深基坑变形观测方法

深基坑变形观测方法（共7篇）

深基坑变形观测方法 篇1

1 工程概况

某地铁车站2号风道位于车站的东北角,基本呈南北向布置。风道分两段:标准段长16.7m、宽11.4m,扩大段长12.45m、宽15.15m,开挖深度均为16.8m。采用钻孔灌注桩支护明挖顺做法施工。

2号风道施工场地所处地貌单元类型属第四系浑河新扇,地形平坦,地面标高介于41.21~41.70m左右,地表主要为8层住宅楼、4层以下的厂房,旧楼房及拆迁区。

2号风道场区有一层地下水,主要为松散岩类孔隙潜水,地下水埋深7.4~8.9m。地下水的补给主要是大气降水、地表人工河渠垂向滲透补给及浑河侧向渗透补给,水位季节性变幅在0.5~2.0m,地下水的排泄主要为地下水向下游径流排泄和地下水人工开采。

2 深基坑变形监测项目及特点

2.1 时效性

普通工程测量一般没有明显的时间效应。基坑监测通常是配合降水和开挖过程,有鲜明的时间性。测量结果是动态变化的,一天以前(甚至几小时以前)的测量结果都会失去直接的意义,因此深基坑施工中监测需随时进行,通常是1次/d,在测量对象变化快的关键时期,可能每天需进行数次。

深基坑监测的时效性要求对应的方法和设备具有采集数据快、全天候工作的能力,甚至适应夜晚或大雾天气等严酷的环境条件。

2.2 高精度

普通工程测量中误差限值通常在数毫米,例如60m以下建筑物在测站上测定的高差中误差限值为2.5mm,而正常情况下基坑施工中的环境变形速率可能在0.1mm/d以下,要测到这样的变形精度,普通测量方法和仪器部不能胜任,因此基坑施工中的测量通常采用一些特殊的高精度仪器。

2.3 等精度

基坑施工中的监测通常只要求测得相对变化值,而不要求测量绝对值。例如,普通测量要求将建筑物在地面定位,这是一个绝对量坐标及高程的测量,而在基坑维护桩变形测量中,只要求测定维护桩相对于原来基准位置的位移即可,而维护桩原来的位置(坐标及高程)可能完全不需要知道。

由于这个鲜明的特点,使得深基坑施工监测有其自身规律。例如,普通水准测量要求前后视距相等,以清除地球曲率、大气折光、水准仪视准轴与水准管轴不平行等项误差,但在基坑监测中,受环境条件的限制,前后视距可能根本无法相等。这样的测量结果在普通测量中是不允许的,而在基坑监测中,只要每次测量位置保持一致,即使前后视距相差悬殊,结果仍然是完全可用的。

因此,基坑监测要求尽可能做到等精度。使用相同的仪器,在相同的位置上,由同一观测者按同一方案施测。

3 深基坑监测的仪器及方法

3.1 围护桩水平位移监测

围护桩顶水平位移量测,在连续墙顶布设水平测点来监测墙顶水平位移。

测量方法:自桩顶架全站仪或经纬仪,串直线布点,定期监测点位偏移,根据偏移方向偏移量来确定墙顶的水平位移。

3.2 围护桩竖向位移监测(测斜)

测斜是本工程的一项主要量测项目,也是最能够直接反映围护安全状况的量测项目。用测斜仪由下至上测量预先埋设在钻孔桩内测斜管的变形情况,以了解基坑开挖施工过程中围护桩墙在深度方向上的水平位移的情况,用以了解、推算围护体变形。

3.2.1 测斜原理及方法

测斜仪由测斜器、电缆、显示器和测斜导管组成。国产BF515型测斜仪横截面为圆形,上下各有两对滚动轮,上下轮距500mm,量程:±53°。其工作原理是利用重力摆锤始终保持铅直方向的性质,测得仪器中轴线与摆锤垂直的倾角,倾角的变化可由电信号转换而得,从而可以知道被测构筑物的侧向位移变化值。

测定测斜仪与垂直线之间的倾角变化,即可得出不同部位的两对滚轮之间的相对水平位移,图1为测斜原理图。根据显示器读数进行计算,得出每个区段的位移量,以底部固定端值为零点,自下而上将各区段的位移量累加起来,得出水平位移曲线。

即:

3.2.2 测斜管埋设

测斜管埋设分混凝土灌注桩内测斜管埋设和土体内测斜管的埋设两种。

混凝土灌注桩内测斜管的埋设一般在钻孔桩施工时进行。将测斜管绑扎于钢筋笼上,连同钢筋笼一同下到孔底。

土体内测斜管的埋设可以在桩头开挖后进行。土体内埋设测斜管按照如下步骤进行:

1)在预定的测斜管埋设位置采用Φ108钻具钻孔。根据基坑的开挖总深度,确定测斜管孔深,即假定基底标高以下某一位置处支护结构后的土体侧向位移为零,并以此作为侧向位移的基准。

2)将测斜管底部装上底盖,逐节组装,并放入钻孔内。安装测斜管时,随时检查其内部的一对导槽,使其始终分别与坑壁走向垂直或平行。管内注入清水,沉管到孔底时,即向测斜管与孔壁之间的空隙内由下而上逐段用砂填实,固定测斜管。

3)测斜管固定完毕后,用清水将测斜管内冲洗干净,将探头模型放入测斜管内,沿导槽上下滑行一遍,以检查导槽是否畅通无阻,滚轮是否有滑出导槽的现象。由于测斜仪的探头十分昂贵,在未确认测斜管导槽畅通时,不允许放入探头。

4)测量测斜管管口坐标及高程,做出醒目标志,以利保护管口。现场测量前务必按孔位布置图编制完整的钻孔列表,以与测量结果对应。

3.3 基坑周围地表沉降监测

用水准仪和水准尺进行沉降量测,判断地层的稳定性。共布设11个断面,每个断面在垂直基坑方向2倍挖深范围内布设沉降测点。布设时远离开挖影响区,离墙体越近越密。

3.4 支撑轴力监测

支撑施加应力按设计要求设置。为掌握支撑系统的正常受力,支撑轴力测点布设从平面、立面、断面三方面综合考虑:

1)根据基坑围护结构设计方案中支撑内力计算结果,在设置同一平面(同一标高),即同一道支撑杆件中选择轴力最大者(或选择平面净跨较大者)跟踪监测。

2)在基坑竖直方向的4道支撑中,选择1道并使各道支撑的测点位于同一断面位置,以便根据轴力-时间曲线观察各道支撑设置-加力-拆除。

监测方法:采用应变计进行量测,测点布置在钢支撑的中心。通过频率仪量测结果分析钢支撑的受力情况,确定是否调整钢支撑参数。

3.5 周围建筑物沉降监测

用高程观测的方法来了解被保护建筑物的沉降,从而了解其是否发生会引起倾斜或开裂的不均匀沉降。

周围建筑物沉降主要设在基坑周围30m范围内的多层民宅上,主要设在房屋四角,距离基坑距离<15m的建筑物测点加密,受2号风道施工影响的建筑物主要集中在基坑东侧,而且离基坑较近,这些房屋需重点保护和监测。

分别在其轮廓边线转角点、与基坑平行的墙面设立沉降点,与基坑平行的墙面每20m设置一监测点,测点应安设在楼的结构体下部尽量靠近地表处,可用具有凸球形头部的钢制测钉打入结构体中而成。

3.6 周围地下管线沉降监测

对地下管线的监测主要是防止管线发生由埋设处土层位移而产生的变形,防止管线的接头部因此产生开裂泄漏的事故。基本的方法就是对管线位置采用抱箍法测量,即管线的沉降位移测量。

利用上述方法对变形体进行监测,通过对监测得到的数据进行反分析及预测,结合警戒值,判断当前基坑的安全度,预测和评价下一步施工的基坑安全度,通过修正施工参数,对已有施工方案进行优化,达到信息化施工的目的。

参考文献

[1]黄声享,尹晖,蒋征.变形监测数据处理[M].武汉:武汉大学出版社,2003.

