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建筑边坡工程监测技术要点有哪些?
更新时间:2024-04-20 10:39
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对建筑边坡工程进行监测,通过相应手段获取边坡坡体变化的定量数据,可用来评价边坡的稳定性和滑坡的变形趋势,并可用来判断是否达到边坡发生灾害的预警值,把边坡失稳破坏发现于未发生或仅处于萌芽状态,以便及早预防与整治,达到事半功倍的良好效果。


边坡监测

名词解释

(1)建筑边坡 :在建筑场地及其周边,由于建筑工程和市政工程开挖或填筑施工所形成的人工边坡和对建(构)筑物安全或稳定有不利影响的自然边坡。


边坡示例图

(2)边坡支护:为保证边坡稳定及其环境的安全,对边坡采取的结构性支挡、加固与防护行为。


边坡支护示例

(3)边坡环境:边坡影响范围内或影响边坡安全的岩土体、水系、建(构)筑物、道路及管网等的统称。

(4)基准点:为进行变形测量而布设的稳定的易于长期保存的测量点。根据测量类型的不同,又分为水平位移基准点和竖向位移基准点。



(5)工作基点:为便于现场变形观测作业而布设的相对稳定的测量点。根据测量类型的不同,又分为水平位移工作基点和竖向位移工作基点。

(6)监测点 :设置在边坡体、支护结构及周边环境的监测对象上反映其力学或变形特征的观测点。

(7)预警值:在变形允许范围内,根据监测体的变形敏感程度,以允许值的一定比例计算的或直接给定的警示值。

一般要求

(1)监测对象:监测对象包括边坡土体、边坡支护结构、边坡环境。

(2)边坡监测应考虑的因素:边坡的工程地质条件、设计方案、施工条件等的不同,决定着边坡的破坏模式、受力特点的不同,因此边坡监测前,应充分掌握相关资料,结合边坡的结构类型及受力特点,将监测点设置在能反映边坡变形的特征点上。建筑边坡工程监测应综合考虑建设场地的岩土工程条件、设计方案、周边环境及施工条件等因素。

(3)监测项目:边坡塌滑区有重要建(构)筑物的一级边坡工程施工时必须对坡顶水平位移、垂直位移、地表裂缝和坡顶建(构)筑物变形进行监测。边坡工程应由设计单位提出监测项目和要求,由建设单位委托具备资质的第三方监测单位编制监测方案并实施。



(4)边坡监测期:边坡工程安全等级为一级、二级的边坡竣工后实施的运行监测期限不应少于2年。

(5)监测方案:边坡工程的监测方案应包括下列内容:

1、工程概况;

2、场地工程地质、水文地质条件及基坑周边环境状况;

3、监测目的和监测依据、监测范围、对象及项目;

4、监测方法和精度等级;

5、基准点、工作基点、监测点的布设要求及测点布置图;

6、监测人员配备和使用的主要仪器设备;

7、监测期限和监测频率;

8、监测数据处理、分析与信息反馈;

9、监测预警、异常及危险状况下的监测措施;

10、监测成果报告的主要内容。

监测项目

边坡工程监测项目应按监测方案进行,必要时应根据设计要求、边坡环境及施工进程等因素进行动态调整;应针对监测对象的关键部位进行重点观测;各监测项目的选择应利于形成互为补充、验证的监测体系。

监测项目测点布设位置边坡工程安全等级

一级二级三级

坡顶水平位移和沉降支护结构顶部或预估支护结构变形最大处应测应测应测
地表裂缝坡顶背后1.0H(岩质)~1.5H(土质)范围内应测应测选测
坡顶建(构)筑物变形边坡坡顶建(构)筑物基础、墙面和整体倾斜应测应测选测
降雨、洪水与时间关系应测应测选测
锚杆(索)拉力外锚头或锚杆主筋应测选测可不测
支护结构变形主要受力构件应测选测可不测
支护结构应力应力最大处选测选测可不测
地下水、渗水与降水关系出水点应测选测可不测

