基坑监测系统的制作方法

1.本发明涉及建筑施工领域，特别涉及一种基坑监测系统。


背景技术：

2.在城市的建筑施工中，需要在建筑施工初期挖掘基坑，基坑是指在基础设计位置按基底标高和基础平面尺寸所开挖的土坑。
3.建筑施工过程中，基坑的实际工况影响建筑施工进度以及安全性，目前，相关技术中，未提供获得基坑的实际工况的技术方案。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提供一种基坑监测系统，旨在解决现有技术中未提供获取基坑的实际工况的技术方案的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提出的一种基坑监测系统，所述基坑具有围护结构和立柱，所述围护结构包括钻孔灌注桩和钢筋混凝土内支撑；所述基坑监测系统包括：
6.深层水平位移监测设备，用于监测所述钻孔灌注桩的深层水平位移；
7.压顶水平位移监测设备，用于监测所述钻孔灌注桩的压顶水平位移；
8.压顶沉降位移监测设备，用于监测所述钻孔灌注桩的压顶沉降位移；
9.立柱沉降位移监测设备，用于监测所述立柱的立柱沉降位移；
10.支撑轴力监测设备，用于监测所述钢筋混凝土内支撑的支撑轴力；
11.建筑物沉降位移监测设备，用于监测所述基坑的周边建筑物沉降位移；
12.地面沉降位移监测设备，用于监测所述基坑的周边地面沉降位移；
13.水位监测设备，用于监测所述基坑的地下水位。
14.可选的，
15.所述深层水平位移监测设备包括斜侧管和斜测仪，所述斜侧管埋设于所述钻孔灌注桩中，所述斜侧管的埋深与所述钻孔灌注桩的埋深相应，所述斜测仪用于监测所述斜侧管的水平位移。
16.可选的，
17.所述压顶水平位移监测设备包括第一测量元件和第一精密全站仪，所述第一测量元件设置于所述钻孔灌注桩的顶部，所述第一精密全站仪用于监测所述第一测量元件的水平位移；
18.所述压顶沉降位移监测设备包括第二精密全站仪，所述第二精密全站仪用于监测所述第一测量元件的沉降位移。
19.可选的，
20.所述立柱沉降位移监测设备包括第二测量元件和第一水准仪，所述第二测量元件设置于所述立柱的顶部，所述第一水准仪用于监测所述第二测量元件的沉降位移。
21.可选的，
22.所述支撑轴力监测设备包括频率读数仪和钢筋应力计，所述钢筋应力计设置于所述钢筋混凝土内支撑的钢筋，所述频率读数仪用于获取所述钢筋应力计的数据。
23.可选的，
24.所述建筑物沉降位移监测设备包括第三测量元件和第二水准仪，所述第三测量元件设置于所述周边建筑物，所述第二水准仪用于监测所述第三测量元件的沉降位移；
25.所述地面沉降位移监测设备包括第四测量元件和第三水准仪，所述第三测量元件设置于所述周边地面，所述第三水准仪用于监测所述第四测量元件的沉降位移。
26.可选的，
27.所述水位监测设备包括电测水位计和所述观测孔，所述观测孔设置于所述基坑的外侧，所述电测水位计用于监测所述观测孔的水位。
28.可选的，
29.所述深层水平位移监测设备被配置为当监测到所述深层水平位移累计值大于等于40mm且变形速率大于等于2mm/d时报警；
30.所述压顶水平位移监测设备被配置为当监测到所述压顶水平位移累计值大于等于24mm且变形速率大于等于2mm/d时报警；
31.所述压顶沉降位移监测设备被配置为当监测到所述压顶沉降位移累计值大于等于24mm且变形速率大于等于2mm/d时报警；
32.所述立柱沉降位移监测设备被配置为当监测到所述立柱沉降位移累计值大于等于24mm且变形速率大于等于0.5mm/d时报警；
33.所述支撑轴力监测设备被配置为当监测到所述支撑轴力值分别大于等于 4480kn、5984kn、5984kn以及6800kn时报警；
34.所述建筑物沉降位移监测设备被配置为当监测到所述周边地面沉降位移累计值大于等于24mm且变形速率大于等于2mm/day时报警；
35.所述地面沉降位移监测设备被配置为当监测到所述周边建筑物沉降位移累计值大于等于8mm且变形速率大于等于0.5mm/d时报警；
36.所述水位监测设备被配置为当监测到所述地下水位变形速率大于等于 500mm/d时报警。