[2]张正禄.工程测量学[M].武汉:武汉大学出版社,2005.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑基坑支护技术规程[M].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[4]中华人民共和国住房和城乡建设部.城市轨道交通工程监测技术规范[M].北京:中国建筑工业出版社,2013.

[5]中华人民共和国住房和城乡建设部.城市轨道交通工程测量规范[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.

深基坑变形观测方法 篇2

1 工程概况

广州国际商贸广场工程位于广州市中山三路与较场西路交汇西北繁华地段, 由两栋超高层65层和28层塔楼及6层至9层裙楼组成, 其中地下室4层, 底板设计标高-13.9 m, 基坑平面形状呈L形, 北面为高层商住楼, 南面为工厂大楼, 东南角为变电房, 周围环境较为复杂。基坑设计采用人工挖孔桩及预应力锚杆支护形式支护, 基坑支护安全等级为一级。该基坑变形监测的内容主要有:支护结构桩顶水平位移、支护桩体侧向位移及土体侧向位移 (测斜) 、地下水位监测。

2 监测目的

根据现场监测可以追求更确切的施工安全性及经济性。在地下工程施工中, 根据测定施工过程中的支护结构顶和周边相关实体的变形, 随时把握周围土体及支护材料的动态, 比较其在施工过程中的变化, 进行合理的、定量的分析、判断和评价土体及支护结构的状态, 及时提供便于迅速变更相应设计的数据, 并指导施工管理, 确保施工的安全性、合理性、经济性。

3 监测技术措施及方法

3.1 监测项目及精度要求

根据建设方提供的基坑支护监测布置图及其施工特点, 并考虑施工过程中支护结构和周围土体的相互作用, 确定以下监测项目:支护结构桩顶水平位移、支护桩体侧向位移及土体侧向位移 (测斜) 、地下水位。

如表1所示。

3.2 监测时间及频率

基坑开挖之前先测定初始值。在基坑开挖阶段, 每三天测一次, 开挖急剧或变形速度加快时, 每天测一次或两次。在地下室施工阶段, 每七天观测一次。如有不正常变形或连续下雨天应每天测一次, 出现报警值时则加密监测 (每天二次) 。

由于工地现场施工情况不同, 具体测量次数、测量时间可根据有关管理单位要求、现场工程进度和测量反馈作相应调整。

3.3 监测项目报警值

如表2所示。

备注:d为天数。

3.4 支护结构顶水平位移监测

3.4.1 控制点及观测点埋设

在施工区影响范围之外, 保证基准方向通视良好, 不受旁折光的影响的地方布设三个控制基准点, 其中两点组成一个边角控制网, 另外选取远处的一个固定目标作为定向及检查。控制基准点按此标准制作:在混凝土地面上钻孔, 深100mm, 孔内埋设直径12mm的钢筋, 并浇筑混凝土墩, 墩的尺寸为:长×宽×高=300×300×1200mm, 墩顶部设强制对中螺栓和仪器整平钢板, 螺栓尺寸根据仪器基座丝口尺寸决定, 并在螺栓顶部打一小孔 (小孔直径约0.3mm) , 在墩的中间增加加强钢筋, 每个墩都加工一个钢盖板, 不使用控制点时将盖板扣上, 以保护其不受破坏。

观测点的埋设根据设计图纸的要求共布设36个点, 观测点的埋设方法与工作基准点的埋设方法相同, 但混凝土墩的尺寸有所减少, 其尺寸为:长×宽×高=200mm×200mm×200mm。

3.4.2 监测方法

水平位移点监测方法:本基坑采用极坐标法进行水平位移监测;角度采用方向法观测, 观测2测回, 距离观测1测回。分别在基准点上设站。对工作基点的稳定性检查宜采用前方交会、导线测量和后方交会方法监测。极坐标法外业监测采用全站仪TOPCON 102N监测, 进行野外采集;监测系统对监测数据进行数据改正、平差计算、生成监测报表和变形过程线图、变形速率及变形预报图。

极坐标法是利用数学中的极坐标原理, 以两个已知点为坐标轴, 以其中一点为极点建立极坐标系;测定观测点到极点的距离, 测定观测点与已知坐标轴的角度, 来计算观测点的坐标。如图1所示。

测定待求点C坐标时, 先计算已知点A、B的方位角:

测定角度a和边长BC, 根据方位角计算公式, 计算BC方位角:

计算C点坐标:XC=XB+S×COSaBC;

YC=YA+S×SINaBC

3.5 测斜监测方法

3.5.1 测斜管埋设

钻孔埋设主要用于围护桩、连续墙已经完成的情况和土层中钻孔测斜。首先在围护桩上钻孔, 孔径略大于测斜管外径, 一般测斜管是外径Φ70mm, 钻孔内径Φ110mm的孔比较合适, 孔深大于基坑深度, 然后将在地面连接好的测斜管放入孔内, 测斜管与钻孔之间的空隙回填细砂或水泥与膨润土拌合的灰浆, 埋设就位的测斜管必须保证有一对凹槽与基坑边缘垂直。测斜管的上下管间应对接良好, 无缝隙, 接头处牢固固定、密封。测斜管安放就位后, 调正方向, 使管内的一对测斜槽垂直于测量面。

调正后盖上顶盖, 保持测斜管内干净, 通畅、平直, 管顶高出地面约10cm～50cm。进行钻孔和测斜管之间的回填, 宜选用中粗砂缓慢进行, 注意采取措施避免塞孔使填料无法下降形成空洞, 回填过程中通常灌水, 间隔一段时间后检查, 发现会填料有下沉时, 继续回填。

为确保测斜管与桩体、墙体、土体同步变形。埋设时间应在基坑开挖或降水之前, 并至少提前两周完成。做好清晰的标示和可能的保护措施, 保护措施一般是用砖砌一个保护墩。

3.5.2 测斜测量方法

测斜观测分正测和反测, 观测时先进行正测 (每个测斜仪的导轮架上都标有一个正方向) , 再进行反测;测量时, 将测斜仪探头沿测斜管十字定向槽放至测斜管底, 从底至顶每0.5m测一次数值, 得到每0.5m的偏斜量, 基坑开挖过程中测量值与初值比较的差值即是每0.5m由于开挖引起的位移量 (测斜管埋入基岩, 认为管底不动) 。探头的双测头结构可以一次测量正交两个方向的偏斜量, 可根据十字导槽的方向计算位移的方向。

测斜观测时每0.5m标记一定要卡在相同位置, 每次读数一定要等候电压值稳定才能读数, 确保读数准确性。测斜管布设如图2所示。

测斜原理图如图3所示。

计算公式为:

某一深度的水平变位移值δi可通过区段变位Δi的累计得出, 即;

设初次测量的变位结果为δi (0) , 则在进行第j次测量时, 所得的某一深度上相对前一次测量时的位移值∆xi即为:

相对初次测量时总的位移值为:

3.6 基坑外地下水位监测

水位孔埋设根据设计图纸的要求进行。水位监测仍采用钻孔测水井高程方法先在设计点位钻孔, 然后用pvc管护壁, 用水位计定期测量孔内水位高程 (水位孔埋设见示意图) 。

如图4所示。

4 监测数据的采集整理及信息反馈

4.1 数据的采集整理

监测过程中, 采用专用的表格记录数据, 保存原始资料, 并按要求进行签字、计算、复核。将原始数据及时整理成正式记录, 根据不同原理的仪器和不同的采集方法, 采取相应的检查和鉴定手段, 包括严格遵守操作规程、定期检查维护监测系统。

4.2 数据的处理和分析

对每次监测数据及时进行处理和反馈, 对测量产生的系统误差、偶然误差等各种误差用对比检验、统计检验等方法进行处理。利用已经得到的监测信息进行反分析计算, 提供基坑支护结构和周围建筑物的变形状态, 预测未来变化情况, 以便提前采取相应的技术措施, 验证设计参数和施工方法。

4.3 信息反馈

对监测数据全部输入计算机, 由计算机计算并描绘出各种表格、图形及变形曲线, 包括如下。

(1) 边坡顶部水平位移监测成果表及“时间—位移”曲线图。

(2) 土体侧向位移 (测斜) 监测成果表及“时间—土体侧向位移 (测斜) ”曲线图。

(3) 地下水位监测成果表及“时间—地下水位”曲线图。

(4) 基准点及监测点平面位置示意图。在监测过程中, 若发现位移、沉降变形较大等异常情况, 立即向上级部门汇报, 并提供报表;测量结果正常, 则在测量结束后一天内提供报表。当整个监测工作结束后, 向业主提供满足要求的监测报告。

参考文献

[1]GB5006-2007, 工程测量规范[S].

[2]JGJ 8-2007, 建筑变形测量规范[S].

[3]JGJ120-99, 建筑基坑支护技术规程[S].

[4]GJB 02-98, 广州地区建筑基坑支护技术规定[S].

[5]GB50007-2002, 建筑地基基础设计规范[S].

深基坑变形观测方法 篇3

在深基坑的施工过程中, 涉及到的建筑物和管线非常复杂。基坑开挖不可避免地要对这些构造物产生影响甚至是破坏, 一不小心就会造成变形、渗漏和坍塌。在破坏达到极限状态下, 深基坑的支护结构如果遭到毁灭性的破坏, 基坑的所有部位都会发生连锁性的变形, 导致支护机构彻底位移, 引起周边环境的倾斜、断裂, 引发更严重的塌方等事故。因此, 加强监测变形工作, 采取应急措施, 可以最大程度地避免发生事故而造成破坏。通过变形监测可以随时检查支护结构的设计是否合理, 开挖工作是否处于技术手段控制范围内, 施工现场的应力是否在设计范围内, 施工中产生的质量问题需不需要及时纠正等。变形监测工作要考虑到设计、施工、土方压力、施工结构、开挖和支护环节的工艺等很多问题, 对监测和检测人员的工程经验、设计水平、技术水平有很大的考验。

2 深基坑变形监测内容

以某地铁站为例, 该车站位于城市公园附近, 采用明、暗结合的施工方案, 明挖部分为地下4层, 暗挖部分为双洞中隔墙联拱形式。车站总长度为90 m, 明挖长度为55 m, 暗挖长度为35 m, 标准宽度为平均19 m。

2.1 沉降监测

基坑的外侧受力不均时可能会产生沉降, 沉降区域在车站基坑四周, 因此, 在这个基坑周边各设置一组测点, 根据这些测点来检测断面的变形程度。设置高度范围在30 m以内, 水平范围在2 m以内[1]。

2.2 墙体监测

随着深基坑开挖的进程不断加深, 对基坑内墙的土体要进行迁移。这个过程会导致墙体在外侧土体压力下, 向内侧发生位移, 在开挖过程中连续的位移会导致墙体发生纵向变形, 应及时控制并反馈位置的变化, 采取针对性措施, 确保基坑和周围建筑物以及管线的安全。该车站在墙体内设置了5个检测点, 每个检测点在断面上设置了测斜管, 通过这些测斜管的传导的信息来判断位移的程度是否超出了合理的范围。

2.3 支撑轴力监测

轴力监测采用的设备是应力计, 采用应力计埋入钢筋混凝土中的办法, 布置数个监测点。每个监测点上再根据钢结构的数量设置数个测点, 将应力计焊接在钢支撑结构上以防松动。

2.4 立柱监测

立柱监测点位于立柱的顶部, 在顶部光滑的凸球面埋入钢制测定, 固定好, 不允许有松动, 埋设立柱监测点的目的是通过测点的位移来检测支撑立柱的沉降情况。监测层面一般设置为3个, 每个层面布置1个测点。

2.5 地下水位监测

在车站围护结构2 m范围内设置地下水位监测点。本车站供设置了3个监测孔, 采用地质钻机钻孔, 孔深按照设计要求来施工。

2.6 土体位移监测

土体侧向位移是变形产生的预兆。需要设置土体位移观测点, 监测点采用顶端划十字的钢筋埋入的方法, 将钢筋埋入土压力监测点内, 在该地铁站施工中设置了9个监测点[2]。

2.7 土体隆起变形监测

对土方的荷载进行监测, 如果土体的平衡遭到破坏而形成隆起, 就要采取土体注浆的方式进行加固。随着护墙的抬高, 隆起应该很快停止, 但是如果土体隆起的程度越来越大, 就要在开挖到一定深度的时候, 监测围墙的移动情况, 用到的仪器有精密水准仪、钢标尺等。

对围墙后的土体沉降要等到土体的流动从基坑外围向坑内或者坑底进行时, 如果产生了地表沉降, 根据沉降的形状来进行基坑的加固施工, 三角形地表沉降和凹槽形地表沉降取决于地层的性质、开挖深度和入土深度等。墙后土体沉降监测与坑底沉降监测的方法相同, 也是采用精密水准仪等仪器, 对监测点进行水准测量, 根据数据来判断变形情况。

2.8 护墙变形监测

护墙变形一般是呈现垂直或者水平两个方向。水平变形是随着基坑深度的加大, 逐渐失去了土体的支撑来形成的。外侧土体向内的作用在护墙上, 容易造成护墙的位移变形, 这种压力的位置往往是不均匀的。靠近坑底的部分压力小, 靠近坑体上部的压力大, 因此才会对周边的环境造成很大的影响。监测工作要围绕着护墙的位移方向, 进行加固和支撑工作。既要保证基坑开挖的有序进行, 又要保证周围建筑的稳定以及人们的生活工作秩序不受干扰。

3 深基坑变形监测特点

1) 因为地铁车站深基坑的变形监测必须在设计施工阶段开始后进行, 因此具有时效性特点。采集数据必须在任何时间、任何地点都要做到立即实施, 尤其是在恶劣气候或者环境较差的情况下, 要加大监测频率和力度。

2) 基坑变形监测使用的都是高精度高密度值仪器, 要求在检测中将误差限制在几毫米之内, 因此, 变形监测的数值都应符合精度密度值非常准确的要求。

3) 地铁车站深基坑工程的监测需要有相对变化值, 不能只测算出绝对值。在定位好监测地点后, 要进行测量施工, 包括对基坑变比的变形观测、基准位置的移动情况以及边壁位置的情况, 按照深基坑施工的规律来完成监测工作。

4 深基坑变形监测应用 (以地铁站施工为例)