边坡工程监测期内,应定期由专人进行巡视检查。边坡工程巡视检查宜包括支护结构各构件有无新增裂缝出现;坡面有无新增裂缝出现、坡面风化情况;坡角风化情况、坡底有无坠石情况;坡肩、坡顶表面有无新增裂缝出现;坡顶建筑有无新增裂缝出现;周边环境土体有无沉陷、裂缝及滑移现象;各监测元件是否完好以及保护情况等。

监测点布置

测点的位置应尽可能地反映监测对象的实际受力、变形状态,以保证对监测对象的状况作出准确的判断。在监测对象内力和变形变化大的代表性部位及周边环境重点监测部位,监测点应适当加密,以便更加准确地反映监测对象的受力和变形特征。

边坡岩土体及周边环境各监测项目的监测点,应在边坡工程施工前布设,但应考虑边坡工程施工可能对其造成的影响,并做好防护措施;支护结构各监测项目的监测点,宜随施工进度实时布设。

边坡及周边环境是一个系统,相互之间有着内在的必然联系,把同一监控区域的不同监测项目尽可能地布置在同一监测断面上,有利于监测数据的相互印证以及对变化趋势的准确分析、判断。不同监测项目的监测点宜布置在同一监测断面上。



(1)支护结构的监测

1、边坡工程检测项目主要分为位移监测和应力监测。一级边坡位移监测点的水平间距不宜大于35m,二级边坡位移监测点的水平间距不宜大于50m,三级边坡位移监测点的水平间距不宜大于65m。每段边坡监测点数目不宜少于3个。水平和竖向位移监测点宜为共用点,监测点宜设置在坡面中上部和坡肩上。应力监测点布设位置、间距应根据设计要求、支护结构受力特征、地质条件和边坡工程安全等级综合确定,且应力监测点与位移监测点宜布设在同一断面。




边坡监测布点示意图

2、边坡工程的深层水平位移测点应符合下列规定:

a.监测桩身深层水平位移时,单位工程监测点数量不宜少于3个,测斜管宜埋设在桩身混凝土内,管底应与桩端齐平,管长不应小于桩长;

b.监测岩土体深层水平位移时,同一分析断面上测点数量不宜少于3个,且宜布设在位移监测断面上,测斜管可布设在坡顶后缘1/5H范围内,管底应嵌入到稳定岩土层或坡脚标高以下不少于5m的土体中;

c.深层水平位移监测点埋设时,测斜管一对导槽的方向应与所需测量的位移方向保持一致。

3、锚杆(索)轴力监测应选择在设计计算受力较大且有代表性的位置。边坡每段中部、阳角处和地质条件复杂的区段内宜布置监测点。每层锚杆的内力监测点数量应为该层锚杆总数的1%~3%,且每段边坡不应少于1根。各层监测点位置在竖向上宜保持一致。每根杆体上的测试点宜设置在锚头附近和受力代表性的位置(为了分析不同工况下锚杆轴力的变化情况,对监测到的锚杆轴力值与设计计算值进行比较,各层监测点位置在竖向上宜保持一致。锚头附近位置锚杆拉力大,当用锚杆测力计时,测试点宜设置在锚头附近。)。

4、边坡地表及支护结构裂缝监测点应布设在有代表性的部位,当原有裂缝增大或出现新裂缝时,应视开裂情况及时增设监测点。裂缝监测点宜设置在裂缝的最宽处及裂缝末端,监测内容包括裂缝的长度、宽度和分布形态。

