沉降监控量测点的位置和数量应根据建筑物结构特征、基础形式和地质条件等因素综合考虑。为了能够客观反映沉降值和沉降规律,监测点应埋设在沉降差异大的地方,一般可埋设在建筑物的四角处,高低悬殊或新旧建筑物连接处,伸缩缝、沉降缝和不同埋深基础的两侧,框架结构的主要柱基上。
倾斜监测就是对建筑物的倾斜度、倾斜方向和倾斜速率进行监测。倾斜监测可根据不同的监测条件和要求选用下列不同的方法:当被测的建筑物具有明显的外部特征点和宽敞的监测场地时,宜选用投点法、测水平角法;当被测建筑物内部有一定的竖向通视条件时,宜选用垂吊法、激光垂直仪监测法;当被测建筑物具有较大的结构刚度和基础刚度时,可选用倾斜仪法和差异沉降测定法。
宽度裂缝监测需要做些相关的前期准备:了解被监测建筑物的设计、施工和使用情况;现场踏勘,记录建筑物已有裂缝的分布位置和数量,测定其走向、长度、宽度和深度;分析裂缝形成原因,判别裂缝的发展趋势,选择主要裂缝最为监测对象。
9)地下管线沉降变形监测
在制定地下管线监测方案之前,应首先调查与管线监测管线的相关资料。可通过工程建设单位和相关管理单位进行调研,收集地下管线图纸;在缺少地下管线布置图纸资料情况下,需要采用管线探测仪进行现场勘查来获取管线资料。主要包括以下几个方面:管线用途、材料和规格;管线的平面位置、埋置深度和埋设年代;管线接头形式;相关管理部门对地下管线的沉降变形允许值。
地下管线监测点重点布置在煤气管线、给水管线、污水管线、以及大型雨水管线上。测点布设在管线接头处或者对位移变化敏感的部位,可沿着管线延伸方向每10~15米布设一个测点。目前,地下管线测点主要有以下设置方法:(1)抱箍式。是由扁铁做成抱箍固定在管线上,抱箍上焊一测杆,测杆不应高出地表。抱箍式测点特点是监测精度高,能如实反映管线变形情况,但埋设时必须进行开挖,这样对于交通繁忙的路段影响很大。(2)直接式。用敞开式开挖和钻取土的方法挖至管线顶表面,露出管线接头,在凸出部位涂上红漆或者焊接螺帽等作为测点。直接式测点主要用于沉降监测,其特点是开挖量较小。
10)孔隙水压力的变化监测
孔隙水压监测一般采用孔隙水压力计。埋设方法与土压力盒埋设相似,一般可采用钻孔法和埋置法。如果所测地层土质较软,则可用压入法进行埋设,即用外力将孔隙水压力计缓缓压入至埋设标高;如土质稍硬,则可先用钻孔法钻入一定深度后,在用压入法将仪器置于埋置标高。无论采用哪种方法埋设,都要不可避免扰动土层,使得初始孔隙水压发生变化,为使这一变化对后期测量数据的影响减小至最低限度,一般应在正式测量前一月开始埋设。
11)地下水位变化
在地下工程开挖施工中,常采用井点降水措施使得地下水位发生变化。因此对地下水位进行监测,了解施工过程中地下水位变化。开展水位监测的作用为:来检验降水方案的实际效果,如降水速度和降水深度;控制地下工程施工降水对周围地下水位下降的影响范围和程度;防止地下工程施工中的水土流失。检验降水效果的水位孔布置在降水区内,一般将测点布置在代表性的隧道断面,隧道两侧各布一个测孔,水位孔的深度应在最低设计水位之下。水位孔一般采用小型钻机成孔,孔径应略大于水位管直径。在施工前由水位计测出初始水位H0,在施工过程总测出水位高程为Hn,则高差ΔH=Hn- H0,即水位变化值。
4.3 控制基准确定的原则
监控控制基准值是为确保被监测对象安全而确定的允许最大值。在监测过程中,一旦监测数据超过控制值,应在监测报表中清晰标注出,并及时通报业主、施工方和监理方,给予警报。监控标准值确定一般参照以下原则:
(1)监控标准值必须在监测实施前确定,由建设、设计、施工、监理和监测和市政等相关单位召开监测方案会议,根据具体的水文地质条件、周围环境和地下工程特点共同确定。
