专利名称：一种基坑及边坡支护水平变形监测方法
技术领域：
本发明属于建筑施工中的地基基础工程，是开挖基坑及边坡支护水平变形监测的一种方法。
背景技术：
水平变形监测是基坑及边坡、特别是深基坑和永久边坡支护工程的重要指标。在工程施工期间，随着基坑内土体的挖出，基坑支护结构两侧土体产生压力差，从而引起土体由基坑外侧向内侧的水平移动。通过水平变形监测，及时对监测数据进行分析处理，判断地层、支护结构的安全稳定性、判断基坑开挖施工对围护结构及周围环境的影响程度，能够控制施工安全以及降低基坑施工对周边环境的影响，并对可能发生的危及环境和本身施工安全的隐患或事故提供及时、准确的预报，提前采取预防措施，避免事故的发生。
发明内容
常规水平变形监测方法是由专业的测量人员使用精密测量仪器进行测量，优点是数据准确，但存在缺点是现场每测量一回次以及资料整理需要花费较多的人力物力，受费用影响，测量人员往往不是随工程施工全程跟踪，而是间隔2-3天测量一次，间隔时间较长。本发明的目的是通过在开挖的坡体内埋设监测设施，进行水平变形监测，代替精密测量仪器进行的水平变形监测，通过这种经济、省时、便捷的方法，达到随时对坡体进行水平变形监测，随时对坡体稳定性进行分析的监控目的。实现本发明目的技术方案是一种基坑及边坡支护水平变形监测方法，其特征是通过简易监测点布设，达到方便快捷准确进行基坑水平变形监测，施工步骤是(a)基坑未开挖前，在基坑周边监测点布设位置挖出沟槽或孔；呈水平向；(b)成槽或成孔后下入钢筋，根据设置监测点的破裂面位置，确定监测点布设钢筋自由段的长度和固定端位置，自由段外侧穿隔离塑料管，临土内侧用胶带封死，钢筋外露一端绑扎或焊接钢尺，钢尺刻度面朝上；(c)钢筋另一端采用水泥浆形成锚固体，钢筋自由段塑料管外进行注浆加固形成注浆体，地表开槽作业用砼加固；(d)孔口插入硬质塑料管，管露出坡体混凝土面墙，管外用水泥浆固定；(e)通过直接读测钢尺读数或采用游标卡尺量测面墙外钢筋长度的方法进行数据采集，根据数据变化计算基坑水平位移；(f)根据设计和规范要求的基坑深部变形监测坡面位置，并根据设计和规范要求的监测频率，在基坑中部、下部重复a-e条布设监测点并进行数据采集，开展监测工作。开挖沟槽深度0. 3-0. 5m,或在地面下1. 0-1. 5m位置成孔，孔径150mm。钢筋采用IO 12-16热轧螺纹钢筋，隔离塑料管②采用030塑料管，钢筋外露尺寸不小于200mm。钢筋另一端锚固体长度不小于3m,地表开槽作业的轮加固厚度不小于150mm。孔口硬质塑料管长度不小于I米，直径> 100m，塑料管露出坡体混凝土面墙外不小于50mmo通过读测塑料管侧每次钢尺值Ln，与临近的上次读测值Llri进行比较，计算基坑的水平位移值，或采用游标卡尺，每次量测钢筋端头与硬质塑料管端头距离dn，与临近的上次量测值Cllri进行比较，计算基坑的水平位移值。本发明的优点(I)变形监测点施工简单，安装方便。近地表的监测点挖设壕沟铺设即可；下部监测点可利用锚杆或土钉施工机械成孔，监测点埋设类似锚杆，施工技术成熟可靠。(2)监测方便简捷，监测中可以通过直接读取埋设点上的标尺进行数据监测，也可采用游标卡尺进行精密测量，然后计算变形量。对监测设备要求低，工地现场施工人员即可进行测量，数据读取方便。(3)监测频率可以根据工程需要每天1-2次，甚至更多。(4)经济效益明显，监测点埋设费用低，仅需要成孔费和钢筋及其它少量配套费用，与护坡的单根土钉费用相当；监测设备费用低；现场施工人员单人即可进行测量，人员费用成本低。(5)监测精度高，水平变形监测精度，误差与实际值比较< 1mm。附图及实施方式以下结合附图及实施例对本发明做进一步的描述。
