深基坑变形监测体系

深基坑变形监测体系（通用7篇）

深基坑变形监测体系 篇1

随着城市建设的逐步发展, 城市用地越来越紧张, 因此, 基坑的深度越挖越深, 以满足或缓解用地的紧张, 但是进而带来的是基坑支护难度的增加[1]。深基坑支护工程作为国家规定的、具有较大危险性的工程之一, 施工技术复杂, 施工不确定因素较多, 安全隐患较多, 风险性大[2,3]。考虑各种不利因素, 应在基坑施工过程中建立安全监测预警系统。

本文以某深基坑工程为例, 针对工程特点及实际情况, 制定基坑安全施工监测方案。通过对其桩锚支护体系组成部分的锚杆轴力、支护结构的变形及周边建筑物沉降等进行施工全过程的动态监测, 了解其变化规律及变形特性, 及时反馈监测信息, 安全施工。

1 工程概况

某项目共三栋建筑, 均为高层建筑。其中, A楼建筑高度74 m, 共15层, 为框架—剪力墙结构;B, C楼分居A楼东西两旁, 建筑高度均为38.8 m, 共8层, 为框架结构。三栋建筑共用连体的3层地下室, 地下建筑面积约45 000 m2。基坑总面积约15 700 m2, 支护总长度约567 m, 开挖深度14.0 m~15.2 m。

基坑西侧紧靠城市市政道路, 其下埋设有城市市政电缆、电信及排水管道等;南侧紧靠城市规划道路, 该规划道路另一旁为某工业用房;东侧为他方建设空置地;北侧为该项目二期开发用地, 可作为施工临时用地。

2 地质条件

拟建场地位于广州市番禺区, 属于珠江三角洲冲积平原腹地, 原始地貌为剥蚀残丘, 经填土整平后整个地块总体上比较平坦。根据前期的工程地质详细勘察报告, 基坑开挖范围内各土层的物理力学性能指标见表1。

3 基坑支护设计

该基坑开挖深度为14.0 m~15.2 m, 属于深基坑工程, 考虑到支护结构变形过大会对基坑自身、周边建筑物、地下管线及地下室结构施工等影响较大, 确定基坑安全设计等级为一级, 取γ0=1.1。

综合考虑各种不利影响因素, 结合基坑工程实际情况, 确定本基坑支护采用东、南、西三侧旋挖钻孔灌注桩+预应力锚索结合放坡及北侧多级放坡+挂网喷锚的支护形式, 南侧及北侧局部考虑到地下水较丰富, 采用搅拌止水桩。支护桩直径800 mm, 间距1 300 mm, 桩间挂网喷锚 (100 mm厚) 止水;搅拌桩直径800 mm, 间距600 mm。一桩一锚, 设2道或3道锚索, 锚索直径150 mm, 采用4根фs15.2钢绞线, 桩锚支护体系如图1所示。

4 基坑监测方案

4.1 基坑监测内容

为了能够在基坑开挖及地下室施工期间, 准确地反映出桩锚支护体系、周边建筑物等变形发展情况, 确保基坑及周边建筑物的安全, 根据基坑开挖深度、支护结构特点及所处周边环境条件, 并按照相关技术规程[4], 对该深基坑工程进行安全监测, 建立预警预报系统。本基坑按一级基坑进行监测, 主要监测项目和监测控制指标见表2, 监测点布置如图2所示。

4.2 基坑监测周期及频率

基坑监测从基坑土方开挖时开始至地下室回填至±0.000时结束, 并进行全过程动态监测。各监测项在基坑施工前应测得稳定的初始值, 且观测次数不应少于2次。一般基坑正常开挖期间, 每2 d~3 d观测1次, 当土方开挖至基坑底10 d内, 每1 d观测1次。地下室施工期间, 每3 d~5 d观测1次。