37.可选的，在所述基坑的土方开挖过程中，所述基坑监测系统被配置为每2 天监测一次；在所述基坑的底板浇筑之后，所述基坑监测系统被配置为每周监测一次。
38.可选的，所述基坑监测系统监测时间的监测起点为所述基坑的开挖时间，所述基坑监测系统监测时间的监测终点为所述基坑的地下室完工时间。
39.本发明技术方案通过采用一种基坑监测系统，所述基坑具有围护结构和立柱，所述围护结构包括钻孔灌注桩和钢筋混凝土内支撑；所述装置包括：深层水平位移监测设备，用于监测所述钻孔灌注桩的深层水平位移；压顶水平位移监测设备，用于监测所述钻孔灌注桩的压顶水平位移；压顶沉降位移监测设备，用于监测所述钻孔灌注桩的压顶沉降位移；立柱沉降位移监测设备，用于监测所述立柱的立柱沉降位移；支撑轴力监测设备，用于监测所述钢筋混凝土内支撑的支撑轴力；建筑物沉降位移监测设备，用于监测所述基坑的周边建筑物沉降位移；地面沉降位移监测设备，用于监测所述基坑的周边地面沉降位移；水位监测设备，用于监测所述基坑的地下水位。通过本发明的基坑监测系统，获得基坑各个监测项
目的监测数据，以根据监测数据获得基坑的实际工况。
附图说明
40.图1为本发明第一实施例基坑监测系统结构示意图；
41.图2为本发明第一实施例对应的a项目主体结构示意图；
42.图3为本发明深层水平位移监测设备对应的斜侧原理示意图；
43.图4为本发明压顶水平位移监测设备对应的测点结构示意图；
44.图5为本发明钢筋应力计截面安装位置示意图；
45.图6为本发明钢筋应力计连接示意图；
46.图7为本发明地下水位监测设备对应的测点结构示意图。
47.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
48.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
49.参照图1，图1为本发明第一实施例基坑监测系统结构示意图，基坑监测系统包括：
50.深层水平位移监测设备101，用于监测所述钻孔灌注桩的深层水平位移；
51.压顶水平位移监测设备102，用于监测所述钻孔灌注桩的压顶水平位移；
52.压顶沉降位移监测设备103，用于监测所述钻孔灌注桩的压顶沉降位移；
53.立柱沉降位移监测设备104，用于监测所述立柱的立柱沉降位移；
54.支撑轴力监测设备105，用于监测所述钢筋混凝土内支撑的支撑轴力；
55.建筑物沉降位移监测设备106，用于监测所述基坑的周边建筑物沉降位移；
56.地面沉降位移监测设备107，用于监测所述基坑的周边地面沉降位移；
57.水位监测设备108，用于监测所述基坑的地下水位。
58.参照图2，图2为本发明第一实施例对应的a项目主体结构示意图。基坑 a的北侧基为b公路，北侧还有建筑物c，基坑a的东侧为d公路，基坑a 的南侧为e公路，南侧还有建筑物f；基坑a的西侧有建筑物g。
59.其中，基坑的北侧基坑开挖边线距离b公路中线最近约11.3m，距离现有建筑物最近约30.4m，东侧基坑开挖边线距离c公路中线最近约17.7m；南侧基坑开挖边线距d公路线最近约33.7m，距离现有建筑物81m；西侧基坑开挖边线距离现有建筑物最近约15m。
60.a项目实用地面积13333.10
㎡
，总建筑面积56530.95
㎡
，该工程需进行基坑开挖，基坑形状略呈矩形，基坑面积约为11637
㎡
，周长约为451.6m。基坑周围自然地面标高为
‑
1.00～1.00m，基坑开挖面标高为
‑
7.10～
‑
12.90m，开挖深度约为6.10～12.90m。
61.基坑围护结构安全等级为一级，围护结构设计使用期限为二年。基坑围护结构包括：单排(局部cd段双排)钻孔灌注桩、钢筋混凝土内支撑(二道) 和单排三轴水泥搅拌桩，同时坑内采用深层搅拌桩坑底加固。钻孔桩桩径 1000mm，桩长30～39m，桩间距1300mm。设置二层内支撑，支撑梁主梁尺寸 1200
×
800mm。三轴水泥搅拌桩直径φ850，桩中心间距
600，搭接250，桩长 12m；坑底加固土采用双轴水泥搅拌桩，直径700
㎜
，桩体纵横向搭接200
㎜
，桩长4m。基坑内布置二道钢筋混凝土内支撑，内支撑梁中心线标高分别为
ꢀ‑
2.400、
