深基坑变形规律

深基坑变形规律（共8篇）

深基坑变形规律 篇1

1 引言

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.

[3]杨荣华, 麦高波.基坑支护施工过程中的变形监测与控制分析[J].厦门理工学院学报, 2014 (01) :86~90.

深基坑变形规律 篇2

【关键词】深基坑；变形；控制

所谓“深基坑”，是指为进行建筑物（包括构筑物）基础与地下室的施工而开挖的地面以下的空间，其开挖深度一般≥7m。当前，随着我国高层建筑的如火如荼，建筑向高空及地下发展的趋势越发普遍，因而深基坑开挖深度越来越深。深基坑在开挖过程中，支护结构变形、基坑周围土体变形不可避免，这些变形若超过环境允许的范围，就会引发安全事故，并给周围环境带来危害，因此，研究深基坑的变形并提出相关的变形控制措施，意义重大。

1.基坑变形机理

基坑变形主要表现为三大方面，即支护结构变形、坑底隆起及基坑周围地层位移。由于在开挖基坑时，围护墙内侧原有土压力被卸去，而基坑外侧受主动土压力作用，开挖面下墙体内侧则受全部或部分被动土压力作用，因此往往造成围护墙体产生水平向变形及位移。支护墙的变形及位移又引发了墙体主动土压力区及被动土压力区的土体的位移，墙外侧发生地层损失而引起地表沉降，而且增大了墙外侧塑性区，因而造成墙外土体向坑内的移动增加及相应的坑内隆起，墙体位移又引发了周围地层的移动。当基坑开挖较深且基坑内土质软弱时，基坑周围土体塑性区范围及塑性流动都很大，土体由围护墙外围向坑内及坑底移动，从而引发围护墙后地表的开裂及沉降。

2.基坑变形的主要影响因素分析

影响深基坑变形的因素较多，较大的因素主要有地质水文因素、设计因素及施工因素，具体如下：（1）地质因素。土体的物理力学性质（如弹性模量、粘聚力、内摩擦角、泊松比、容重、触变性和流变性等）及水环境特性（如水位的高度及升降变化规律，土层的竖向和水平渗透系数，潜水、承压水的水质水压及水流流速、流向等）均会对基坑变形造成影响，因此在基坑设计施工前做好勘察测验，以掌握基坑所在区域的地质、水文、气候等条件尤为重要。（2）设计因素。有数据显示高达46%基坑事故源于设计的不合理，如基坑的平面尺寸及开挖深度、围护墙体的刚度及入土深度、支撑的刚度和道数、支撑的位置、预应力水平和被动区的土体加固等。（3）施工因素。基坑开挖的施工方法对基坑变形的影响很深，如施工中是否严格遵循设计的工况、基坑的施工方案、施工质量好坏等，都会直接影响基坑的稳定性和安全性。

3.基坑变形控制措施

施工变形控制虽有一定难度，但只要掌握了一定的技术措施，科学施工，就能有效预防各方面因素对基坑变形的影响，具体如下：

3.1重视勘察设计

一是勘察精度及岩土设计参数必须准确无误。二是详细掌握基坑周边环境情况，如建筑和其他相关设施以及特殊保护对象、地下管线等。三是依照变形控制要求进行支护结构、设计、内力及变形计算。四是加强对变形影响较大的细部的设计，如对应力集中，其受力状况对稳定和变形均不利的基坑阳角的加固处理；适当加大支护结构及支撑系统刚度；被动区及桩间土体加固等。

3.2对支护结构刚度与嵌固深度进行适度加大

支护墙体变形与嵌固深度直接影响着墙后土体变形，在岩土工程条件及基坑开挖深度等相同的情况下，支护结构刚度越大，支护结构变形越小，同时，墙体所受弯矩增大，但其作用则随着刚度的增大而越来越弱。

3.3做好桩间土体及被动区土体的加固

若基坑变形较大时，即便桩间距不大但在侧向土压力作用下，也可会造成桩间土体被挤出，进而加深变形程度。对此，可在开挖前用注浆加固，或者在桩与桩之间用砖砌或混凝土封堵。实践证明，基坑被动区土体加固是确保基坑稳定性及有效控制基坑变形的重要措施。一般来说，以深层搅拌法最为适宜，加固范围可结合基坑地质情况、平面尺寸及形状等加以确定，加固深度以0.5H～0.7H为宜（H为开挖深度），加固宽度以0.5H为宜，加固形状则可采用矩形状或者阶梯形状。

3.4对基坑阳角进行加固处理

一般而言，深基坑有阳角难以避免，由于阳角应力集中，因此其受力状况很不利于基坑的稳定及变形均，必须对其进行加固处理，一是设置对撑或斜撑，二是设置拉梁板，施工中往往是将以上种方法进行联合运用。