4.1 沉降规律

当深基坑挖到一定深度会出现地表沉降, 深度再进行下探时沉降就开始变得剧烈, 最终形成沉降槽。沉降槽度的分布曲线如图1所示。

4.2 墙体侧向变形

在深基坑开挖过程中产生的测斜孔中布设的监测点显示了曲线规律, 表明在开挖进行到一定深度时变形较小, 当开挖深度继续下探后, 变形开始加剧, 当深度达到一定数值时, 变形达到最大峰值。由于测斜管的封口没有封好, 导致本次测量的精准度不是特别准确, 而且监测深度也没有下探到最大值, 显示如图2。

4.3 支撑轴力监测

当支撑轴力监测点布置在混凝土层中时, 正处于施工进行到最大值, 基坑有增大的趋势, 施工主体和车站暗挖的支撑轴力在明显减弱, 尽管在开挖过程中曾经有过支撑轴力增大的情况, 但随着施工期间钢支撑的卸载, 支撑轴力逐渐趋于平缓。

4.4 水位监测

在施工期间, 施工基坑和竖井的开挖时, 周围的水位变化比较剧烈, 但在主体施工后, 随着暗挖隧道掘进的进度不断深入, 水位变化趋缓。机械风井的变化一直不大, 保持了平缓。

5 深基坑变形监测原则

1) 变形监测的准确程度与监测点的布置有直接的关系。因此, 在进行变形监测系统设计时, 首先要准备高精度仪器, 最好是使用机械测量仪器, 因为经过实践证明, 机械类监测仪器的可靠性要远远大于电子仪器, 使用仪器进行检测时间, 要求仪器具备目标系统[3]。

2) 根据监测位置的不同, 在监测方法、仪器使用和监测地点的设置上, 要采用多种形式的监测方法进行。如仪器监测和巡视监测相辅相成, 地表监测和土体监测相辅相成, 地铁内部监测和外部建筑及设施监测相辅相成, 形成一个全面覆盖多层次的监测网络系统。

3) 重点监测与非重点监测交错进行。主要对易出现变形区域进行监测, 发现情况及时处理, 对非重点监测也要进行定期巡视。

4) 减少监测工作对施工的干扰, 监测点的布点和安置工作要以不影响施工技术和施工环节为原则。

5) 进行监测布点工作时要考虑成本, 使用成本低且耐用的仪器, 不过分追求高精尖的设备, 降低监测费用。

6 结束语

综上所述, 对地铁深基坑变形监测进行全面的监测非常必要。深基坑工程变形监测技术需要全面的设计、高科技的监测手段和分析方法, 信息化施工流程, 还要结合现场的施工进展来分析监测数据资料, 发现事故隐患要及时采取控制措施。只有做到这些, 才能对深基坑的变形控制得当, 为地铁施工的安全进行提供有力保障。

摘要：地铁车站深坑基在施工中发生的变形不容小觑, 在地铁施工事故中所占比例较大。导致深基坑变形的原因很多, 如支撑结构出现变形、支撑轴力发生变化、立柱变形、地下水位不合理等, 都会对深基坑变形产生影响。因此, 应根据深基坑变形的特点进行监测, 根据监测结果来调整施工参数, 找出最优设计方案和解决对策, 确保工程的安全进行和顺利完工。

关键词：地铁,深基坑,变形,检测方法,应用

参考文献

[1]翟天琦, 陈曌, 吕世充, 等.基于动态监测的地铁深基坑变形机理分析[J].地理空间信息, 2014, 12 (6) :11-13.

[2]成云.地铁深基坑施工过程中变形控制技术[J].建筑·建材·装饰, 2016, 28 (5) :76, 78.

深基坑变形监测及变形规律的分析 篇4

近年来, 为了更好地节约土地资源, 人们大力发展空间建设, 立体发展。然而, 由于缺乏监督, 基坑失稳引起的工程事故也越来越多, 致使邻近建筑物和道路管线被严重破坏, 给人民的生命财产和经济生活带来了严重的损失和灾难性的后果。因此, 详细探究深基坑变形监测及变形规律至关重要。

2 深基坑变形监测技术概述

2.1 变形监测的特点

变形是指变形体在不同的荷载和因素的作用下其形状、大小、位置等在时间和空间上发生的变化。与一般工程测量相比, 变形监测具有以下特点:变形观测属于安全监测范围, 有内部监测和外部监测两个方面;观测精度要求高;观测周期频繁, 需要重复观测。

2.2 变形监测的等级划分及观测精度要求

变形观测的精度等级, 是按照变形观测点的水平位移点位中误差、垂直位移的高程中误差或相邻变形观测点的高差中误差的大小来划分。事实上, 变形监测的精度取决于观测的目的和变形的大小。精度过高时测量工作复杂, 时间和费用增加;精度过低又会增加变形分析的困难, 使所估计的变形参数误差加大, 从而影响分析的正确与否。通常情况下, 监测建筑物的安全需要高精度要求, 一般检查施工要求变形精度相对较低。

2.3 变形监测深基坑水平和垂直位移监测方法

与精度分析经过多年的发展, 水平位移测量的方法已经有很多种选择。规范上推荐的方法有:小角度法、投点法、视准线法等;测定监测点任意方向的水平位移时可视监测点的分布情况, 采用前方交会法、极坐标法等;当基准点距基坑较远时, 可采用GPS测量法或三角、三边、边角测量与基准线法相结合的综合测量方法。

3 工程概况

本工程建设场地呈矩形, 南北长约400m, 东西宽约340m, 总用地面积约为136916m2。本工程以住宅、配套公建及地下车库为主, 主要包括11栋住宅楼、4套配套公建、1个地下车库。周边建筑物已拆迁完毕, 无建筑物, 场地空旷。

4 基坑支护方案及监测项目

4.1 基坑支护方案

为节约施工空间, 保护临近构筑物和地下设施, 减少基底回弹, 利用支护结构进行地下水控制, 需选择有效的支护方式。本工程基坑开挖深度约为16m, 其中基坑北侧上部1.1m采用放坡挂网喷混凝土支护, 下部采用护坡桩+锚杆的支护形式, 基坑东侧、南侧和西侧分别采用上部7.50m土钉墙, 下部护坡桩+锚杆的支护形式。根据《建筑基坑工程监测技术规范》 (GB50497-2009) 规定, 本基坑为一级基坑。

4.2 监测项目

综合考虑本工程的地质条件和水文地质条件, 以及基坑周边环境对监测项目的影响, 并依据相关规范要求, 确定本基坑的监测项目为: (1) 基坑土钉墙坡顶水平位移监测; (2) 基坑土钉墙坡顶竖向位移监测; (3) 基坑护坡桩桩顶水平位移监测; (4) 基坑护坡桩桩顶竖向位移监测; (5) 基坑深层水平位移监测; (6) 土钉及锚杆拉力监测; (7) 基坑地下水位监测; (8) 现场巡视检查。根据基坑工程的受力特点及由基坑开挖引起的基坑结构及周围环境的变形规律, 布设各监测项目的监测点, 如图1所示。