图1是水平变形监测方法示意2是多层水平变形监测点埋设示意3是实例一层流池护坡工程复合土钉墙水平变形监测示意图；图4是实例二公寓楼护坡工程钢管桩水平变形监测示意图；图5是实例三基坑护坡工程土钉墙加桩锚联合支护水平变形监测示意图；图6是实例三基坑护坡工程桩锚支护水平变形监测示意图；图7是实例四基坑护坡工程复合土钉墙水平变形监测示意图。图中1、012-16 II级热轧螺纹钢筋；2、0 30隔离塑料管；3、钢尺；4、锚固体；5、钢筋塑料管外注浆体；6、孔口硬质塑料管；7、混凝土面墙；8、土钉或锚杆；9、根据规程确定的破裂面。该监测的具体步骤为(a)基坑未开挖前，在基坑周边监测点布设位置挖出沟槽，若地表硬层较厚，可在地面下，采用洛阳铲或锚杆钻机成孔，呈水平向；开挖沟槽深度0. 3-0. 5m，或在地面下1.0-1. 5m位置成孔，孔径150mm ；(b)成槽或成孔后下入钢筋1，根据设置监测点的破裂面9位置，确定监测点布设钢筋I自由段的长度和固定端锚固体4位置，自由段外侧穿隔离塑料管2，临土内侧用胶带封死，钢筋外露段绑扎或焊接钢尺3，钢尺刻度面朝上；钢筋I采用1012-16热轧螺纹钢筋，隔离塑料管2采用0 30塑料管，钢筋外露尺寸不小于200mm ；(c)钢筋后端采用水泥浆形成锚固体4，钢筋自由段塑料管外进行注浆加固形成注浆体5，地表开槽作业的用砼加固；钢筋后端锚固体4长度不小于3m，地表开槽作业的砼加固厚度不小于150mm ；(d)孔口插入硬质塑料管6，管露出坡体混凝土面墙7，管外用水泥浆固定；孔口硬质塑料管6长度不小于I米，直径> 100m，塑料管露出坡体混凝土面墙7外不小于50_ ；(e)通过直接读测钢尺3读数或采用游标卡尺量测面墙外钢筋I长度的方法进行数据采集，根据数据变化计算基坑水平位移；通过读测塑料管侧每次钢尺值Ln，与临近的上次读测值Llri进行比较，计算基坑的水平位移值，或采用游标卡尺，每次量测钢筋端头与硬质塑料管端头距离dn，与临近的上次量测值Cllri进行比较，计算基坑的水平位移值；(f)根据设计和规范要求的基坑深部变形监测坡面位置，并根据设计和规范要求的监测频率，在基坑中部、下部重复a-e步骤布设监测点并进行数据采集，开展监测工作。本监测方法适用于复合土钉墙支护、桩锚支护、土钉墙加桩锚联合支护的基坑工程，以及各种临时、永久性的边坡护坡工程。本发明与传统的仪器基坑监测方法在原理上和做法上有重大不同。本方法通过(a)、(b)、(c)、(d)4步骤形成完整的水平变形监测构件；通过(e)、(f)2步骤实现对基坑水平变形的直接监测；而传统的仪器监测，则是在变形观测位置埋设变形观测点、通过全站仪等仪器测量系列坐标值，或在护坡桩桩身中埋设测斜管、通过读取测斜数据在计算出监测点的水平变形值，是间接测量方法。本方法监测原理是根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120中确定基坑破裂面位置方法，来设置监测杆体的自由段长度和固定端位置，固定端设置在破裂面影响范围之外。通过监测杆体与坡面的相对关系，来确定基坑的水平变形。传统的仪器监测，则是在基坑边缘顶部设置变形监测点，在基坑顶面意外稳定区域设置控制点，通过仪器来监测基坑顶部监测点的变形，或通过护坡桩身埋设测斜管，通过读取测斜数据进行变形监测。