3.5做好内支撑系统的质量控制

混凝土支撑及钢支撑是深基坑内支撑最常采用的平面支撑体系，两大体系各有优点，具体如下：（1）混凝土支撑的结构稳定性良好，施工中应注意如下几点，一是混凝土支撑最好整体浇注，如果有必要进行分段浇筑时应错开连接断面，且断面连接时应凿毛；二是当采用砖砌底模时最好选用油毡隔离；三是确保支撑挠曲度满足设计要求，并对支撑梁高差进行严格控制，一般≤30mm，截面尺寸负偏差<5mm。（2）钢支撑自重较轻，较容易安装及拆除，且施工速度快，可重复利用，更为重要的是该支撑体系能施加预应力，对控制变形极为有效，一般来说可优先采用该支撑体系作为下层支撑。在安装钢支撑前应进行质量检验，禁止使用焊接不良及明显变形及的钢管，在没有设计认可的情况下不可混用不同壁厚钢管。此外，钢支撑对节点构造有较高要求，应力求构造简单，尽量统一节点形式，最好避免通过节点受剪传力。另，拆除钢支撑会产生较大的附加变形，因此不应将换撑传力混凝土块的间距设计过大。

3.6严格控制土方开挖过程

土方开挖是造成围护墙体变形及墙后地面沉降、基坑底部土体回弹变形的直接源头，因此控制好土方开挖是预防基坑变形的关键：（1）依照“分层、分步、对称、平衡及开槽支撑、先撑后挖”的原则进行开挖及支撑，每层开挖深度应<1m。（2）适当减少每步开挖土方的空间尺寸及开挖后无支撑暴露时间（以<24h为宜）。（3）从基坑工程设计出发，结合基坑规模、几何尺寸、支撑形式、开挖深度及地基加固条件等，确定合理的开挖与支撑的施工程序及施工参数。

4.基坑变形异常的技术措施

基坑工程事故在一定程度上难以避免，施工过程中，针对异常变形，可采用如下措施：（1）暂时停止继续进行基坑开挖，对基坑周边超载情况（包括坑边搭建的临时设施、堆放的土方和建筑材料，混凝土运输车、土方施工车等）进行全面检查，看是否存在相邻施工影响，如有，则采取针对性的卸载措施（包括改变进出通道），若条件允许，可结合坑外挖土卸载减小主动区土压力。（2）如基坑底土体隆起，可在被动区采用压力注浆等方式进行加固，也可在坑底被动区用砂袋或土袋压脚。（3）可临时增设支撑，以钢支撑为宜，可施加轴力，也可设置竖向斜撑。斜撑设置以型钢为宜，且须确保有可靠的传力基础，传力基础与支护墙间的水平距离应比墙体插入深度要大，在斜撑长度>15m的情况下设置立柱，斜撑与平面夹角约25°左右。（4）设置拉锚，且确保拉锚长度超过塑性变形区，用工字钢与支护墙体连接锚头，可施加预应力。

总之，深基坑工程是整个建筑工程的基础环节，基坑变形伴随着真个施工过程，因而深基坑工程风险度高、难度大，但我们只要明确清晰地认识基坑变形机理及影响因素，从工程实际出发，严格按照相关标准及规范进行设计及施工，就能有效保证深基坑的稳定性及安全性。

【参考文献】

[1]唐孟雄，陈如桂，陈伟.深基坑工程变形控制[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.

深基坑变形规律 篇3

地铁车站作为都市轨道交通的重要组成部分,作为旅客乘车和候车的重要场所,其设计与施工一直是地铁工程的重点与难点。地铁车站的施工方法主要有明挖法、盖挖法以及暗挖法三种。由于城市空间狭小,地铁车站深基坑工程往往位于人口密集高楼众多、地下管线众多的城市中心地带,近些年来越来越多的地铁车站深基坑工程紧邻或者穿越高架桥基础,这使得仅仅依靠某一种施工方法很难顺利完成地铁车站的建设,同时确保周边构筑物的安全。为了保障基坑围护结构以及周边建筑物的安全,必须制定合理的监测方案在施工过程中实施安全监测,及时反馈监测信息,制定相应的防护措施实现信息化施工,为工程的安全顺利施工提供保障［1 ～10］。

本文以武汉地铁二号线街道口车站与下穿通道的深基坑工程为研究背景,依托该场地复杂的环境条件,结合现场实际监测数据,进行细致分析,总结复合开挖方式下地铁车站深基坑围护结构的变形规律,以期为以后此类工程的建设提供参考。

1 工程概况

1. 1 车站工程概况

街道口车站是武汉市轨道交通二号线一期工程的第十七座车站。其主体结构断面图如图1 所示,地下一层为下穿通道( 其中92m为封闭段,其余部分为敞口段) ,地下二层与地下三层分别为车站站厅层与站台层。

街道口车站为地下两层岛式车站,沿珞狮路方向设置有高架桥,高架桥上跨地铁车站。车站的起点里程为CK22 + 163. 5,终点里程为CK22 +358. 5。车站共设置有四个地面出入口。车站中心底板埋深约21 ~ 23m,总长度222. 2m,宽21. 1m,总建筑面积14862m2。车站平面位置如图2 所示。