‑
5.900。立柱采用钢格构柱,采用钻孔灌注桩为基础，桩径φ800，桩长 28
‑
32m，桩端进入第5层粉砂不小于5米。
62.混凝土强度等级：冠梁、内支撑为c35，桩身为水下c30。三轴水泥搅拌桩采用42.5(r)水泥,水泥掺入比17％。水灰比1.5～2.0。
63.另外，所述a项目位于填海区，填海区岩层从上到下依次包括：
64.素填土层：层顶标高0.31～
‑
0.83米，揭露层厚1.10～3.40米，平均1.83 米；
65.淤泥质土层：层顶埋深1.10～3.40米，层顶标高
‑
1.24～
‑
3.59米，揭露层厚 1.20～4.80米，平均3.31米；
66.粉砂层：层顶埋深4.40～6.30米，层顶标高
‑
4.54～
‑
6.65米，揭露层厚4.00～ 8.50米，平均7.08米；
67.淤泥质土层：层顶埋深8.50～13.80米，层顶标高
‑
8.79～
‑
13.91米，揭露层厚20.50～27.60米，平均22.73米，全场区分布；呈灰黑～灰褐色；
68.中砂层：层顶埋深33.80～36.20米，层顶标高
‑
34.09～
‑
36.92米，揭露层厚 3.20～8.20米，平均5.53米，全场区分布；呈浅土灰色，中密～密实状，饱和，中砂占50～70％，其余为细砂及粗砂。
69.所述深层水平位移监测设备包括斜侧管和斜测仪，所述斜侧管埋设于所述钻孔灌注桩中，所述斜侧管的埋深与所述钻孔灌注桩的埋深相应，所述斜测仪用于监测所述斜侧管的水平位移。
70.针对于上述a项目，所述深层水平位移监测设备对应的测点包括8个；即， a项目的钻孔灌注桩中共埋设8个测斜管，测斜管的埋深与钻孔灌注桩的埋深相同，埋深约桩长30～39m。以斜侧管的管底为不动基准点，由下而上监测围护桩身不同深度的水平位移，使用美国进口geoken603测斜仪进行监测，测试精度可达到0.1mm。
71.参照图3，图3为本发明深层水平位移监测设备对应的斜侧原理示意图，包括测读设备、电缆、侧头、钻孔(斜侧管对应的开挖孔)、导管(斜侧管)、回填、导轮以及导槽；并利用如下公式计算位移：
[0072][0073]
δx
i
＝x
i
‑
x
i0
[0074]
其中，δx
i
为深度i的累计位移(精确至0.1mm)，x
i
为深度i的本次坐标 (mm)，x
i0
为深度i的初始坐标(mm)，a
j
为测读设备在0
°
方向的测读设备的读数，b
j
为测读设备在180
°
方向上的测读设备的读数，c为测头标定系数，l为测头长度(mm)，α
j
为倾角。
[0075]
测量时，将测斜仪的测头与标有刻度(一般每500mm一个标记)的信号传输线连接，信号线另一端与读数仪连接，再将测斜仪的测头沿测斜管的定向槽放入管中，直滑到管底，每隔一定距离(500mm)向上拉线读数，测定测斜仪与垂直线之间的倾角变化，即可得出不同深度部位的水平位移。
[0076]
由于测斜仪测得的是两对滚轮之间(500mm高度)的相对位移，所以必须选择测斜
管中的不动点作为量测的基准点，一般以管底端为不动点。如果不能保证底端不动，则必须以管顶为基准点，用经纬仪或其它手段测出该点的绝对水平位移，以推算出测斜管不同深度的绝对水平位移。
[0077]
测斜的注意事项：
[0078]
a、埋入测斜管，应保持垂直；
[0079]
b、测斜管有两对方向互相垂直的定向槽，其中一对需与基坑边线垂直；
[0080]
c、测量时，必须保证测斜仪与管内温度基本一致，使测读设备读数稳定才能开始测量。
[0081]
所述压顶水平位移监测设备包括第一测量元件和第一精密全站仪，所述第一测量元件设置于所述钻孔灌注桩的顶部，所述第一精密全站仪用于监测所述第一测量元件的水平位移；所述压顶沉降位移监测设备包括第二精密全站仪，所述第二精密全站仪用于监测所述第一测量元件的沉降位移。
[0082]
针对上述a项目，所述压顶水平位移监测设备对应的测点包括22个，所述压顶沉降位移监测设备对应的测点包括22个，钻孔灌注桩的顶部设置水平位移观测点(兼作沉降位移观测点)，压顶设点22个。采用冲击钻钻孔，然后埋入带有十字标志的小钢钉，即第一测量元件，利用日本索佳net1005精密全站仪和极坐标法，监测所述小钢钉的水平位移和沉降位移。仪器精度：测角0.5