5 监测结果分析

考虑到基坑工程、地下室工程等施工过程长, 监测点多, 数据量大, 限于篇幅, 数据采集从第一次监测开始至垫层混凝土浇筑后一个月内。

5.1 周边建筑物沉降分析

由图3可以看出, 0 d~10 d期间, 该曲线呈近似水平状, 说明此阶段基坑开挖施工对周边建筑物的影响很小;10 d~90 d期间内, 曲线呈不断下降的趋势, 说明此阶段随着土方开挖的不断加快, 导致支护结构和基坑外侧土体变形增大, 从而引起周边建筑物沉降加快, 其累计最大沉降量已达到6.1 mm, 但仍未超过累计报警值30 mm, 说明周边建筑物沉降仍在安全可控范围内。从90 d后, 随着土方开挖结束及垫层混凝土浇筑完成, 该沉降曲线呈现出先缓慢上升后接近水平的趋势, 说明此后周边建筑物的沉降慢慢趋于稳定。

5.2 桩顶水平位移分析

从图4可以看出, 0 d~10 d期间, 位移曲线变化趋势不明显, 近似水平, 说明前期土方开挖对桩顶水平位移影响较小;10 d~100 d期间, 位移曲线快速上升, 说明随着土方开挖的不断进行, 使得基坑外侧土压力不断释放, 支护桩变形不断增大, 从而导致桩顶水平位移不断变大;100 d以后, 位移曲线变化开始逐渐变缓, 接近水平, 说明此后桩顶位移变化趋于稳定。总体上说, 累计最大位移发生在WY10监测点, 约为13.4 mm, 未超过累计报警值30 mm, 说明桩顶水平位移变形在安全可控范围内。

5.3 深层水平位移分析

从图5a) 曲线可知, 桩体侧向位移始终向基坑内侧发展, 开挖前期, 前后两条曲线变化明显, 说明前期支护桩侧向变形增大明显, 主要原因是土方开挖过大而基坑外侧土压力快速释放导致的。开挖后期, 前后两条曲线变化不明显或基本趋于重合, 说明后期桩体侧向变形慢慢趋于稳定。

图5b) 为侧向位移最大时, CX1~CX4桩体侧向位移分布曲线。由图5b) 可知, 各支护桩侧向位移变化曲线大致相同, 侧向位移沿着基坑深度逐渐减小, 最大值基本都在桩顶冠梁附近处, 而桩底位移接近于零, 桩体变形类似于悬臂梁结构。所有支护桩累计最大侧向位移发生于CX3, 为14.2 mm, 约位于埋深0.5 m处, 但未超过累计报警值30 mm, 说明支护桩侧向变形在安全可控范围内, 基坑稳定, 安全可靠。

5.4 预应力锚索拉力分析

由图6可以看出, 第一排预应力锚索锁定后, 测得的锚索拉力较小, 在外界条件变化不大的情况下是稳定的。而一段时间后, 锚索拉力值突然增加, 然后下降, 最后慢慢趋于稳定, 说明土方在开挖过程中, 由于开挖的不连续性, 使得支护结构与土体反复作用, 导致锚索拉力不断变化。整个开挖过程中, 第一道锚索最大拉力值为218 k N, 发生在MS3处, 未超过报警值, 说明第一排锚索内力变化在安全可控范围内。

由图7可以看出, 曲线刚开始变化不明显, 说明第二排预应力锚索锁定后, 土方开挖对其影响不大, 锚索拉力变化较小。而之后曲线开始出现小幅变化, 说明第二排锚索下部土体的反复开挖对锚索轴力有影响, 但影响不大, 后期曲线又渐渐趋于稳定。整体上说, 第二排锚索轴力变化不剧烈, 说明从张拉锁定直到垫层混凝土浇筑完成后, 拉力值一直比较稳定。

6 结语

1) 深基坑工程是一项综合性很强的系统工程, 其施工过程既要保证自身的安全及稳定, 又要减少对周边建筑物、地下管线等的影响, 最终保证地下室工程顺利施工及土方回填, 所以深基坑工程安全监测显得尤为重要。