1. 2 围护结构设计方案

根据街道口车站场地周边特殊的环境条件以及基坑的开挖深度,确定了街道口车站深基坑的围护结构的安全等级为一级,重要性系数 γ0= 1. 1,地表沉降、周边构筑物沉降和围护结构水平位移的最大变形值都应控制在30mm之内。其中除了环岛部分( 28m) 采用盖挖顺做法施工外,其余部分均采用明挖顺做法施工。在综合拟建场地周边工程地质、水文地质条件,结合工程造价、工期与类似工程对比等多种考虑因素,基坑的围护结构采用挂网喷射的钻孔灌注桩,桩径1. 0m,中心间距1. 4m,桩体的埋深深度为27m。围护结构内部的支撑体系采用钢筋混凝土支撑和钢支撑的组合模式。

2 监测方案的制定

深基坑工程变形监测是指基坑工程在施工以及建成后的使用过程中,为保证其安全顺利的进行,利用科学的测量设备对深基坑的围护结构以及周边建筑物、道路、地下管线等的沉降、侧向变形、倾斜、基坑隆起、地下水位变化、土压力变化等的综合监测。通过对一些工程事故的分析总结发现,基坑事故的发生与监测工作不到位有着紧密的联系。通过系统科学的监测,我们可以直观地了解到基坑围护结构以及周边环境在施工期间的各种变形情况,通过工程技术人员的分析,可以及时修改设计与施工方案保证工程的安全顺利进行。

2. 1 监测内容

街道口车站深基坑的监测项目主要包括两个部分,一是车站内部深基坑围护结构的安全监测; 二是车站外部周边建筑物以及高架桥桥墩的安全监测。具体监测内容包括: ①围护桩顶水平位移; ②围护桩体水平位移; ③钢支撑轴力; ④桩体沉降;⑤周边建筑物沉降; ⑥地下水位。

由于街道口车站被珞狮路高架桥分为对称的两个部分,所以本文主要对深基坑西区场地进行重点分析,其监测点布置图如3 所示。

2. 2 监测频率及报警值

所有的监测项目都必须在基坑开挖前测定其初始值,且不应少于3 次,再取其稳定值作为初始值。深基坑在开挖期间各监测项目的频率及报警值如表1［11］所示。

在基坑开挖期间,监测频率的选取应与实际工况相结合,在监测数据出现异常、达到或者接近报警值的情况下,应及时加大监测频率,及时做好监测信息的反馈。

3 监测数据分析

3. 1 围护桩水平位移监测结果分析

如图4 所示,本文选取明挖区域的CN66 号监测点与盖挖区域的CN88 号监测点,重点分析在不同开挖方式下围护桩在水平方向上位移的变形规律。由于围护结构的变形与具体的工况有着紧密的联系,故选取各监测点在基坑开挖期间的主要工况下的变形监测数据进行分析,其变形曲线分别如图5、图6 所示( 图中负值表示向基坑内偏移,正值表示向基坑外偏移) 。由于CN88 测斜管底部被堵塞,其测斜深度为20m。各个主要工况如表2 所示。

通过图5 与图6 对比发现,当开挖深度达到23m后,明挖区域CN66 的最大位移出现在16m处,累计位移值为- 21. 87mm,盖挖区域CN88 的最大位移出现在17m处,累计位移为- 18. 52mm,其变形量较相邻同侧的明挖区域的变形量减小了3. 35mm。CN66 顶部的最终变形值为- 2. 47mm,CN88 顶部的最终变形值为0. 46mm,其变形量相对于明挖区域的变形量减小了2. 93mm。由于CN88测斜管底部被堵塞,其底部20m处的最终位移值为- 9. 79mm,CN66 底部为最终位置值为- 5. 27mm,20m处的最终位移值为- 9. 72mm,与盖挖处的变形值相近。

监测数据表明盖挖法施工区域围护结构上部的侧向变形量相对于相邻位置明挖法施工区域的变形量要减小2 ~ 3mm,说明盖挖法施工能更好地抑制基坑开挖期间围护结构上部的位移变形,下部变形量与明挖区域变形值相近。

由于盖挖区域采用的钢筋混凝土支撑,其架设在基坑开挖之前,由于混凝土的胀缩作用使得基坑顶部有向外变形的趋势,后来随着基坑开挖深度的不断加大,基坑内土体的不断卸载,使得土体的被动土压力减小,从而使得围护结构有向基坑内侧变形的趋势,后来随着钢支撑的架设,使得围护结构的变形趋于稳定。同时从图中可以看出,基坑在每层土体开挖期间,其开挖面附近的变形较大,对基坑的稳定性有较大的影响,所以在基坑开挖期间应当及时架设钢支撑并施加预应力。

3. 2 钢支撑轴力监测结果分析

本文分别选取基坑同一层与同一横断面( 如图3 所示) 的钢支撑轴力监测数据,总结其变形规律。其变形规律分别如图7、图8 所示。

通过对各道钢支撑轴力的监测数据分析可得出以下规律:

( 1) 深基坑在开挖过程中,钢支撑轴力数值呈现波动的不规则变化状态。其主要原因是由于开挖振动使得钢支撑预应力有所损失,以及温度的变化造成钢支撑导电率的差异,因此在实际工程中应保证在同一时间进行测试,以保证数据的可靠性;

( 2) 通过实际监测发现,在钢支撑架设初期,支撑轴力的数值都比较小,随着基坑的开挖,轴力值呈现跳跃性的增长变化,最后保持稳定状态。这是由于在深基坑开挖初期阶段,开挖临空面的土体主动土压力显著增大,导致围护结构有向基坑内侧发展变形的趋势,从而使得钢支撑轴力显著增大;

( 3) 如图7 所示,第二道钢支撑ZJ2-5 的最大支撑轴力为402. 39kN,第三道钢支撑ZJ3-5 的最大支撑轴力为649. 46kN,只达到了围护结构设计轴力60%左右,说明该围护结构的设计偏于保守,造成了不必要的资源浪费,因此可以对设计方案进行适当的优化处理。同时可以看出ZJ3-1 的轴力值与ZJ3-10、ZJ3-11 的轴力值相差很多,这主要是由于基坑开挖的空间效应所造成的,ZJ3-1 位于基坑的边角位置,而ZJ3-10、ZJ3-11 位于基坑的中部,因此在实际工程中,应当充分利用深基坑开挖过程中的时空效应,合理利用资源,避免造成不必要的浪费;

( 4) 2011 年6 月18 日至6 月20 日,武汉地区普降暴雨,市区降雨量超过了150mm,为了确保施工的安全,进行了现场加密测量,从图7 可以发现降雨期间的数据变化较大,ZJ2-5 的轴力值由247. 56kN,增加到391. 78kN, ZJ3-5 的轴力值由401. 23kN,增加到502. 78kN。后来通过增加预应力使得轴力数据达到稳定状态。造成这种情况的主要原因是由于雨水侵蚀的作用,造成了围护结构后面的土体软化,抗剪强度降低,因此在施工过程中要密切关注降雨等作用对施工的危害,并及时采取防护措施,保证施工的安全;

( 5) 由图8 可知,下层土体的开挖以及钢支撑的架设会对上层钢支撑轴力的数值产生较大的影响,具体表现为轴力值的波动幅度很大,因此在下层钢支撑施工期间应该密切关注钢支撑轴力的变化情况,施加合理的预应力,以减小围护结构的水平位移、防止钢支撑的脱落,在深基坑分层开挖过程中,每层土体从开挖完成到钢支撑架设完毕这段时间是基坑工程最不稳定的时期,因此应加密监测,适当增加钢支撑预应力,以保证基坑的稳定性。

4 结论

本文以武汉轨道交通二号线街道口站深基坑工程为研究背景,制定了街道口车站深基坑工程施工期间的监测方案,并系统完成了监测工作。基于该场地复杂的环境条件,分析了在复合开挖方式下地铁车站深基坑围护结构的变形规律,得出了以下主要结论:

( 1) 基坑开挖期间,围护结构朝向基坑内侧变形,并且变形量与基坑的开挖深度有着密切的关系。基坑开挖初期,围护结构的变形呈现出前倾型变形,位移变化速率较慢,随着基坑开挖深度的不断增加,位移的变形值以及变化速率逐渐增大,随着钢支撑的架设,围护结构的变形得到了显著的控制,说明钢支撑的架设对于控制围护结构的水平位移有着很好的效果,围护结构的变形曲线逐步变为弓字形曲线。围护结构的最大位移处位于围护结构的中部偏下的位置。因此,在施工过程中,应当做到随挖随撑,减少基坑临空面在无支撑情况下的暴露时间。

( 2) 监测结果表明,盖挖区域围护结构的侧向变形相对于相邻位置明挖法施工区域的变形量要减小2 ~ 3mm,下部变形量与明挖区域变形值相近。说明盖挖法施工能够更好地控制基坑开挖期间围护结构所产生的侧向变形。

( 3) 钢支撑轴力的大小与温度的变化有着很大的关系,因此为了保证数据的可靠,应保证在同一时间进行测试; 基坑开挖具有很强的时空效应,位于基坑中部点的变形量大于边角点的变形量; 降雨会对深基坑的稳定性产生不利影响,在此期间应该及时加大监测频率,做好现场的排水工作。

摘要：随着城市现代化程度的不断深入,城市地铁车站的建设所面临的周边环境也越来越复杂,仅仅依靠某一种单一的施工模式,已经很难适用于当前的工程需求。本文以武汉地铁二号线街道口车站与下穿通道的深基坑工程为研究背景,依托该场地复杂的环境条件,地铁车站采用了明挖法与盖挖法相结合的施工方法。依据基坑的开挖以及围护结构的设计方案,制定了深基坑变形监测方案,对街道口车站在施工期间围护结构的变形情况进行了系统监测,对围护结构在复合开挖方式下的变形规律进行了研究。研究结果表明,盖挖法能够较好地控制围护结构所产生的侧向变形,基坑开挖具有显著的时空效应,在基坑开挖期间应及时架设钢支撑,减小基坑侧壁在无支撑情况下的暴露时间。

深基坑变形监测方法 篇4

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.