如图1所示，在基坑周边监测点布设位置挖出0. 3-0. 5m沟槽；或在地面下1.0-1. 5m位置，采用洛阳铲或锚杆钻机在坡体中成孔，孔径150mm，呈水平向；成孔后下入1012-16 II级热轧螺纹钢筋I ;钢筋外穿10 30隔离塑料管2，钢筋从后端起留3m不穿，塑料管孔内侧用胶带封死；钢筋前端露出坡面不小于200mm、并绑扎或焊接钢尺3，钢尺刻度面朝上，方便读数；孔口封堵好后，孔内常压灌注纯水泥浆或水泥砂浆，强度> IOMPa (地表开槽作业的灌注150mm砼)，钢筋后端形成3m长的锚固体4，钢筋塑料管外形成注浆体5 ；浆体初凝前，从孔口插入直径大于100_的硬质塑料管6，长度lm，管露出坡体混凝土面墙7外不小于50_。接着开挖坡面，施工坡体其它土钉或锚杆8，喷射混凝土面墙7。根据设计和规范要求的边坡深部变形监测坡面位置要求，在基坑中部、下部，挖土至预埋监测点位置下0. 5m位置时，采用洛阳铲或锚杆钻机成孔，重复上述步骤，完成监测点埋设。
具体实施例实例一如图3所示，层流池护坡工程复合土钉墙水平变形监测工程概况本工程基坑长93. 6m,宽63. 9m,基础埋深13. 3m。采用土钉墙加3道预应力锚杆护坡，放坡坡角59度(1:0. 6)，并在-5. Om,-10. Om处各留1. Om宽的平台。监测点埋设在剖面-0. 5m处按图1步骤埋设变形监测点2个，监测点布设长度L为 12. 5m。变形监测结果期间共监测25次,剖面最大水平变形15mm。全站仪准确测量结果全站仪监测共布设监测点20个，监测次数15次，剖面最大水平变形值15. 8_。结果比较从变形趋势和变形速度上变形监测结果与全站仪精确测量结果接近，满足工程监测要求。实例二 如图4所示，公寓楼护坡工程钢管桩水平变形监测工程概况本工程基坑东西长45m，南北宽22m，基础埋深从地面算10. Om深。本基坑为垂直护坡，采用一排微型钢管桩加4道土钉墙加2排预应力锚杆的支护方式。变形监测结果在剖面-0.5m处埋设2个监测点。监测点布设长度L为12. 0m。监测次数25次。变形测量结果剖面向坑内最大水平变形10mm。全站仪准确测量结果全站仪监测共布设监测点8个，监测次数12次，剖面最大水平变形9. 1_。结果比较变形监测结果与全站仪精确测量结果接近。实例三如图5、图6所示，基坑护坡工程土钉墙加桩锚支护、桩锚支护水平变形监测工程概况本工程基坑长约85m，宽约55m，基础埋深16. 70m。基坑护坡主要分两个剖面，I剖采用护坡桩加3道预应力锚杆护坡，桩顶以上5. Om采用土钉墙护坡，按59度(I 0. 6)放坡；2剖采用护坡桩加4道预应力锚杆护坡，护坡桩从地表做起。变形监测结果1剖在-0. 5米处布设监测点，布设长度12. 5m，如图5所示；2剖在-0. 5m、-5. Om处布设两个监测点，长度分别为12. 5m、9. 5m，如图6所示。通过监测结果，变形测量结果I剖最大水平变形18mm，2剖两个监测点最大水平变形分别为10mm、5mm ；全站仪准确测量结果I剖根据全站仪监测结果最大变形17.1mm, 2剖根据测斜仪监测数据，在_0. 5m、-5. Om处最大水平变形9. 62mm、4. 27mm。结果比较与全站仪精确测量比较，变形测量结果能够满足基坑变形监测要求。实例四如图7所示，基坑护坡工程复合土钉墙水平变形监测本工程基坑长194. 9m,宽161. 9m，基坑深度16. 7m，采用复合土钉墙护坡，按1:0. 3放坡，在一 8. Om处预留一宽1. Om平台。在地面下共设6排土钉和4道锚杆。变形监测结果在剖面-0. 5米处布设监测点，监测次数32次。通过监测结果，变形测量结果剖面最大水平变形13. Omm ；全站仪精确测量结果基坑周边布设监测点36个，监测次数18次。剖面最大水平变形 12. 3mm。结果比较变形测量结果接近全站仪精确测量结果，能够满足基坑变形监测要求。