5 监测点的布设及监测方法

5.1 水平、竖向位移监测

本工程按照《建筑基坑工程监测技术规范》 (GB50497-2009) 中第5条监测点布置的具体相关要求共布设土钉墙坡顶水平、竖向位移一体监测点100个, 编号为PD001~PD100, 护坡桩桩顶水平、竖向位移一体监测点98个, 编号为S001~S090, SJ01~SJ08, 北侧暗沟及地表沉降监测点26个, 编号为D01~D26。具体埋设方法为在土钉墙坡顶和护坡桩桩顶较为稳固的地方用冲击钻钻出深约20cm的孔, 用稀释的水泥浆填充, 最后垂直放入强制对中装置, 顶部用工具抹平。本工程基坑水平位移使用Leica TC12011″级电子全站仪进行观测, 采用极坐标法进行监测。竖向位移使用Trimble Dini12电子水准仪进行观测, 采用往返测进行监测。在测量过程中, 严格按照《建筑基坑工程监测技术规范》 (GB50497-2009) 中第6.2水平位移监测和6.3竖向位移监测的具体相关技术规范进行作业, 保证测量精度。

5.2 深层水平位移监测

采用数字式CX-901E型测斜仪进行深层水平位移监测。具体测量方法: (1) 用模拟测头检查测斜管导槽; (2) 使测斜仪测读器处于工作状态, 将测头导轮插入测斜管导槽内, 缓慢地下放至管底, 然后由管底自下而上沿导槽全长每隔0.5m读一次数据, 记录测点深度和读数。测读完毕后, 将测头旋转180°插入同一对导槽内, 以上述方法再测一次, 测点深度与第一次相同。 (3) 每一深度的正反两读数的绝对值宜相同, 当读数有异常时应及时补测。本工程共布设10个深层水平位移监测点。

5.3 土钉及锚杆拉力监测

采用采用MSJ-3型锚索测力计和608A型振弦读数仪进行土钉及锚杆拉力监测。具体测量方法:在锚杆加锁之前按照技术规定把锚杆拉力计套在锚杆顶端, 把拉力计的电缆引至方便正常测量的位置, 然后用锁扣锁上固定, 并进行拉力计的初始频率的测量, 必须记录在案, 以后即可按要求开始正常测量。本工程共布设12个土钉及锚杆拉力监测点, 分为上下2排, 6个断面。

5.4 地下水位监测

采用电测水位仪进行地下水位监测。具体测量方法:按四等水准对水位观测井的井口固定点进行高程测定, 每次测量井口固定点至地下水水面竖直距离两次, 当连续两次静水位测量数值之差不大于±1CM/10M时, 将两次测量数值及其均值进行记录, 根据记录值进行水位高程的计算, 本次水位高程和上次水位高程的差值就是地下水位的变化量。本工程共布设8个地下水位监测井。

6 监测成果分析

6.1 土钉墙坡顶水平位移监测

从监测成果表中的数据可以看出:截止到2014年7月15号, 土钉墙坡顶水平位移累计变化最大值为14.5mm, 未达到设计报警值, 该点为PD009监测点, 其位于本基坑北侧边坡东部区域, 其变化曲线见图2。从图2可以看出:监测点PD009相关区域在整个监测过程中其变化前期呈缓慢变大, 中期呈现上下波动, 后期呈趋于平稳的发展态势, 整个监测过程中变化值均未达到设计报警值, 该区域边坡发展态势良好, 边坡安全。

6.2 土钉墙坡顶竖向位移监测

从监测成果表中的数据可以看出:截止到2014年7月15号, 土钉墙坡顶竖向位移累计变化最大值为24.4mm, 未达到设计报警值, 该点为PD010监测点, 其位于本基坑北侧边坡东部区域, 其变化曲线见图2。从图2可以看出:监测点PD010相关区域在整个监测过程中其变化前期呈缓慢增加, 中期呈现上下波动并增大, 后期呈趋于平稳的发展态势, 整个监测过程中变化值均未达到设计报警值, 该区域边坡发展态势良好, 边坡安全。

6.3 护坡桩桩顶水平位移监测

从监测成果表中的数据可以看出:截止到2014年6月30号, 护坡桩桩顶水平位移累计变化最大值为14.1mm, 未达到设计报警值, 该点为S084监测点, 其位于本基坑西侧边坡北部区域, 其变化曲线见图2。从图2可以看出:监测点S084相关区域在整个监测过程中其变化前期呈缓慢变大, 中期呈现上下波动并增大, 后期呈趋于平稳的发展态势, 整个监测过程中变化值均未达到设计报警值, 该区域边坡发展态势良好, 边坡安全。

6.4 护坡桩桩顶竖向位移监测

从监测成果表中的数据可以看出:截止到2014年6月30号, 护坡桩桩顶竖向位移累计变化最大值为8.9mm, 未达到设计报警值, 该点为S040监测点, 其位于本基坑东侧边坡中部区域偏南, 其变化曲线见图2。从图2可以看出:监测点S040相关区域在整个监测过程中其变化前期呈缓慢变大, 中期和后期呈现上下波动、平稳的发展态势, 整个监测过程中变化值均未达到设计报警值, 该区域边坡发展态势良好, 边坡安全。

6.5 深层水平位移监测

从监测成果表中的数据可以看出:截止到2014年7月30号, 深层水平位移累计变化最大值为5.17mm, 未达到设计报警值, 该点为4号监测点, 深度为11.5m, 其位于本基坑北侧边坡东部区域, 其变化曲线见图2。从图2可以看出:监测点4~11.5该区域在整个监测过程中其变化前期呈快速变大, 中期呈先平稳发展, 后呈“V”形状发展, 最后又平稳发展, 后期呈快速变大的发展态势, 整个监测过程中变化值均未达到设计报警值, 该深度区域边坡发展态势良好, 边坡安全。

6.6 土钉及锚杆拉力监测

从监测成果表中的数据可以看出:截止到2014年6月30号, 土钉及锚杆拉力监测最大拉力值为189.39k N, 未达到设计报警值, 该点为第一排M05监测点, 其位于本基坑西侧边坡中部区域, 其变化曲线见图2。从图2可以看出:监测点第一排M05相关区域在整个监测过程中其拉力值前期呈缓慢变大, 中期和后期趋于平稳的发展态势, 整个监测过程的拉力值均未达到设计报警值, 该区域边坡发展态势良好, 边坡安全。

6.7 地下水位监测

从监测成果表中的数据可以看出:截止到2014年7月30号, 地下水位监测累计变化量最大值为28.5cm, 在正常变化范围之内, 该点为4号井, 其位于本基坑北侧边坡东部区域, 其变化曲线见图2。从图2可以看出:监测点4号井在整个监测过程中其累计变化量前期呈快速增大, 中期呈缓慢减小, 后期逐步趋于平稳的发展态势, 整个监测过程中累计变化量的变化均在正常范围内, 边坡安全。

7 结语

综上所述, 本文以深基坑工程为研究对象, 对深基坑工程的变形监测技术进行了深入研究, 根据实践表明, 在满足精度要求的前提下, 应该尽量使用简单、实用、经济的方法。监测完成后, 还需要对监测数据进行分析与评价, 为该基坑的安全施工提供可靠的保障。

参考文献

[1]沙爱敏, 吕凡任, 邵红才, 等.某商业中心深基坑变形监测与分析[J].施工技术, 2014 (04) :101~104.

[2]王洪伟.复杂条件下深基坑变形监测分析[J].山西建筑, 2014 (23) :123~124.