深基坑工程的变形监测 篇5

随着城市建设的发展, 深基坑开挖工程越来越多, 由此带来基坑本身、周围环境的安全问题也越来越复杂, 深基坑开挖现场监测工作也日益受到重视。监测工作既是检验基坑设计理论正确性和发展设计理论的重要手段, 同时又是及时指导正确施工, 避免基坑工程事故发生的必要措施。因此, 必须制定合理的监测方案, 对基坑支护结构、基坑周围土体和相邻建筑物进行全面、系统的监测[1,2]。

1 深基坑监测的基本要求

(1) 监测工作必须是系统的、有计划的, 应严格按照有关技术文件执行, 这类技术文件应包括监测方法, 使用的仪器, 监测精度, 观测周期等。对于测点的布置, 应满足规范的要求, 根据现场的施工条件而定。

(2) 监测数据必须是可靠的。数据的精确性由监测仪器的精度、可靠性以及观测人员的素质来保证。在监测中要遵循“五定”原则。所谓“五定”指基准点、工作基点和监测物上的观测点, 点位要稳定;所用仪器, 设备要稳定;观测人员要稳定;观测时的环境条件基本一致;观测路线、程序和方法要固定。以上措施在客观上尽量减少观测误差的不定性, 使所测的结果具有统一的趋向性, 保证各次复测结果与首次观测的结果可比性更一致, 使所监测的变形更真实。

2 监测方案设计[3]

2.1 控制点设计

控制点是整个监测的基准, 所以在远离基坑, 稳定、安全的地方布设, 一般在距离至少大于两倍基坑深度的地方布设。每次监测时, 均应复查控制点本身是否受环境影响或被破坏, 以确保监测结果的可靠、准确性。平面控制网的布设, 采用从整体至局部, 逐级控制的方法, 首先设置布设首级网, 其内布设次级加密网。控制点的埋设, 应以工程的地质条件为依据, 因地制宜进行, 均采用强制对中观测墩, 对于自由等边三角形所组成的规则网形, 当边长在200 m以内时, 测角网具有较好的点精度。

2.2 围护结构的监测

围护墙顶水平位移、沉降的监测。在围护墙顶设置水平位移观测点兼作沉降观测点, 测点采用钢筋桩预埋在桩顶上, 钢筋上刻上十字丝作为点位观测用。对于沉降观测采用精密水准仪, 铟钢尺, 每次测量应采用环形闭合方法或往返闭合方法进行检验和平衡误差, 闭合差应根据不同的监测要求来确定。水平位移监测主要用全站仪, 每次观测时采用正镜倒镜坐标, 取平均值。

桩体的水平位移, 通常采用测斜仪测量, 侧向位移的初始值应取基坑降水之前, 连续三次测量无明显差异之读数的平均值。将围护桩在不同深度上点的水平位移按一定的比例绘制出水平位移随深度变化的曲线。

2.3 周围土体系统的监测

监测内容为围护墙体外侧和内侧主动土压力及被动土压力, 坑外土体水平位移与沉降, 坑内土体的隆起。沿基坑的周围布置土压力监测点, 垂直于基坑的开挖面埋设土压力盒, 位置最好选在同基坑开挖深度相当的坑外土体中。土体系统的水平位移可用围护墙体的位移代替。基坑隆起的检测点则应按基坑的形状和基坑面积均匀布置。

2.4 地下水位的监测

地下水位监测, 首先必须测取水位管口标高, 从而可测得地下水位初始标高。在以后的工作进展中, 可按需要的周期和频率, 测得地下水位和地下各土层标高的每次变化量和累计变化量。对于地下水位沉降的报警值, 应由设计人员根据地质水文条件来确定。

2.5 相邻环境监测

建筑物变形监测包括沉降监测, 水平位移监测和裂缝监测等部分内容。沉降监测、水平位移监测方法同上。路面、管线沉降监测:城市地区的道路与地下管线网是城市的命脉, 其安全与人民生活和国民经济的发展紧密相连, 因此做好它们的监测是非常重要的。在绘制基坑工程环境关系图时能及时了解市政管线的走向、阀门位置等情况, 并标注在环境关系图上。周边道路的过量沉降将导致道路的破坏, 必须监测其在基坑施工过程中的沉降发展情况。

2.6 监测期限和频率

自围护结构施工开始至地下室侧壁回填土完毕, 根据工程工期进行安排, 基坑监测时间与基坑施工保持同步。各监测项目在基坑开挖前测初始值, 此初始值是计算变形量和沉降量的起始值, 观测时应特别认真仔细, 并连续观测两次, 没有发现异常的话取平均值作场地变化较大时, 应提高观测的频率, 间隔时间不超过1 d;当大暴雨或基坑荷载条件改变时应及时监测;当有危险事故征兆时, 应连续进行观测。