″
，测距1
㎜
+1ppm。
[0083]
参照图4，图4为本发明压顶沉降位移监测设备对应的测点结构示意图。小钢钉31、钻孔灌注桩的顶部32和钻孔灌注桩33。
[0084]
所述立柱沉降位移监测设备包括第二测量元件和第一水准仪，所述第二测量元件设置于所述立柱的顶部，所述第一水准仪用于监测所述第二测量元件的沉降位移。
[0085]
针对上述a项目，所述立柱沉降位移监测设备对应的测点包括14个，基坑开挖影响范围以外的老建筑物(桩基础)的柱子上埋设水准点3个，作为沉降观测的基准点，所述立柱设置立柱沉降的测点14个。测点结构参照上述水平位移测点结构；使用瑞士进口nak2精密水准仪对所述立柱沉降位移进行监测，测试精度可达到0.1mm。
[0086]
所述支撑轴力监测设备包括频率读数仪和钢筋应力计，所述钢筋应力计设置于所述钢筋混凝土内支撑的钢筋，所述频率读数仪用于获取所述钢筋应力计的数据。
[0087]
针对上述a项目，支撑轴力监测设备对应的测点包括28个；每个监测点 (每个钢筋混凝土内支撑断面)由2只钢筋应力计组成，安装在支撑断面钢筋左右两侧，每侧中间各放1只。每道钢筋混凝土支撑布置14个支撑轴力监测点二道钢筋混凝土内支撑布设28个支撑轴力监测点。
[0088][0089]
其中，f为支撑轴力(kn)(计算结果精确至1kn)，s为支撑截面积(m2)， f
i
为应力计的本次读数(hz)，f0为应力计的初始读数(hz)，k为应力计的标定系数(kn/hz2/m2)。
[0090]
参照图5，图5为本发明钢筋应力计截面安装位置示意图；钢筋应力计41安装于支撑断面的钢筋42。其中，支撑断面包括多个钢筋，钢筋应力计设置于两侧的钢筋。
[0091]
参照图6，图6为本发明钢筋应力计连接示意图，钢筋应力计53安装于钢筋 51上，钢筋应力计53通过电缆52连接到频率读数仪。
[0092]
具体应用中，钢筋应力计可以为jtm
‑
v1000da型振弦式钢筋应力计，频率读数仪可
以为jtm
‑
v10a型频率读数仪。
[0093]
所述建筑物沉降位移监测设备包括第三测量元件和第二水准仪，所述第三测量元件设置于所述周边建筑物，所述第二水准仪用于监测所述第三测量元件的沉降位移；所述地面沉降位移监测设备包括第四测量元件和第三水准仪，所述第三测量元件设置于所述周边地面，所述第三水准仪用于监测所述第四测量元件的沉降位移。
[0094]
针对上述a项目，所述周边建筑物沉降位移监测设备对应的测点包括17 个，周边地面沉降位移监测设备对应的测点包括17个。每个测点，采用冲击钻钻孔，然后埋入小钢钉，使用瑞士威特nak2精密水准仪进行监测，测精度可达到0.1mm。
[0095]
所述水位监测设备包括电测水位计和所述观测孔，所述观测孔设置于所述基坑的外侧，所述电测水位计用于监测所述观测孔的水位。
[0096]
针对上述a项目，在基坑的外侧埋设水位观测孔，采用国产钢尺水位计进行监测。水位管采用钙塑管(外径6cm)，应在开挖前埋设完成。采用钻孔法进行埋设，共设9个水位观测孔，埋深约10m。水位管中段应制作成花管状(打孔)，外缠滤布，管底端封闭，为避免滤布堵塞，钻孔施工应采用清水钻进，成孔后将水位管送入孔中预定位置，在水位管周围填以中粗砂。
[0097]
测量时，拧松绕线盘后面的止紧螺丝，让绕线盘转动自由后，按下电源按钮，把测头放入水位管内，手拿钢尺电缆，让测头的触点接触到水面时，接收系统的音响器便会发出连续不断的蜂鸣声。此时读出钢尺电缆在管口处的深度尺寸，即为地下水位离管口的距离。孔口标高减水位深度即得水位标高，初始水位为连续二次测试的平均值。每次测得水位标高与初始水位标高的差即为水位累计变化量。
[0098]
参照图7，图7为本发明地下水位监测设备对应的测点结构示意图。包括： pvc管64、回填泥球63、回填黄沙62、透水段61。
[0099]