(2) 周边环境

1、周边建(构)筑沉降监测点的布置应符合下列规定:

a.建筑四角、沿外墙每隔10m~15m处或每隔2根~3根柱的柱基或柱子上,且每侧外墙不应少于3个监测点;

b.不同地基或基础分界处;

c.变形缝、抗震缝或严重开裂处的两侧;

d.新、旧建筑或高低建筑交接处的两侧;

e.高耸构筑物基础轴线的对称部位,每一构筑物不应少于4点。

为了反映建筑沉降的特征和便于分析,监测点应布置在四角、拐角等特征点上,还应注意竖向位移差异较大的地方,如沉降缝、不同结构交接处等的两侧。



2、周边建(构)筑物水平位移监测点的布置应符合下列规定:

a.靠近边坡一侧的外墙墙角、外墙中间部位;

b.靠近边坡一侧的伸缩缝、沉降缝、严重开裂处的两侧;

c.其他部位监测点布置可视工程实际情况按《建筑变形测量规范》JGJ8的要求确定。

3、周边建(构)筑物倾斜监测点的布置应符合下列规定:

a.监测点宜布置在建筑角点、变形缝两侧的承重柱或墙上;

b.监测点应沿主体顶部、底部上下对应布设,上、下监测点应布置在同一竖直线上。

4、周边建(构)筑物裂缝、地表裂缝监测点应选择有代表性的裂缝进行布置,当原有裂缝增大或出现新裂缝时,应及时增设监测点。对需要观测的裂缝,每条裂缝的监测点应至少设2个,且宜设置在裂缝的最宽处及裂缝末端。

裂缝监测应选择有代表性的裂缝进行观测。每条需要观测的裂缝应至少设2个监测点,每个监测点设一组观测标志,每组观测标志可使用两个对应的标志分别设在裂缝的两侧。裂缝宽度观测可采用电阻式裂缝计、游标卡尺量测、已知目标尺寸的高清图像像素推算等方法。

5、周边管线监测点的布置应符合下列规定:

a.应根据管线的修建年份、类型、材质、尺寸、接口形式及现状等情况,综合确定监测点布置和埋设方法,应对重要的、距离坡肩近的、抗变形能力差的管线进行重点监测;

b.监测点宜布置在管线的节点、转折点、变坡点、变径点等特征点和变形曲率较大的部位,监测点水平间距宜为15m~25m,且每节管线不应少于2点。

c.供水、煤气、供热等压力管线宜设置直接监测点,也可利用窖井、阀门、抽气口以及检查井等管线设备作为监测点,在无法埋设直接监测点的部位,可设置间接监测点。

管线的监测分为直接法和 间接法。所谓直接法就是采用抱箍、套管等辅助装置与管线刚性连接,易于观测的抱箍、套管等辅助装置的变位即是管线的变位;所谓间接法就是不直接观测管线本身,而是通过观测管线周边的土体,分析管线的变形。

6、边坡开挖过程中的爆破振动监测点布设应符合下列规定:

a.监测点应主要布设在距爆破中心较近的支护结构、建(构)筑物及管线上;

b.支护结构监测点宜布设在其底部及顶部,监测点数量不宜少于2个;

c.建(构)筑物监测点宜布设在基础上,每栋建(构)筑物监测点数量不宜少于3个;

d.管线监测点宜直接布设在管线结构上,监测点数量不宜少于2个。

监测方法及精度要求

监测方法的选择应根据地质、地形条件、支护结构类型和方法适用性等因素综合确定,监测方法应合理易行。仪器监测可采用现场人工监测或自动化实时监测。

(1)基准点与工作基点

边坡工程监测网的基准点、工作基点布设应符合下列规定:

a.监测网宜按基准点、工作基点以及变形监测点三级布设;对于通视条件较好的中小型工程,可按两级布设;每个工程的基准点数量不应少于3个。

b.基准点应选择在施工影响范围以外不受扰动的位置,基准点应稳定可靠。水平位移基准点应采用带有强制对中装置的观测墩,对中误差不宜大于±0.1mm;沉降基准点宜采用双金属标或钢管标。

c.工作基点应选在相对稳定和方便使用的位置,在通视条件良好、距离较近的情况下,宜直接将基准点作为工作基点。工作基点应与基准点进行组网和联测。

d.基准点的埋设方法应符合《建筑变形测量规范》JGJ 8的相关要求。基准点埋设后,应进行不少于三次的独立观测,经解算表明稳定后方可进行监测。

(2)水平位移监测

支护结构及坡面水平位移监测可采用极坐标法、交会法、小角法、视准线法等方法。为提高监测效率,有条件时也可采用测量机器人自动观测法、GNSS法、近景摄影测量法、激光扫描法等。