3 工程实践

3.1 工程概况

陕西省西安市某基坑采用“挂网喷射混凝土+土钉墙”的支护结构, 经过验算, 可以保证基坑的稳定性。基坑北边为五层住宅楼, 距基坑相当近, 最远处不超过4 m, 在基坑施工过程中, 如果基坑发生大的变形, 必然会对住宅楼产生相当大的影响, 直接影响到住户的人身和财产安全。由于基坑较深, 基坑北侧采用“护坡桩+一层预应力锚杆+一道冠梁”的支护形式, 为保证住宅楼及基坑的安全性, 在基坑施工过程中, 按照设计方案对基坑支护结构、基坑周围的土体和住宅楼进行了全面系统的监测, 尤其把对支护结构的监测作为重中之重, 变形观测点布置在冠梁上, 共设置十个观测点。基准点共设置三个, 由于受场地条件的限制, 三个基准点布置在基坑东侧高层建筑的楼顶。变形监测点和基准点的的具体布置见图1。

3.2 监测结果

开始进行变形监测时, 监测频率为1天/次, 变形基本稳定时为4天/次, 当变形发生突变时, 可适当的增加观测的频率或进行连续的观测以保证基坑的安全性。

在预应力锚杆的施工过程中, 位于基坑两边上的2号和8号两个观测点的位移经历了从平稳到突变。2号点从3月25日开始变形值开始变大, 其中3月26日变化量突增, 日变化量达9.2 mm。我们立即向有关部门进行了汇报, 从现场情况来看, 并没有产生明显的裂缝, 2号点周围的土体也没有发生明显的变形, 到4月2日, 2号点的累积变形量达到17.4mm。从实际情况来看, 2号点没有受到任何扰动, 附近也没有施工, 其变形量不应该发生突变, 后来经仔细察看, 2号观测点遭到人为破坏。由于预应力锚杆的施工和8号点基坑底钻孔灌注桩的施工, 8号点从3月26日累计变化值开始变大, 到4月8日达到5.3 mm, 从4月9日变化量突增, 日变化量达到3.1 mm, 并发现8号点附近有微小裂缝, 此后一直进行跟踪观测, 直到变形稳定, 并不断向项目经理报告监测结果, 在报表时标出不安全的警示标记, 向施工单位提出处理方案。施工单位及时采取了有效的补救措施对8号点进行了加固, 遏制了裂缝的开展和侧壁的位移, 保证了施工的正常进行。到4月18日, 预应力锚杆全部施工完毕, 各观测点的变形值均有所回弹并基本都保持稳定状态, 监测值均没达到预警值。在基坑监测期间, 基坑一直处于施工状态。

4 结 语

我国的深基坑工程的变形监测已取得了丰富的经验, 获得了丰硕的成果, 深基坑工程的变形监测技术设计在具体实施时, 应根据已有的经验和新情况及时调整, 力求获得更大的监测效果。该基坑在施工过程中除2号观测点遭到人为破坏后, 及时发现减少了不必要的经济损失和8号测点超过预警值外, 其余监测项目的监测值均未达到预警值, 基坑是安全稳定的, 该监测方案基本合理, 能解决基坑监测中的特殊问题, 能达到监测的目的。

参考文献

[1]宋建学, 郑仪, 王原嵩.基坑变形监测及预警技术[J].岩土工程学报, 2006, 11 (28) :1889-1891.

[2]郭栋.基坑安全监测与信息快速反馈[J].岩土工程界, 2000, 3 (8) :41-44.

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.

深基坑支护工程变形监测分析 篇7

1 基坑变形种类与问题

1.1 墙体变形

当基坑支撑结构未设立之前, 基坑开挖程度较浅时。不论是柔性或是刚性的墙体, 都会出现墙顶部位移量大的情况。位移呈三角形分布状态, 朝着基坑所在方向产生水平向的的位移。而一旦设置基坑支撑结构之后, 则位移量一般保持不变, 或者朝向基坑外部逐渐移动。这是墙体的水平向变形情况。

由于开挖基坑时, 土体自身重量的释放, 使得墙体出现竖向的变位。即墙体整体上升情况。具相关报道, 某处基坑建设完成后, 其围护墙比预期高度上升了10cm。对于基坑的稳定性来说, 墙体的竖向变形, 上升移动对其造成了不小的负面影响。对于基坑自身的稳定性来说, 墙体的上升, 也对其造成了极大的危害。

1.2 基坑底部变形

一般在基坑开挖深度不大的情况下, 坑底部显现出弹性隆起的现象。基坑底部中心位置出现的隆起情况最为明显。而在基坑较宽, 并且基坑开挖深度较深的情况下, 则会出现塑性隆起的现象。而基坑底部, 也会由中间隆起转变成中间塌陷而四周升高的情况。不过这是相对与普遍的对称形状基坑而言。对于一些长条形的基坑, 由于其宽度较窄, 所以出现的变形情况与浅坑时相同, 即中间变形大, 四周变形小。