本实施例技术方案通过采用一种基坑监测系统，所述基坑具有围护结构和立柱，所述围护结构包括钻孔灌注桩和钢筋混凝土内支撑；所述装置包括：深层水平位移监测设备，用于监测所述钻孔灌注桩的深层水平位移；压顶水平位移监测设备，用于监测所述钻孔灌注桩的压顶水平位移；压顶沉降位移监测设备，用于监测所述钻孔灌注桩的压顶沉降位移；立柱沉降位移监测设备，用于监测所述立柱的立柱沉降位移；支撑轴力监测设备，用于监测所述钢筋混凝土内支撑的支撑轴力；建筑物沉降位移监测设备，用于监测所述基坑的周边建筑物沉降位移；地面沉降位移监测设备，用于监测所述基坑的周边地面沉降位移；水位监测设备，用于监测所述基坑的地下水位。通过本发明的基坑监测系统，获得基坑各个监测项目的监测数据，以根据监测数据获得基坑的实际工况。
[0100]
进一步的，所述深层水平位移监测设备被配置为监测所述深层水平位移允许为累计值不超过20mm；
[0101]
所述压顶水平位移监测设备被配置为监测所述压顶水平位移允许值为累计不超过30mm；
[0102]
所述压顶沉降位移监测设备被配置为监测所述压顶沉降位移允许值为累计不超过30mm；
[0103]
所述立柱沉降位移监测设备被配置当监测所述立柱沉降位移允许值为累计不超过30mm；
[0104]
所述支撑轴力监测设备被配置为监测所述支撑轴力允许值分别不超过 5600kn、7480kn、7480kn以及8500kn；
[0105]
所述建筑物沉降位移监测设备被配置为监测所述周边地面沉降位移允许值为累计不超过30mm；
[0106]
所述地面沉降位移监测设备被配置为监测所述周边建筑物沉降位移允许值为累计不超过10mm；
[0107]
所述水位监测设备被配置为监测所述地下水位允许值为累计不超过 1000mm。
[0108]
进一步的，所述深层水平位移监测设备被配置为当监测到所述深层水平位移累计值大于等于40mm且变形速率大于等于2mm/d时报警；
[0109]
所述压顶水平位移监测设备被配置为当监测到所述压顶水平位移累计值大于等于24mm且变形速率大于等于2mm/d时报警；
[0110]
所述压顶沉降位移监测设备被配置为当监测到所述压顶沉降位移累计值大于等于24mm且变形速率大于等于2mm/d时报警；
[0111]
所述立柱沉降位移监测设备被配置为当监测到所述立柱沉降位移累计值大于等于24mm且变形速率大于等于0.5mm/d时报警；
[0112]
所述支撑轴力监测设备被配置为当监测到所述支撑轴力值分别大于等于 4480kn、5984kn、5984kn以及6800kn时报警；
[0113]
所述建筑物沉降位移监测设备被配置为当监测到所述周边地面沉降位移累计值大于等于24mm且变形速率大于等于2mm/day时报警；
[0114]
所述地面沉降位移监测设备被配置为当监测到所述周边建筑物沉降位移累计值大于等于8mm且变形速率大于等于0.5mm/d时报警；
[0115]
所述水位监测设备被配置为当监测到所述地下水位变形速率大于等于 500mm/d时报警。
[0116]
进一步的，在所述基坑的土方开挖过程中，所述基坑监测系统被配置为每 2天监测一次；在所述基坑的底板浇筑之后，所述基坑监测系统被配置为每周监测一次。
[0117]
进一步的，当遇到下列情况之一时，提高监测频率：
[0118]
1)所述基坑的监测项目中任一项目参数达到报警值；
[0119]
2)所述监测项目中任一监测项目参数变化速率超过预设阈值或参数值变化较大；
[0120]
3)在所述基坑开挖过程中，存在勘查中未发现的不良地质条件；
[0121]
4)所述基坑的周边地面堆载或动载超过设计限值；
[0122]
5)所述基坑超挖未及时设置所述围护结构；
[0123]
6)在所述基坑开挖过程中，连续降雨、基坑渗漏水或周边水管(沟)漏水；
[0124]
7)所述基坑围护结构、周边地面或周边筑突发变形或开裂；
[0125]
8)所述基坑的侧壁或底部出现管涌、渗漏或流砂；
[0126]
9)所述钢筋混凝土内支撑拆除或替换；
[0127]
进一步的，所述基坑监测系统监测时间的监测起点为所述基坑的开挖时间，所述基坑监测系统监测时间的监测终点为所述基坑的地下室完工时间。
[0128]
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用
在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。