第四講 地下水位監(jiān)測(cè)
一、監(jiān)測(cè)內(nèi)容
基坑工程地下水位監(jiān)測(cè)包含坑內(nèi)、坑外水位監(jiān)測(cè)。由于上海地區(qū)除淺層潛水外，在局部⑤層存在微承壓水層和⑦層位置存在承壓水層，上海水文地質(zhì)的這一特性，決定了在上海部分地區(qū)深基坑施工過程中除淺層水位觀測(cè)外，還需觀測(cè)深層承壓水位。通過坑內(nèi)水位觀測(cè)可以檢驗(yàn)降水方案的實(shí)際效果，如降水速率和降水深度。通過坑外水位觀測(cè)可以控制基坑工程施工降水對(duì)周圍地下水位下降的影響范圍和程度，防止基坑工程施工中的水土流失。坑外水位監(jiān)測(cè)為基坑監(jiān)測(cè)必測(cè)項(xiàng)目。
二、儀器、設(shè)備簡介
1水位計(jì)用途及原理
水位計(jì)是觀測(cè)地下水位變化的儀器；它可用來監(jiān)測(cè)由降水、開挖以及其他地下工程施工作業(yè)所引起的地下水位的變化。
2水位儀的組成
水位測(cè)量系統(tǒng)由三部分組成：第一部分為地下埋入材料部分—水位管；第二部分為地表測(cè)試儀器—鋼尺水位計(jì)，由探頭、鋼尺電纜、接收系統(tǒng)、繞線架等部分組成。；第三部分為管口水準(zhǔn)測(cè)量，由水準(zhǔn)儀、標(biāo)尺、腳架、尺墊等組成。
(1) 鋼尺水位計(jì)：探頭外殼由金屬車制而成，內(nèi)部安裝了水阻接觸點(diǎn)。當(dāng)觸點(diǎn)接觸水面時(shí)，接收系統(tǒng)峰鳴器發(fā)出蜂鳴聲，同時(shí)峰值指示器中的電壓指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。測(cè)量電纜部分由鋼尺和導(dǎo)線采用塑膠工藝合二為一。既防止了鋼尺的銹蝕，又簡化了操作過程，讀數(shù)方便、準(zhǔn)確。
(2) 水位管：潛水水位管一般由PVC工程塑料制成，包括主管和束節(jié)及封蓋。主管管徑50～70mm，管頭50cm打有四排Φ7mm的孔。feng。承壓水水位管一般采用PPR管，接口采用熱熔技術(shù)，管子之間完全融合在一起，可有效阻隔上層水的滲透。
3水位計(jì)的使用
水位測(cè)量時(shí)，擰松水位計(jì)繞線盤后面螺絲，讓繞線盤轉(zhuǎn)動(dòng)自由后，按下電源按鈕把測(cè)頭放人水位管內(nèi)，手拿鋼尺電纜，讓測(cè)頭緩慢地向下移動(dòng)，當(dāng)測(cè)頭的觸點(diǎn)接觸到水面時(shí)，接收系統(tǒng)的音響器便會(huì)發(fā)出連續(xù)不斷的蜂鳴聲。此時(shí)讀出鋼尺電纜在管口處的讀數(shù)。
三、水位管埋設(shè)
1水位孔的布設(shè)原則
檢驗(yàn)降水效果的水位孔布置在降水區(qū)內(nèi)，采用輕型井點(diǎn)管時(shí)可布置在總管的兩側(cè)，采用深井降水時(shí)應(yīng)布置在兩孔深井之間。潛水水位觀測(cè)管埋設(shè)深度不宜小于基坑開挖深度以下3m。微承壓水和承壓水層水位孔的深度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。
保護(hù)周圍環(huán)境的水位孔應(yīng)圍繞圍護(hù)結(jié)構(gòu)和被保護(hù)對(duì)象(如建筑物、地下管線等)或在兩者之問進(jìn)行布置，其深度應(yīng)在允許最低地下水位之下或根據(jù)不同水層的位置而定，潛水水位觀測(cè)管埋設(shè)深度宜為6～8m。潛水水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距宜為20～50m，微承壓水和承壓水層水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距宜為30～60m，每測(cè)邊監(jiān)測(cè)點(diǎn)至少1個(gè)。
2水位管構(gòu)造與埋設(shè)
水位管選用直徑50mm左右的鋼管或硬質(zhì)塑料管，管底加蓋密封，防止泥砂進(jìn)入管中。下部留出0.5～1m的沉淀段(不打孔)，用來沉積濾水段帶人的少量泥砂。中部管壁周圍鉆出6～8列直徑為6mm左右的濾水孔，縱向孔距50～100mm。相鄰兩列的孔交錯(cuò)排列，呈梅花狀布置。管壁外部包扎過濾層，過濾層可選用土工織物或網(wǎng)紗。上部管口段不打孔，以保證封口質(zhì)量。
水位孔一般用小型鉆機(jī)成孔，孔徑略大干水位管的直徑，孔徑過小會(huì)導(dǎo)致下管困難，孔徑過大會(huì)使觀測(cè)產(chǎn)生一定的滯后效應(yīng)。成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，放入裹有濾網(wǎng)的水位管，管壁與孔壁之間用凈砂回填過濾頭，再用粘土進(jìn)行封填，以防地表水流入。承壓水水位管安裝前須摸清承壓水層的深度，水位管放入鉆孔后，水位管濾頭必須在承壓水層內(nèi)。承壓水面層以上一定范圍內(nèi)，管壁與孔壁之間采取特別的措施，隔斷承壓水與上層潛水的聯(lián)通。
四、監(jiān)測(cè)技術(shù)
1測(cè)試方法
先用水位計(jì)測(cè)出水位管內(nèi)水面距管口的距離，然后用水準(zhǔn)測(cè)量的方法測(cè)出水位管管口絕對(duì)高程，最后通過計(jì)算得到水位管內(nèi)水面的絕對(duì)高程。
2 測(cè)試數(shù)據(jù)處理
水位管內(nèi)水面應(yīng)以絕對(duì)高程表示，計(jì)算式如下：
（4-1）
式中：—水位管內(nèi)水面絕對(duì)高程(m)；
—水位管管口絕對(duì)高程(m)；
—水位管內(nèi)水面距管口的距離(m)。
由式（4-1）可以分別算出前后兩次水位變化即本次變化和累計(jì)水位變化：
（4-2）
（4-3）
式中： —第i次水位絕對(duì)高程(m)；
—第i-1次水位絕對(duì)高程(m)；
—水位初始絕對(duì)高程(m)；
—累計(jì)水位差(m)。
3工程算例
五、注意事項(xiàng)
(1) 水位管的管口要高出地表并做好防護(hù)墩臺(tái)，加蓋保護(hù)，以防雨水、地表水和雜物進(jìn)入管內(nèi)。水位管處應(yīng)有醒目標(biāo)志，避免施工損壞。
(2) 在監(jiān)測(cè)了一段時(shí)間后。應(yīng)對(duì)水位孔逐個(gè)進(jìn)行抽水或灌水試驗(yàn)，看其恢復(fù)至原來水位所需的時(shí)間．以判斷其工作的可靠性。
(3) 坑內(nèi)水位管要注意做好保護(hù)措施，防止施工破壞。
(4) 坑內(nèi)水位監(jiān)測(cè)除水位觀測(cè)外，還應(yīng)結(jié)合降水效果監(jiān)測(cè)，即對(duì)出水量和真空度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
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