1.3 地面沉降

根据以往的施工经验, 在地层土质较软的情况下, 如果墙体入土的深度也比较浅的话, 那么最大位移处, 将显示在墙底部。墙底部的附近边缘会出现地面沉降的情形;而如果土质刚性较大, 并且墙体入土的深度较深的话, 那么, 这时候, 地面沉降所出现的位置, 就不是墙边, 而是在距离墙体一段距离处发生地面沉降。具体距离与位置, 可以通过计算获得。

1.4 基坑损坏

对于基坑的稳定性, 要多加重视。由于一些设计、施工上的疏漏, 对于基坑的稳定性造成破坏性影响。导致基坑损坏。而在实际施工的过程中, 出现基坑损坏的原因一般为:结构稳定性不足、结构刚性差、强度不够。或者, 基坑土质强度不够, 因此造成基坑损坏。

基坑的损坏, 一般情况为:其一, 内支撑不足。其二, 放坡设计过陡, 致使雨水等的侵袭, 造成土体强度、刚度下降。发生基坑滑坡状况。其三, 对柔性围护墙的支撑不够, 致使挡土墙刚性下降, 墙后地面变形。使得基坑的损害对周边的建筑以及地底各种管道造成危害。或者, 挡土墙固定较为牢靠, 可自身强度不够, 在承受较大载荷后, 自身不能支撑而折断。

2 深基坑支护变形的监测准备

对于不同深度, 不同支护结构基坑。要根据其不同的周边环境与设计方案所要求的标准进行监测。

2.1 基准点布设

在不受施工影响的稳定区域内, 使用浇筑混凝土的方法, 设置4到6个观测墩;使用深埋钢管水准基点标识的方法, 布置4个基准点。保证基准点位置稳定, 可以长期保存, 以及满足定期复测的使用要求。基准点标志埋入15天以上, 等待其稳定后, 可以开始观测。

2.2 变形监测点布设

(1) 地表沉降观测点, 在基坑周边约35米处, 设置监测线。每条监测线上布置2至5个监测点。

(2) 边坡坡顶位移与沉降监测点。沿着基坑边缘, 布置基坑边坡顶部的水平垂直观测点。基坑每处边缘的两端以及中点为最佳布置处。每两个监测点之间, 距离20m之内为宜。在观测点处设置标志。

(3) 边坡深层水平位移监测。在避开土钉的前提下, 将测斜管布置在基坑边坡顶部。所布置处平面应小于50m

2.3 监测要求

在基坑土方施工开挖之前, 对水平与垂直位置的初始值进行每天至少两次的测定。在施工开挖过程里, 也要保证每天一次的监测频率。

3 深基坑支护变形施测方法

3.1 水平垂直位移监测

设置两端点A、B于基坑两端不动位置处。并对其位置是否变动定期检查。沿着基坑边缘方向上, 选取具有代表性的位置设立多处观测点。保证受测环境与实际使用环境大致符合。

确定无误后, 采用测量机器人进行测量。

3.2 深层水平位移监测

在基坑开挖半个月之前, 埋入测斜管。保证管内有四个导管互相垂直, 并且与基坑边线也相垂直。保证测斜管不会发生断裂、扭曲、上浮等现象。在监测过程中, 通过测斜仪在导槽内的滑动, 对所在位置测斜管的倾斜度进行监测。设倾斜度为θi则分段长度位置偏差△d为:

3.3 沉降监测

在道路周边设置道钉或者钢筋并将其清晰标志出来, 以此测量施工处附近道路路面的沉降;在周边建筑物的长边中点处以及大转角处布置监测点, 对周边建筑的沉降进行监测;在立柱顶部布置监测点, 使用水准仪对立柱顶部的沉降数值进行监测。对监测出的两组数据进行比对即可。

3.4 支撑轴力监测

在被测断面的主支撑筋上焊接振弦式应力计。通过应力计所测数据即可对断面位置处, 主筋上的受力Pz进行分析。设混凝土的支撑轴力为Pg的话。可得到如下关系:

其中:S为支撑的截面积;

Ec—混凝土弹性模量;

Eg—钢筋弹性模量;

Egh—支撑混凝土的弹性模量 (折算弹性模量) ;

Ag1—钢筋混凝土断面的全部主筋 (钢筋) 截面积之和;

Ag2—单根钢筋的截面积;

4 基坑监护变形预警

由于基坑监测与基坑施工同步进行, 为了保证基坑施工安全, 对于基坑位移变形的预警也同样重要

(1) 当监测到坡顶在68小时之内, 以大于每秒3毫米的速度连续水平位移。即达到预警值。

(2) 当监测到的基坑外水位, 以大于每天500毫米的速度下降了200毫米时, 即达到预警值。

(3) 当周围建筑物以1mm/m的沉降率, 连续下降68小时以上, 并其沉降超过了其自身宽度的1%时, 即达到预警值。

(4) 当自来水管道以每天3毫米的速率, 水平或者沉降20毫米以上的位移量, 即达到预警标准。

(5) 当天然气管道以每天2毫米的速率, 水平或者沉降20毫米以上的位移量, 即达到预警标准。

5 总结

随着各种工程的不断增多, 深基坑结构的深度也越来越深。设计方案、环境条件、施工难度等多方面限制, 致使深基坑的施工逐渐复杂化。对深基坑工程中出现的支护变形进行监测显得尤为重要。而变形监测也逐渐成为施工过程中所必须的组成部分。通过对深基坑支护工程的变形原因, 以及变形机理进行分析, 可以更好的配合变形监测, 与防止变形出现。对解决基坑的支撑, 保证地下工程的施工质量, 加强工程质量安全的管理, 防止出现安全事故等具有重要的参考价值。