明挖深基坑变形实测 篇5

开挖和降水是土体和支护结构强度和稳定性变化的共同诱因, 而土体和支护结构强度和稳定性变化又对开挖和降水起控制和指导作用, 它们相辅相成互相制约, 在地下水位较高的地区, 由于地下水而引发的工程事故占到整个基坑事故中极高的比例。基坑的开挖施工, 使原有的基坑周围的水、土应力平衡受到破坏, 土体发生变形, 变形达到一定程度就会危及到地下管线、道路、地面建筑物的安全, 严重时还会给工程建设带来无法估量的损失和影响。而如何有效控制基坑变形还需继续研究。

1 工程背景

南京地铁十号线珠江东站围护结构采用地下连续墙型式, 支撑系统均采用第一道为砼支撑、以下为钢支撑的型式, 车站长522m、宽22.1m, 车站基坑深度16m左右, 为南京地铁十号线和十一号线的交汇站;

场地南侧端头靠丰字河, 水面宽度20.25m, 水面标高5.52m, 水深0.8m。潜水含水组主要为 (1) 层人工填土层、浅部全新世冲淤积成因粘性土 ( (2) -1b2-3、 (2) -2b4) 及中部砂性土 ( (2) -3d2、 (2) -4d1、 (2) -4d1-2) 。潜水稳定水位埋深1.50～4.90m, 高程为5.44～7.43m (吴淞高程) 。浅部微承压水含水组主要为漫滩相全新世沉积土层 (2) -2c-d2-3、 (2) -3c-d2、 (2) -4c1、 (2) -4c2层, 深部微承压水含水组主要为漫滩相底部沉积砂性土 (2) -5d1、 (2) -5d1-2层, 及上更新统冲洪积土层浅部微承压水稳定水位埋深1.76～2.36m, 相应标高为4.80～5.39m, 地下水位年变幅0.50m左右, 渗透系数在8.4E-04cm/s～9.95E-03cm/s, 属弱透水层;深部承压水稳定水位埋深2.70m, 相应标高4.98m。粉土层微承压水水头高, 基坑开挖到底后抗水头安全系数不足, 须降低此层微承压水水头。

2 监测方案

2.1 测点布置与测量

沉降类监测点分三级布设, 即基准点、工作基点、观测点。沉降监测基准点布设于基坑开挖影响区外, 一般为开挖边界60米之外。优先考虑设立在基础好, 沉降稳定, 便于施测与保存, 稳固的永久性建筑物上, 也可以埋设于在变形影响区域外的基岩或原状土层上, 通常采用墙上水准点, 每个监测工区周围拟布设4个基准点。工作基点的选取应视观测点与基准点的距离而定, 初步确定为每个基准点联测3个工作基点。

测量方法与精度。各基准点应组成闭合水准路线, 按照二等水准测量方法进行施测。选用索佳B20精密水准仪配测微器, 仪器标称精度±0.3mm/km。在观测前对所用的水准仪和水准尺按照有关规定进行检定, 在使用过程中不得随意更换。

该标段处软弱地基范围, 软弱地基的稳定与地下水位的变化对变形监测成果影响明显, 为了确保监测成果的可靠性与稳定性, 需要定期对基准点进行复测检核, 及时修正起算数据。

(1) 基准点的起算点与施工测量起算控制点重合, 每月进行一次测区范围内的基准点复测工作, 对有明显移动或沉降的点位及时修正其坐标与高程值; (2) 基准点复测采用A级 (精度最高, 稳定性最好) 仪器设备, 由有丰富大地测量经验的测量工程师负责; (3) 及时与第三方监测及业主测量队交流沟通, 对其基准控制点复测过程中发现的异常变化点位进行针对性的复测; (4) 监测过程中强化相对监测措施, 通过相对变形量的变化反应监测对象的形变规律, 可以有效预防基准点整体异变产生的监测误差。

2.2 监测内容与方法

测点编号顺序为由东向西递增如图1所示;DB代表地表沉降, 布设36个断面, 每断面5个沉降点, 共计180个;观测方法采用精密水准测量方法。基点和附近水准点联测取得初始高程。观测时各项限差宜严格控制, 每测点读数高差不宜超过0.3mm, 对不在水准路线上的观测点, 一个测站不宜超过3个, 如超过时, 应重读后视点读数, 以作核对。

ZQS代表地连墙水平位移、沉降, 布设68个断面, 每断面1个墙顶位移点, 共计68个;水平位移监测采用的方法依据现场情况, 测定特定方向上的水平位移拟采用视准轴线法、小角法等;测定监测点任意方向的水平位移拟采用控制网法、极坐标法等。作业前应对使用的基准点和工作基点的稳定性进行检测。地连墙沉降监测同地表沉降监测。

ZQT代表地连墙测斜, 布设36个断面, 每断面1根测斜管, 每管深度30米;围护结构变形监测孔埋设于围护桩或连续墙体内, 孔间距20～30m, 测点间距0.5～1.0m。

ZL代表支撑轴力, 布设21个断面, 每断面4层支撑;将轴力计安装架与钢支撑的端头对中并牢固焊接。在拟安装轴力计位置的桩 (墙) 钢板上先焊接一块250mm×250mm×25mm的加强垫板, 以防止钢支撑受力后轴力计陷入钢板, 影响测试结果。待焊接温度冷却后, 将轴力计推入安装架并用螺丝固定好。安装过程必须注意轴力计与钢支撑构件轴线在一条直线上, 各接触面平整, 确保钢支撑受力通过轴力计正常传递到支护结构上。

3 监测结果分析

取得监测数据后, 及时进行整理, 绘制位移随时间或空间的变化曲线图。

3.1 地表下沉监测结果

分析图2地表沉降监测图表明, 地表沉降曲线有较明显的快速发展阶段、缓慢下沉阶段和逐渐稳定的阶段。架设第一、二道钢支撑时周边地表沉累计沉降量约占总沉降的70%～80%, 基坑浇筑垫层后, 周边地表沉降逐渐趋于稳定。伴随着基坑降水及开挖基坑周边发生了沉降, 距离基坑边越近变形越大, 最大变形可达10cm;地表不均匀比较明显, 因此, 控制地表不均匀沉降对于构造物得稳定至关重要。

3.2 地连墙顶沉降监测

分析图3地连墙沉降结果表明, 9月份沉降非常小;10～11月份表现为上升趋势, 最大上升达6.0cm, 11月份变化趋势减缓, 主要原因是基坑开挖土体应力释放所致。

3.3 地连墙测斜监测

分析图4地连墙变形监测结果表明, 地连墙侧向变形呈现悬臂梁变形特点, 围护结构水平位移在支护结构尚未施加任何支撑时, 变形速率较大。基坑在刚开挖后, 荷载释放的速率是最快的, 对应围护结构的水平位移变化也最快。随着支撑的架设并施加预加轴力, 水平位移值变化开始减缓。墙体最大位移位置随着开挖的进行逐渐下移。并且随着钢支撑的架设变形趋于平稳。

3.4 支撑轴力监测

分析图5支撑轴力变化表明, 基坑开挖深度较浅时, 支撑轴力基本维持不变或变化缓慢。随着围护结构土方开挖, 对应位置处钢支撑轴力也随之增大。垫层浇筑完成后, 支撑轴力基本趋于平稳。轴力值在变化过程中略上下波动状, 说明动温度的变化对其有比较大的影响。

4 结论

南京地铁十号线珠江东车站施工监测, 根据测点的监测结果综合判断, 及时发现问题并采用最优的工程对策, 必要时调整基坑开挖顺序和速度, 确保了基坑和周围环境的安全, 通过本次监测, 明确了基坑变形的基本规律, 为基坑变形控制提供了基础, 为以后施工有如下几点建议:

(1) 地下连续墙为一种刚性支护挡墙, 其变形具有明显的时空效应特征, 基坑变形呈现了较强规律性。在基坑刚开挖时, 水平位移变化较大。深层土体水平位移在支护结构底部所处位置水平位移几乎为零, 水平位移最大值出现在位于基坑深度约3/4处。 (2) 当开挖深度较浅, 支撑轴力基本维持不变或变化缓慢当开挖到设计标高并浇筑垫层后, 支撑轴力增长趋于稳定, 动荷载和温度的变化对其影响比较大。在基坑开挖过程中, 应严格控制基坑周边堆载, 尽可能的减少基坑边沿的荷载, 以减少对基坑变形的影响。 (3) 在实测数据中周边地表沉降曲线有较明显的快速发展阶段、缓慢下沉阶段和逐渐稳定的阶段。架设第一、二道支撑时周边地表沉累计沉降量约占总沉降的70%～80%, 基坑浇筑垫层后, 周边地表沉降逐渐趋于稳定。 (4) 围护结构周边地表沉降值随着基坑开挖深度的增加而增大, 地表沉降的影响范围约为基坑开挖深度的3～4倍。周边地表沉降主要引发因素是降水、开挖。 (5) 通过减小支撑水平间距可以有效控制墙体水平位移。第一道支撑对于控制围护结构桩顶位移起重要作用。适当增加基坑各道支撑预加轴力对减小围护结构深层土体位移有很好的作用。保证变形均匀是保证结构稳定的前提条件。

参考文献

[1]谢秀栋.软土地区深基坑施工变形安全性状得时间特性研究[D].上海:同济大学, 2007.

[2]李国满.实测数据分析法在深基坑监测预测中的应用[D].天津:天津大学, 2007.

[3]李先逵.我国城市轨道交通发展战略的思考[J].城市轨道交通研究, 1998, 1 (4) .

深基坑钢支护水平变形控制 篇6

近年来随着城市建设的发展, 深基坑工程数量急剧增加, 在设计与施工技术上有很大的突破。这些深基坑工程往往处于城市中心地带, 周围有比较密集的建筑物、地下管线、道路等设施, 这对基坑技术提出了更高、更严的要求, 不仅要确保基坑自身的稳定性, 而且要满足变形控制的要求, 以确保基坑周围各种设施的安全。而如何安全、合理地选择地下室基坑支护结构及支撑体系, 并根据现场的实际特点进行科学的设计与施工是基坑工程要解决的首要问题。钢支撑结构支护是深基坑支护的一种重要方式, 具有支护安全、便于土方开挖、易于安装拆卸, 且施工工期短等优点, 但钢支撑支护若施工不当变形相对较大, 尤其是控制好其水平方向位移将是整个基坑支护施工的关键所在。福州金尊名都商住楼深基坑支护施工采用钢支撑体系, 比较成功地控制了的水平方向位移, 使地下室施工得以顺利进行。

2 工程概况

2.1 本工程位于福州市国货西路南侧, 总建筑面积30295 m2, 地上30层, 建筑高度96.70m, 地下一层, 地下室建筑面积3233m2, 形状不规则, 南北长70.8m, 东西宽63.7m。开挖后的基坑距离周边建筑物较近, 东侧离在建工程最小净距为15.0米, 距南侧八层居民楼的净距为15.0米, 相邻西向砖混结构民房的最小净距为21.0米, 离场地北侧的三层办公楼仅为4米 (见图1) 。本项目基坑开挖深度为4.50～5.80m, 属于深基坑, 且施工结束的工程桩为挤土效应显著的预应力管桩, 土方开挖时将有流塑性淤泥 (见表1) 涌出, 对基坑支护的稳定影响较大。本场地浅部地下水为 (1) 杂填土中的上层滞水和 (5) 中砂层中的地下水, 水位埋深1.50-3.30米。基坑南侧埋有市政污水管网且地表水比较丰富, 也不利于支护及土方施工。

2.2 本工程基坑钢支撑设计6道高低接φ609×12水平钢管支撑, 围檩、八字撑、角撑均采用350*350H型钢, 围护方式有两种可供施工单位选择:1.采用H350型钢 (长11米) 与搅拌桩组合;2.采用H350型钢 (长11米) 之间插钢板 (见图2) 。对这两种围护方式进行对比:采用搅拌桩组合结构, 虽止水性能较好, 但需两种打桩设备, 并要穿插施工, 工期相对较长, 造价相对较高;采用加插钢板组合, 施工速度快, 钢板拔出后可重复使用, 有一定挡水能力, 稳定性较好, 较为经济。因此采用第2种围护形式更为适合, 具体支护方式如图3所示。

本工程为一级基坑, 设计要求支护结构的水平位移限值为30mm, 将基坑变形控制好, 可减少对附近建筑物影响, 对提高工程质量、加快施工进度、降低工程造价意义重大。

1) 搅拌桩围护形式 2) 钢板桩围护形式

3 施工要点控制

3.1 基坑南侧埋有污水管网且地表水 (居民楼生活用水) 比较丰富, 施工期间无法马上截流改道, 基坑若出现大量渗水, 将出现土方沉降、塌方等事故, 并将引起支护水平位移。经与设计单位协商后决定南向围护桩局部调整为拉森钢板桩。拉森桩桩长为12米, 密排紧扣施工, 采用小锁扣打施工法逐根施打, 其桩与桩之间嵌合状态较密实 (见图4) , 能防止边坡及地下水渗流, 每根桩之间的锁扣按要求锁好。为了达到理想的止水效果, 施打拉森桩要控制好其垂直度, 首先轴线定位要准, 对易产生偏斜的地层和部位要控制打入的速度, 出现轴线偏差和扭转时要及时调整, 避免误差累积。

3.2 本工程除核心筒区域土方开挖6米外, 其余开挖深度均为4.5米, 若采用常规的上下接形式的两排支撑管空间高度为1.2米, 对底下土方开挖及结构施工均有难度, 而纵、横向支撑不在一个平面上, 整体刚度差。水平支撑钢管采用特制的“十字”接头形式, 为保证支撑稳定并将原先六条6道高低接改为8道十字接 (南北及东西方向各4道) , “十字”接头做法是先切割两段1.2米长H型钢, 叠加焊接连成一体, 两端采用750*750*20钢板封闭焊接, 中间凹槽用30*170*20加强钢板焊接顶紧, 四根水平支撑管采用开坡口与H型钢对接, 最后用100*100*20三角加强钢板焊接加固 (如照片1所示) , 这样接头既牢固又很大程度上方便了土方开挖, 开挖过程也减少机械对支撑的破坏。

3.3 每道水平支撑钢管安装完毕后, 部分支撑管有松动及局部下沉。按照以往预应力梁的施工经验, 在水平支撑钢管与围檩对接前, 对各节点的连接状况经确认符合要求后, 对水平支撑钢管施加200KN预应力:每根支撑加压前, 一端先焊接牢固, 油压千斤顶顶在另一端有H型钢封头的钢管端部, 预压力应分级施加, 加至设计值时, 应再次检查各连接点的情况, 必要时对节点进行加固。加压完后将支撑与围檩焊接固定, 然后再对加压端的八字撑进行焊接。 (如照片2、3所示) 。

3.4 由于部分H型钢围护桩施打时垂直度有偏差, 不能保证整排围护桩在同一立面, 安装围檩时, 围檩与围护桩之间就会产生间隙, 土方开挖后, 土体对H型钢围护桩产生推力, 将造成围护桩变形, 并进一步影响围檩的稳定。应对围檩与钢板桩之间较小的间隙用C20细石砼浇灌密实, 间隙较大的用钢块焊接。

