9.2 监测
9.2.1 冻土地区建筑地基基础的监测应符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007关于监测的规定。
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9.2.1不论季节冻土区或是多年冻土区,都可能存在现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007所列的情况,其监测要求应满足其要求。
9.2.2 多年冻土区建筑物地基基础设计等级为甲、乙级时,应进行监测。当地基基础设计等级为丙级时,且有下列情况时应进行监测:
1 地基为高含冰率冻土或存在厚层地下冰分布的建筑物;
2 按保持冻结状态地基设计的非桩基础采暖建筑物;
3 按逐渐融化状态地基设计的建筑物。
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9.2.2建筑物地基设计等级为甲、乙级时,均应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007要求进行监测。在多年冻土区往往因冻土地基中含有分布不均的高含冰率冻土或厚层地下冰,使得冻土工程地质条件复杂化。在热扰动下冻土地基出现融化而导致建筑物产生不均匀沉降。虽然按保持冻结状态地基设计原则进行基础设计,特别是非桩基基础条件下,环境和建筑物热状态的变化会影响冻土地基热状态的变化,引起地基沉降变形(融化沉降和高温冻土蠕变沉降)。
9.2.3 边坡坡率陡于1:1.75或边坡高度大于4m时,应设置长期稳定性监测系统,监测内容及要求除应符合现行国家标准《建筑边坡工程技术规范》GB 50330的规定外,尚应包括地温及冻土上限的变化。
9.2.4 冻土地基主要监测项目和要求应符合下列规定:
1 地温场监测:包括年平均地温及持力层范围内的地温变化状态,年平均地温观测孔应布设在建筑物的中心部位,深度应大于15m,其余温度场监测孔宜按东西和南北向断面布置,每个断面不宜少于2个,当建筑物长度或宽度大于20m时,每20m应布设一个测点,深度应大于预计最大融化深度2m~3m,或不小于2倍的上限深度,并不小于8m;地温监测点沿深度布设时,从地面起算,在10m范围内,应按0.5m间隔布设,10m以下应按1.0m间隔布设,地温监测精度应为0.1℃;
2 变形监测:基础的冻胀与融沉变形,包括施工和使用期间冻土地基基础的变形监测、基坑变形监测,监测点应设置在外墙上,并应在建筑物20m外空旷场地设置基准点;四个墙角(和曲面)各设一个监测点,其余每间隔20m(或间墙)布设一个监测点。
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9.2.4冻土地基受热扰动最为敏感。标志多年冻土热稳定性的基本指标是多年冻土的年平均地温,通常可以采用15m深处的冻土地温作代表。当属于高温冻土时,在环境和建筑物热扰动下,极易使冻土地温升高或出现融化。大量的室内外试验数据表明,当冻土温度高于-1.0℃以上时,在外荷载作用下会出生较大的压缩性。因此,温度场监测就成为多年冻土区监测的重要项目,监测冻土地基的温度场的形成及其变化,随之可能引起基础的变形。
通常情况下,建筑物中心部位和热源点对冻土地基热状态的影响最大,建筑物的平面尺寸越大,对冻土地基热状态的影响就越大。因此,温度场监测点应按东西和南北断面布设,除中心布设一个深孔(大于15m)外,均按20m间隔布设监测孔,孔深应达持力层。监测点垂直深度布设,10m内按0.5m间距布设测点,10m以下可按1.0m间距布设。当建筑物下冻土地基的地温升高就意味着冻土地基的热稳定性逐渐丧失,就可能影响建筑物的整体稳定性而出现不均匀变形。
基坑开挖时,基坑壁的冻土热状态可能受干扰而出现变形、坍塌,应对基坑壁和支护进行监测。使用期间建筑物的冻胀和融沉变形常出现在墙角和门窗。冻胀变形多在墙角,融沉变形多在外墙的中部和门窗。因此,变形监测点应布置在墙角和曲面部位的基础梁上,沿外墙基础梁间隔20m(或间墙)布设监测点。同时,在建筑物20m外的空旷场地设置永久性基准点。一般情况下,冻土地区的建筑物变形都可从冻土地基温度场的变化及冻土特征方面找出原因。
9.2.5 监测应按照下列原则进行:
1 多年冻土以冻结状态用作地基时,在建筑物使用期间全程监测;
2 多年冻土以逐渐融化状态用作地基时,监测(5~10)年;
3 多年冻土以预先融化状态用作地基时,监测(3~5)年;
4 监测应与工程施工同时开始,每月应监测三次;建筑物竣工后,在使用期间应延续进行监测,每月一次,直至变形稳定为止。
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9.2.5冻土地基地温变化直接受气候、环境及建筑物的热状态的影响。一般情况下,竣工后三年间冻土热状态受扰动最为剧烈。为此,冻土地区的温度场观测应从施工开始,每旬观测一次,并在使用期间延续进行,每月观测一次。随着全球气候变暖的影响,冻土地基的热稳定性亦随之变化,对地基设计为甲、乙级的建筑物监测时间就可能更长,直至变形达到稳定为止。当冻土地基热状态和变形逐渐出现不能稳定的趋势时,就应及时采取措施,如热棒等主动降温的措施,以保持冻土地基的热稳定性。