2) 通过对监测数据分析, 表明在基坑开挖过程中, 支护桩的桩顶水平位移、周边建筑物沉降等均呈现为开挖前期变化不明显、开挖中期快速增加、开挖后期趋于稳定的变化规律。

3) 桩体侧向位移随着开挖的进行不断增大, 但开挖后期又慢慢趋于稳定。侧向位移沿基坑深度分布基本类似于悬臂梁结构;锚索轴力在基坑开挖前期变化较大, 之后逐渐趋于稳定。

4) 通过对监测数据的分析, 可以看出各监测项目累计最大变形值均未超过报警值, 表明该深基坑工程桩锚支护设计方案是合理的, 基坑稳定, 安全可靠, 基本满足了施工要求。

摘要：以某桩锚支护深基坑工程为例, 通过对支护结构位移、周边建筑物沉降及锚索拉力等监测数据分析, 探讨了各监测项的变化规律, 监测结果表明各监测项累计最大值均未超过报警值, 说明该基坑支护设计方案合理可行, 可基本满足设计及施工要求。

关键词：深基坑,变形监测,锚索,水平位移

参考文献

[1]许贵生, 柳茵.桩锚支护结构在深基坑中的应用分析[J].山西建筑, 2014, 40 (4) :65-67.

[2]孙凤江, 段浩.深基坑监测的目的及项目和方法[J].山西建筑, 2010, 36 (27) :116-118.

[3]王海飙, 杨海旭, 张华.深基坑工程施工安全监测与预警[J].建筑技术, 2010, 41 (3) :257-260.

[4]JGJ 120-2012, 建筑基坑支护技术规程[S].

深基坑变形监测方法 篇2

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.

深基坑变形监测及变形规律的分析 篇3

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.

深基坑支护工程变形监测分析 篇4

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.

深基坑变形和受力监测技术的应用 篇5

关键词：深基坑,变形观测,受力监测,测试系统

1 工程概况

产品仓是一个条形槽仓，由地下返煤暗道和四个落煤筒构成，其断面呈“V”字形。槽仓顶面设计标高为1 216.0 m，地道底面设计标高为1 190.5 m，总深度为25.5 m。从产品仓周围地形来看，其南侧地面标高介于1 211.0 m～1 217.0 m，北侧地面标高介于1 208.0 m～1 209.0 m。因此，相对自然地面，产品仓南侧填方高度为0 m～5 m，挖深为20.5 m～26.5 m;产品仓北侧填方高度为7 m～8 m，挖深为17.5 m～18.5 m。

2 现场监测主要内容

2.1 地表及墙体变形监测

监测基坑开挖过程中基坑周边、垂直于轴线方向位置地表、基坑土钉墙和加筋土墙体的变形。

2.2 土钉及土钉墙体受力监测

包括土钉抗拔力，土钉内力、土钉总荷载，土钉墙面结构后土压力监测。

2.3 加筋及加筋土墙体受力监测

包括加筋材料受力监测，加筋土墙面结构后土压力监测。

3 技术要求

1)形成全过程监测系统。从施工起直到工程完成后运营1年内全过程的监测系统;

2)形成实时、自动监测系统。除变形量外所有待测量均集中由计算机系统实时采集与处理;

3)形成实时信息反馈系统。通过分析软件与实测值，及时提供工程的基本信息和安全度。

通过现场实时监测，切实掌握能基本反映深基坑施工过程整体性状信息的实测值，了解深基坑在各施工阶段的力学状态和基坑开挖对周围环境的影响及基坑支护的效果，并利用这些实测值，对土性参数进行动态反映，判断现有设计、施工方案的合理性以及深基坑工程所处的状态和发展趋势，不断改进工程设计，修正施工工艺和技术参数。

