行监测。监测原理:采用水准仪,以符合或闭合线路在水准线路上联测各监测点,然后以水准控制点为基准,分别测出各监测点标高。通过对比同一监测点相邻两次的标高,从而得到该监测点的沉降量,用以分析围护结构顶竖向沉降变化规律。计算公式如公式1所示。

 

dhi = Hi-Hi-1                  公式1

 

注解:dhi表示沉降量,Hi表示本次标高,Hi-1表示上次标高。

 

2、围护桩体测斜监测

 

在围护桩体测斜监测上,通常采用在墙体和土体中埋设测斜管的方式进行监测。在围护结构周边中心处和代表性的部位(包括易坍塌位置)上布置18个监测孔,监测孔间距为14.5-24m。测斜管直径为70mm,预埋时,测斜管底部应短于钢筋笼底18cm,顶部高于冠梁6cm。埋设好测斜管后,通过测斜仪测得数据,其工作原理如图2所示。根据图中所示,可以通过仪器测得的倾角φ计算得到下滑动轮作用点相对于上滑动轮作用点的水平偏差,具体计算公式如公式2所示。

 

        公式2

 

注解: 表示第i量测段的相对倾角增量值,

表示第i量测段的垂直长度,这里取值0.5m 表示第i量测段的相对水平偏差增量值。

 

测斜管埋设时,先用钻机钻出需要大小的孔,然后进行围护桩混凝土灌注,随同放入测斜管,并在管子中灌满清水,管顶设置保护盖装置。埋设测斜管时的十字槽应与基坑边保持垂直。$Y6JI5G}9QP@%38VD1Q)5$Y.png

 

 

2  测斜仪工作原理

 

3、地下水位监测

 

基坑施工过程中,地下水渗入基坑,很容易造成基坑坍塌,所以需要对地下水位进行实时监测。监测方法:使用钻机钻出直径约100mm孔,在孔内放入PVC管,并包裹上尼龙网,起到保护作用。PVC管应露出地面200mm,孔壁和PVC管之间要用黄砂填实。在基坑外设置26口观测井,在基坑内设置5口观测井。地下水位观测孔结构示意图,如图3所示。

 

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3   地下水位观测孔结构示意图

 

4、周围地表沉降监测

 

在周围地表沉降监测上,供设置12组监测面,每组采用不等间距方式布置监测点,即按照2m-6m-6m-8m-8m分布布置监测点,供布设了60个地表沉降监测点。

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5、土压力监测

 

在进行水利基坑监测时,不能忽略对土压力的监测,因为土压力对围护结构安全性和地基稳定性有着极大的影响,应把土压力作为重要的监测项目。监测方法主要有埋入式和接触式两种,常用的压力传感器有电感调频式、电阻应变片式等型式。水利基坑施工一般采用埋入式监测方法,把压力盒埋入预设的监测位置上,一般为围护桩的侧向受力点,便于监测围护结构的受力情况。在距离围护结构2m处埋设20组土压力观测点,用频率仪测频率值,可换算得到土压力值。

 

6、水孔隙压力监测

 

进行水孔隙压力监测目的在于,保证基坑水压承受能力和设计数据的完整性。监测方法与土压力监测方法相同,共预埋25组观测点。在孔隙水压力计安装上,先用钻机钻孔,根据孔深度的不同放入不同数量的压力计,再用干燥黏土球填实。待黏土球吸收足够的水后,便可以封堵好钻孔。

 

三、结语

 

总之,基坑监测技术在水利工程施工中有着重要作用,应切实做好监测方案规划与实施工作,认真落实每一个监测项目的监测工作,以得到精准的监测数据,以便施工人员准确掌握基坑变形的真实情况,作出科学合理的施工管理决策。同时,在今后工作中,应在水利基坑监测上不断应用新技术、新仪器,不断提高基坑监测技术水平,使之更好的服务于水利工程施工。

 

 

参考文献:

 

[1]樊星国,陆晔.浅谈基坑监测在深基坑工程中的应用[J].山西青年,2013(14).

 

[2]黄海波.基坑监测技术在深基坑中的应用探讨[J].科技创新与应用,2012(22).

 

[3]王俊杰.监测技术在深基坑施工中的应用[J].山西建筑,2011(10).

 

[4]林明博.浅析深基坑施工监测技术[J].中国新技术新产品,2012(24).

 

[5]刘浩,杨锐,张大军,王新国.广州某工程基坑变形监测及分析研究[J].水利与建筑工程学报,20151.

 

[6]郑良春.水利施工技术的现状及改进措施分析[J].水利技术监督,201203.

 

[7]曾兴旺.水利工程施工中的质量控制与管理研究[J].水利规划与设计,20151.

 

[8]尚庆明徐树元罗时龙.水利工程中建立施工控制网的重要性及布测要求[J].水利规划与设计,20124.

 

 

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