权利要求
1.一种基坑及边坡支护水平变形监测方法，其特征是通过简易监测点布设，达到方便快捷准确进行基坑水平变形监测，施工步骤是Ca)基坑未开挖前，在基坑周边监测点布设位置挖出沟槽或孔，呈水平向；(b)成槽或成孔后下入钢筋(I)根据设置监测点的破裂面(9)位置，确定监测点布设钢筋(I)自由段的长度和固定端位置，自由段外侧穿隔离塑料管(2)，临土内侧用胶带封死， 钢筋外露一端绑扎或焊接钢尺(3)，钢尺刻度面朝上；(C)钢筋另一端采用水泥浆形成锚固体(4)，钢筋自由段塑料管外进行注浆加固形成注浆体(5)，地表开槽作业用砼加固；Cd)孔口插入硬质塑料管(6)，管露出坡体混凝土面墙(7)，管外用水泥浆固定；Ce)通过直接读测钢尺(3)读数或采用游标卡尺量测面墙外钢筋(I)长度的方法进行数据采集，根据数据变化计算基坑水平位移；Cf)根据设计和规范要求的基坑深部变形监测坡面位置，并根据设计和规范要求的监测频率，在基坑中部、下部重复a-e条布设监测点并进行数据采集，开展监测工作。
2.如权利要求1所述的基坑及边坡支护水平变形监测方法，其特征在于开挖沟槽深度O. 3-0. 5m,或在地面下1. 0-1. 5m位置成孔，孔径150mm。
3.如权利要求1所述的基坑及边坡支护水平变形监测方法，其特征在于钢筋(I)采用 1Φ 12-16热轧螺纹钢筋，隔离塑料管(2)采用Φ30塑料管，钢筋外露尺寸不小于200mm。
4.如权利要求1所述的基坑及边坡支护水平变形监测方法，其特征在于钢筋另一端锚固体(4)长度不小于3m,地表开槽作业的轮加固厚度不小于150mm。
5.如权利要求1所述的基坑及边坡支护水平变形监测方法，其特征在于孔口硬质塑料管(6)长度不小于I米，直径> 100m，塑料管露出坡体混凝土面墙(7)外不小于50_。
6.如权利要求1所述的基坑及边坡支护水平变形监测方法，其特征在于通过读测塑料管侧每次钢尺值Ln，与临近的上次读测值Llri进行比较，计算基坑的水平位移值，或采用游标卡尺，每次量测钢筋端头与硬质塑料管端头距离dn，与临近的上次量测值Cllri进行比较，计算基坑的水平位移值。
全文摘要
一种基坑及边坡支护水平变形监测方法，是通过在开挖的坡体内埋设监测设施，代替精密测量仪器进行水平变形监测，在监测点位置地表挖沟槽、或地表下采用洛阳铲或锚杆钻机成水平向孔，孔内埋设钢筋，坡体滑裂面外钢筋设置固定段；坡体破裂面内侧设置自由段，在坡面钢筋出露处埋设硬质塑料管，根据监测时间要求对坡面外露的钢筋进行多次读数，通过外露钢筋的读数变化计算基坑的水平位移值。本方法与常规的精密仪器测量方法相比可节约费用达40-60%以上，测精度误差与精密测量值比较＜1mm，对监测设备要求低，并且数据读取方便，较常规精密仪器测量工作量大大减小，具有显著的经济效益。
文档编号E02D33/00GK103046523SQ20121057033
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者于元峰, 李强, 韩国峰, 施建秋, 郭利, 郭丹, 张纯波 申请人:北京爱地地质勘察基础工程公司