4 基坑地表及墙体变形监测

4.1 地表沉降变形监测

1)基准点设置。

采用DS05精密水准仪，按三等变形测量等级要求的方法，在产品仓场地附近200 m外设置4个基准点。测量基点埋设采用混凝土浇筑，其结构示意图见图1。

2)地表沉降观测点布置及观测要求测点断面及测点布置按施工图实施。观测点布置在基坑边外1 m，每测点间距为25 m。变形量测工作在基坑每层开挖完成后立即测量;停止开挖期间每天测量1次。

3)观测持续时间。

至加筋土开始施工时停止观测。

4.2 土钉(锚杆)位移监测

1)土钉水平位移基准点设置。

水平位移的监测网采用独立坐标系统，并进行一次布网，控制点采用有强制归心装置的观测墩，照准标志采用强制对中装置的标牌。可以与地表沉降基准点同点同号。主要技术要求按测量规范三等水平位移监测网的要求进行。

2)土钉位移监测仪器与设备。

采用2″以上级全站仪，采用极坐标法测定。3)观测点布置。

观测点材料采用∮12圆钢，端部露出混凝土面层5 cm。测点断面布置按施工图设计实施。位移观测点设置于土钉头部位，每隔一层布置一个观测点。

4)观测要求。

每层开挖完成后立即测量;停止开挖期间每天测量1次。

5)观测持续时间。

至产品仓交工时停止观测。

4.3 加筋土位移监测

1)加筋土墙面位移监测观测点规格和土钉位移观测点相同。

2)加筋土墙面变形监测仪器与设备，采用2″以上级全站仪，采用极坐标法测定。

3)观测点布置。

测点断面布置按施工图设计实施。位移观测点竖向每隔2 m布置一个观测点。

4)观测要求。

加筋土施工期间每天测量1次，加筋土施工完成后每3 d测量1次。

5)观测持续时间。

至产品仓交工时停止观测。

5 土钉及土钉墙体受力监测

5.1 土钉抗拔力测试

土钉抗拔力测试实施细则:

测试位置:南侧边坡(8)—(8)测试断面;从第6层起布置5个抗拔试验土钉，分别为第6层土钉、第8层土钉、第11层土钉、第13层土钉、第15层土钉;长度分别为15 m,15 m,20 m,20 m,20 m，共试验5根土钉。试验土钉要求在孔口附近有不小于1 m的非粘结段。

土钉承载力测试系统由液压源、专用测力计、反力装置和特制位移计等组成。

土钉施工完成后，砂浆达到设计强度的70%以上方可进行试验。土钉抗拔力试验按规程实施。

依据采集数据，获得不同深度的土钉的抗拔承载力，综合分析边坡的稳定和安全，提交书面报告。最后，应根据试验得出的极限荷载，可算出界面粘结强度的实测值。这一试验平均值应大于设计计算所用标准值的1.25倍，否则应进行反馈修改设计。