水平位移预警值累计值D(mm)D≤4040<D≤60D>60
变化速率vD(mm/d)vD≤22<vD≤44<vD≤6vD>6
监测点坐标中误差(mm)≤1.0≤1.5≤2.0≤3.0

(3)沉降监测

沉降监测包括支护结构及坡面、周边地表、建(构)筑物、管线、道路的沉降位移观测。沉降监测宜采用几何水准测量、电磁波测距三角高程测量,也可采用静力水准测量、GNSS测量等方法。

沉降预警值累计值S(mm)S≤2020<S≤4040<S≤60S>60
变化速率vS(mm/d)vS≤22<vS≤44<vS≤6vS>6
监测点测站高差中误差(mm)≤0.15≤0.5≤1.0≤1.5

(4)深层水平位移监测

深层水平位移监测宜采用在抗滑桩或土体中预埋测斜管,通过测斜仪观测各深度处水平位移的方法。测斜仪的系统精度不宜低于0.25mm/m,分辨率不宜低于0.02mm/500mm。


(5)倾斜监测

建(构)筑物倾斜监测方法应根据现场监测条件和要求,选用投点法、水平角观测法、前方交会法、垂准法、倾斜仪法和差异沉降法等方法。根据不同的现场观测条件和要求,当被测建筑具有明显的外部特征点和宽敞的观测场地时,宜选用投点法、水平角观测法、前方交会法等;当被测建筑内部有一定的竖向通视条件时,宜选用垂准线法;当被测建筑具有较大的结构刚度和基础刚度时,可选用倾斜仪法或差异沉降法。





(6)裂缝监测

裂缝监测应监测裂缝的位置、走向、长度和宽度,必要时可监测裂缝深度。边坡工程施工前应记录监测对象已有裂缝的分布位置和数量,测定其走向、长度、宽度等情况,监测标志应具有可供量测的明晰端面或中心。

裂缝监测宜采用下列方法:

a.裂缝宽度监测宜在裂缝两侧设置标志,用千分尺、游标卡尺、数字裂缝宽度测量仪等直接量测,也可用裂缝计、粘贴安装千分表量测或摄影量测等;

b.裂缝长度监测宜采用直接量测法。

c.裂缝深度监测宜采用超声波法、直接凿出法等。

裂缝宽度量测精度不宜低于0.1mm,裂缝长度测量精度不宜低于1mm。


(7)锚杆轴力监测

锚杆轴力监测宜采用专用测力计、钢筋应力计等元器件进行量测。锚杆专用测力计、钢筋应力计等元器件的量程宜为锚杆极限抗拔承载力的1.5倍,量测精度不宜低于0.5%F·S,分辨率不宜低于0.2%F·S。测力元器件埋设后应立即对其性能进行检查测试,并取边坡岩土体开挖前获得的三次以上稳定测试值的平均值作为初始值。





(8)地下水位控制监测

地下水位监测宜采用钻孔内设置水位管或设置观测井,通过水位计进行量测。地下水位量测精度不宜低于10mm。潜水水位管直径不宜小于50mm,饱和软土等渗透性小的土层水位管直径不宜小于70mm,滤管长度应满足量测要求;承压水位监测时被测含水层与其他含水层之间应采取有效的隔水措施。

水位监测管的安装应符合下列规定:

1、水位监测管的导管段应顺直,内壁应光滑无阻,接头应采用外箍接头;

2、观测孔孔底应设置沉淀管;

3、观测孔完成后应进行洗孔,观测孔内水位应与地层水位保持一致,且连通性良好。





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