摘要：为了保证深基坑支护工程的变形监测数据的准确性, 提高工程质量与施工安全。在深基坑工程的施工条件与施工环境日益复杂的情况下, 对施工监测的内容、监测方法、监测要求等展开分析。对深基坑支护工程的变形机理进行探讨。确保深基坑工程的安全可靠, 以及周边建筑物的安全稳定。

关键词：深基坑,支护,变

参考文献

[1]唐兴华.分析深基坑支护工程开挖变形[J].建材与装饰旬刊, 2011, (4) :153-154.

[2]王花彬, 王文才.某深基坑工程支护监测分析[J].科技致富向导, 2011, (27) :230-230.

某深基坑工程变形控制数值分析 篇8

基坑工程是集岩土工程和结构工程等专业于一体的系统工程, 涉及土方开挖、支护、防水、降水、监测和信息化施工等作为一个系统。位于城市中心区的基坑, 周围遍布交通要道、已建建筑或管线等各种构筑物, 基坑的开挖不仅受到周边道路、建筑、管线等的限制, 施工过程还需要保护其周边道路、建筑、管线等的安全使用。因此城市中心区的基坑, 在土方开挖前进行模拟分析, 计算其支护条件与变形数值显得尤为重要。本文以某工程为例, 基于FLAC3D数值分析软件, 进行了施工全过程中土体水平、竖向位移, 支护桩位移, 支撑轴力的数值模拟计算, 并与实际开挖检测结果进行对比。

1工程概况

该工程地上18层, 设3层地下室, 基坑四周均紧贴用地红线。基坑周边大量的电缆沟、污水管等, 最近的市政设施距基坑边仅1.6 m。深基坑开挖深度为14.50 m。采用一排钻孔灌注桩结合二道钢筋混凝土内支撑的围护形式, 支撑平面布置如图1所示。

2模型建立与分析

基坑的几何形状近似于长方形。为方便分析, 将基坑简化为长方形。建立的模型包括工程土体、支护桩、内支撑以及周边环境设施等。建模的基坑尺寸为124×66 m, 计算模型范围在基坑尺寸的基础上向外扩展3倍的基坑开挖深度。由于工程所在地的基岩埋深较浅, 所以在深度方向上取60 m。选取最不利的长边的中部进行建模分析。土体采用摩尔-库伦Mohr-Column本构模型, 围护桩和内支撑采用梁单元。有限元模型的边界条件为:上部地表为自由边界, 沿x轴方向的两个侧面约束模型的水平方向位移, 模型的底边界约束模型的竖向位移。岩土参数参照本工程岩土工程勘察报告、邻近工程的经验和有关资料。土的重度取有效重度, 简化后的土体和结构参数见表1～2, 计算分析步骤与工况划分见表3。模型计算简图如图2, 建成后的模型如图3。

以工况五为例, 施工地下室负3层顶板, 拆除第2层内支撑, 基坑长边中部土体最大水平位移约35.3 mm。土体竖向位移最大沉降量为21 mm。第一道支撑轴力为261 t, 支护桩最大水平位移约为27 mm。

3分析结果与现场实测值比较

3.1支护结构最大水平位移

实测结果长边中部支护桩顶位移为最大。根据结果可以看出, 数值模拟结果和实测结果从趋势上和数值一致, 即开挖阶段支护结构位移增长较快, 自从地下室底板施工以后, 位移变化较小。

3.2内支撑轴力

由图可见, 数值模拟结果和监测值吻合的较好, 对于第一道支撑, 随着各工况的进展, 监测结果和数值分析表明, 支撑轴力都在不断增大。对于第二道支撑, 由于地下室底板的施工, 使第二道支撑轴力减小。

4结论

数值分析得到的桩顶部位移与长边中部支撑轴力与实测结果基本吻合, 分布规律基本一致, 验证了该数值分析模型可以较为准确地模拟基坑在施工全过程中的受力情况。有利于基坑工程进行更合理的设计和更有效的监测。

参考文献

[1]谢康和, 周健.岩土工程有限元分析理论与应用[M].北京:科学技术出版社, 2002.

[2]余建霖, 黄晓南.基坑工程变形性状研究[J].土木工程学报, 2002, 35 (8) :86-90.

[3]杨宝珠, 仲晓梅.基于FLAC-3D的深基坑开挖过程数值分析[J].河北工程大学学报:自然科学版, 2004 (3) :15-18.