3.5 设计图纸中采用Ф25钢筋三角形托架, 挖土时易被挖掘机钩到, 导致围檩跟着变形, 经与联系设计单位联系后进行优化, 改为槽钢牛腿托架形式。沿支护围护桩内侧开沟槽后, 在钢板桩上观测统一标高, 操作工人根据标高焊接10#槽钢牛腿, 并在下端采用加强钢板焊接牢固, 然后安装型钢围檩, 围檩和支撑做到标高一致, 呈一直线 (如图5所示) 。

3.6 在土方开挖过程中, 将有大量土方车在覆土后的水平支撑钢管上行驶走动, 土方车的碾压、土体的流动及挖土机作业时的作用力, 极易造成支撑钢管的下沉、变形, 特别是钢管对接接头处比较薄弱, 易造成支撑管焊接损坏。水平支撑钢管开坡口焊接处采用4块200*100*10加劲板焊接加固, 围檩对接处的四面均采用300*200*10加劲板加固 (如图6所示) ;要求支撑形成后, 在钢管面上覆土应不少于50cm后才能开始第一层土方开挖, 禁止挖土机停在水平支撑管上直接作业, 并在挖土机底下铺一片钢板以分散机械作业时对土体的作用力。

4 施工质量效果

土方开挖过程中, 在基坑边共设置30个监测点, 当土方开挖到设计标高后累计位移如表2所示:

由上表可以看出, 本工程的支护结构施工质量良好, 总体处于可控范围内。其中有2点超过预警值, 由于支护变形速率没有出现增大及不收敛趋势, 基坑周边变形稳定, 整个支护结构处于安全状态。另外, 对基坑周围的建筑物、道路、地下管线等设施的沉降也进行同步监测, 因本次基坑水平位移量小及较少抽取地下水, 故周边构筑物沉降变形均在允许范围内, 取得较好的社会效益。

5 结语

采用本支护体系相对于在深基坑支护中较常使用的钢筋混凝土排桩加止水桩支护方式相比, 具有材料可以回收不造成资源浪费, 工程造价相对较低, 施工工期短等优点, 具有较大的经济效益和推广意义。

本工程水平钢支撑在地下室底板浇捣完一周后拆除, H型钢与钢板在地下室顶板浇捣完两周后拔除, 配合地下室结构施工顺利完成支护任务。

摘要：通过工程实例, 本文介绍了福州金尊名都商住楼深基坑钢支护的施工技术。

关键词：深基坑,钢支护,变形控制

参考文献

[1]中国建筑科学研究院.JGJ120-99建筑基坑支护技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 1999.

[2]中冶集团建筑研究总院.JGJ81-2002建筑钢结构焊接技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社, 2003.

深基坑变形观测方法 篇7

随着现在越来越多的深大基坑位于城市市中心, 基坑周围环境复杂, 基坑支护变形控制变得越来越严重。而且当基坑的开挖范围内存在深厚的软土时, 由于软土的蠕变特性, 随着上面土体的开挖, 基坑支护结构会向基坑内滑移, 最终导致基坑支护失效。为了控制支护结构向内滑移, 工程中一般会对基坑被动区加固, 常见的有满堂式、裙边式、抽条式、墩式等几种方式, 本文通过理正软件对昆明滇池流域某深基坑进行数值计算, 探寻裙边加固方式的最佳加固范围。

1 被动区加固机理

滇池地区泥炭土的物质成分有其特点:1) 矿物成分:滇池地区第四纪沉积中, 砂粒的碎屑矿物主要有石英 (60%~70%) 、长石 (10%~20%) 、基性岩碎屑和部分铁泥质岩屑 (1%~30%) , 有时含少量云母和白云母;2) 有机物质成分:泥炭土含有大量有机质。有机质和粘土颗粒都呈胶体状态, 土体物理力学性质主要受有机质成分和粘土矿物成分的影响。滇池周边的泥炭质土与其他软土或粘土相比具有抗剪强度低、孔隙比大、含水率高、压缩性高、低透水性、流变性、腐蚀性大的特点, 同时具有蠕变性, 经过扰动之后的泥炭质土可以像水一样流动。在此种软土地区进行基坑开挖时, 很容易造成安全隐患, 如基坑支护结构的变形过大等问题。

由于软土基坑开挖卸载, 坑内软土土压力减小, 造成基底隆起, 同时由于支护结构两侧的压力差造成桩往坑内发生水平向位移, 使得基坑周边的软土发生沉降, 基坑支护结构发生“踢脚”破坏、围护结构断裂、渗水等危害基坑安全的问题。基坑开挖支护工程中被动区受荷变化是由于开挖卸载, 围护结构两侧产生压力差, 支护结构发生过大的变形说明坑内地基已经处于塑性发展状态, 局部地基已经进入破坏状态, 因此在工程中为了控制基坑支护结构的水平位移和提高地基承载力, 一般会控制施工过程中基坑周围的堆载以及采取土体加固等措施。

图1a) 表示基坑主被动区的位置简图, 图1b) 表示被动区加固的布置;通过对比图1c) , 图1d) 可以得出对被动区进行泥土加固可以控制支护桩两侧的塑性发展。对被动区进行水泥土加固能够提高坑内土体的抗隆起能力, 控制支护结构的变形, 减小被动区土压力。

2 工程概况

某基坑开挖8 m, 支护桩为一排1 000@1 200, 支护桩全长18 m, 取土体计算深度为30 m。地基土的主要物理力学性质参数见表1, 计算模型图见图2。

本文主要针对裙边加固不同的深度和宽度进行计算分析, 采用单一因素控制变量法进行对比分析, 主要分为8组。第1组:加固深度为1 m, 宽度为1 m~8 m, 第2组:加固深度为2 m, 宽度为1 m~8 m, 以此类推, 第8组:加固深度为8 m, 宽度为1 m~8 m。在理正软件计算中, 通过改变加固深度和宽度的数值, 得到基坑顶部水平位移量。

从图3可以看出, 当基坑被动区未加固时, 基坑顶水平位移达50多毫米, 随着被动区的加固, 顶部水平位移减少。当加固深度和宽度都达到5 m时, 基坑顶部水平位移减少到20 mm, 加固深度和宽度继续增加, 基坑顶部水平位移几乎不再变化。

3 结语

基坑被动区加固提高了土体的强度, 改善了土体的力学性能, 使基坑被动区的塑性区范围减小, 同时也使坑顶水平位移减少, 在工程实践中, 通过被动区加固能够显著减少坑顶的水平位移, 当加固宽度和深度为坑深的1/2~2/3时即为被动区加固的一个临界范围, 超过了临界范围后, 坑顶水平位移几乎不再减少, 而加固所需的费用会增加, 造成经济浪费。因此, 在基坑被动区进行加固时, 要确定合理的加固深度和宽度, 在保证基坑安全的同时, 又能达到节约工程造价的目的。

摘要：介绍了深基坑被动区软土加固的机理, 并以具体工程为例, 分析了深基坑被动区加固对基坑变形的影响, 指出基坑被动区加固提高了土体的强度, 改善了土体的力学性能, 减小了被动区的塑性范围。

关键词：基坑,被动区,软土加固,变形

参考文献

[1]胡广鑫.昆明盆地泥炭质土在渗流条件下变形规律试验研究[D].昆明:昆明理工大学, 2013.

[2]金晓波.软土基坑被动区加固处理的研究[D].昆明:昆明理工大学, 2008.

[3]王卫东, 刘国彬.基坑工程手册[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社, 2009:617-633.

[4]陈祖煜.深基坑支护技术指南[M].北京:中国建筑工业出版社, 2012:287-289.