(2)对于结构安全控制值,应满足设计计算中对强度和刚度的要求,一般应小于或等于设计值。
(3)有关周围环境保护的基准值,应考虑被保护对象(如周围建筑物、地下工程和地下管线等)主管部门所提出的要求。
(4)监控基准值的确定应具有工程施工的可行性,在满足安全的前提下,应考虑提高隧道开挖速度和工程的经济性。
(5)监控基准值应满足现行的相关设计、施工法规、规范等要求。
(6)对于目前尚未明确规定基准值的监测项目,可参照国内外相似工程的监控资料来确定。
(7)在监控量测过程中,当发现某一监测项目超过监控基准值时,应及时通知相关单位,并和相关单位一起分析研究,必要时也可对监测基准值作适当调整。
表4.1 拱顶下沉控制基准值
地质条件
跨度 (m)
拱顶下沉控制基准值 (mm)
中等稳定块状或层状岩
<10
10~20
≥10
20~40
较不稳定和较破碎的围岩
<10
20~40
≥10
40~80
不稳定的破碎围岩
<10
20~50
≥10
50~100
法国根据其国内外施工经验,对断面为50~100m2的隧道规定作出各种埋深条件下的拱顶和地面允许下沉值,如表2所示:
表4.2 法国不同埋深拱顶和地面下沉控制基准值
隧道埋深(m)
拱顶下沉控制基准值(mm)
地表下沉控制基准值 (mm)
硬岩
软岩
硬岩
软岩
10~50
10~20
20~50
10~20
20~50
50~100
20~60
100~200
20~60
150~300
100~500
50~100
50~100
200~400
500~750
40~120
200~400
40~120
300~600
在上述各种情况下,如果位移速率没有明显的收敛趋势,则说明可能会产生超过位移基准值的较大位移,甚至发生崩塌事故。
我国铁路隧道采用允许相对位移值的方法。隧道周边任意点的实测相对位移值或用回归分析推算的最终位移值均应小于《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001)规定值,如表4.3所示。当位移速率无明显下降,而此时实测相对位移值已接近表4.3规定值,或者支护混凝土表面出现明显裂缝时,必须采取补强措施并改变施工方法或设计参数。
表4.3 洞周允许相对收敛值(%)
围岩级别
隧道埋深
<50m
50~300m
300~500m
III
0.1~0.3
0.2~0.5
0.4~1.2
IV
0.15~0.5
0.4~1.2
0.8~2.0
V
0.2~0.8
0.6~1.6
1.0~3.0
城市地下工程施工时,施工引起的地层变形可能导致周围附近的地面建筑物发生破坏。地下工程施工导致的地层沉降差引起的建筑物倾斜,是判断建筑物安全性的重要标准,表4.4.为地层沉降差和相应建筑物的反映。
表4.4 地层差异沉降和相应建筑物反应
建筑物结构类型
(为建筑物长度,为差异沉降)
建筑物反应
一般砖墙承重结构,包括有内框架的结构及建筑物长高比小于10,有圈梁,有基础
1/150
分隔墙和承重墙出现相当多的裂缝,可能发生结构破坏
一般钢筋混凝土框架结构
1/150
发生严重变形
1/500
开始出现裂缝
高层刚性建筑
1/250
可观测到建筑物倾斜
有桥式行车的单层排架结构的厂房,浅基础或桩基
1/300
桥式行车运转困难,若不调整轨面水平方向,行车难以运行,分隔墙有裂缝
有斜撑的框架结构
1/600
处于安全极限状态
对差异沉降反应敏感的机器基础
1/850
机器使用可能会发生困难,处于可运行的极限状态
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