资料整理:及时对观测数据进行分析整理，提交抗拔试验曲线及抗拔极限承载力。

5.2 土钉内力及总荷载监测

设计采用自制土钉应力、应变和荷载监测系统实施土钉受力的监测监控。主要测试土钉全长应力、应变，以及土钉总荷载。

从土钉墙施工起，每天测量1次土钉的受力，待土方开挖全部完成后测量间隔时间应设置为3 d，直至产品仓投产后1年停止监测。

当监测数据达到报警范围，或遇到特殊情况，如暴雨等恶劣天气以及其他意外工程事件，适当加密观测，直至24 h不间断的跟踪监测。

5.3 土钉墙后土压力监测

采用高精度土压力传感器、自动监测单元等构成的监测系统监测土钉墙后土压力。

从土钉墙施工起，每天测量1次土钉墙后的土压力，土方开挖全部完成后测量间隔时间设置为3 d，直至产品仓投产后1年停止监测。

6 加筋及加筋土墙体受力监测

6.1 加筋材料受力监测

加筋材料受力监测测点断面布置位于基坑四个边的中间，和土钉内力测试断面位于同一断面，在土钉墙的上部。

加筋土施工期间每天测量1次，加筋土施工完成后每3 d测量1次，直至产品仓投产后1年停止监测。

6.2 加筋土墙墙后土压力监测

采用高精度土压力传感器、自动监测单元等构成的监测系统监测加筋土墙后土压力。

在加筋带内力测点附近的墙后埋设高精度土压力传感器;4个断面共布置33个土压力测点。

从加筋土墙施工起，每天测量1次墙后土压力，加筋土施工全部完成后测量间隔时间设置为3 d，直至产品仓投产后1年停止监测。

7 现场监测系统调试及建立

7.1 现场监测系统组成

现场监测系统主要包括各类应力、应变、位移等测试传感器、数据采集仪器、数据传输设备以及信号电缆、计算机、专用测试软件等等。

现场监测系统随工程施工进度分项实施、同步完成，系统调试运转正常后，及时反馈监测原始数据信息和分析、评价结果。

7.2 测试信号的传输

每个监测断面在边坡墙体中布置一趟集中测试电缆并打入墙体予以保护，每类传感器的测试电缆均连接到集中电缆;各监测断面的集中电缆再在基坑外通过布设在电缆沟槽中的总电缆引导至专用测试室。

各子测试系统集成为总系统后，将形成远程传输网络，实现远程、长期、实时、自动监测。

7.3 监测点的保护

1)各监测点仪器设备安装埋设好后应立刻做好相应的标记，加强测点的保护工作，并提醒施工人员引起注意。

2)在基坑开挖阶段，测点如有意外的损坏及时采取有效的补救措施。

3)特别加强对沉降点、位移点、土钉内力、桩基内力、土压力等监测点的保护工作。确保监测点成活率在90%以上，力争达到100%。

7.4 精度估算

1)水准高程测量误差不大于0.5 mm。

2)土钉墙水平位移误差不大于0.5 mm。

3)加筋土墙水平位移测量误差不大于1 mm。

4)土钉内力、加筋带内力、桩身应力的测量误差均不应大于1%F×S。

5)土压力测量误差不大于1%F×S。

8 结语

对于本基坑工程，在施工过程中，通过动态监测分析，了解产品仓基坑的稳定状况，定量评价其在施工过程中的时空效应及安全状况，是检验理论预测的正确性、设计的可靠性和发展新的设计理论的重要手段，又是及时指导施工、避免工程事故发生的必要措施，同时还可以作为构筑物长期安全运营的重要保障。

成都地铁某深基坑变形监测分析 篇6

近年来, 轨道交通建设规模空前, 而轨道交通的车站或部分区间以明挖工法为主, 利用大量的围护桩作为基坑支护结构之一, 大部分地铁车站基坑属深基坑, 在施工过程中, 基坑变形监测主要以围护桩变形监测为主, 通过围护桩的变形监测数据分析, 可以判断目前基坑施工的安全情况, 如何快速、高精度的获得变形监测数据至关重要, 本文利用激光位移计进行基坑变形监测, 并配合高精度激光对准装置, 该装置具有快速、精度高、施工干扰少等特点, 通过变形监测的数据对比分析为深基坑安全施工提供技术支撑。

1 工程概况

成都地铁某车站基坑主体总长140 m, 为地下三层双柱三跨框架结构, 标准宽度21.6 m, 基坑深度约为24.39 m, 基坑共设计四道钢支撑 (钢支撑采用609, t=16 mm钢管支撑, 标准段水平间距为3 m) 。采用明挖顺筑法施工, 基坑围护结构采用1 200钻孔 (旋挖) 桩, 基坑安全等级为一级, 主要支护形式为:旋挖桩+钢支撑+桩间喷锚。本车站位于岷江水系Ⅲ级阶, 场地土主要由第四系全新统人工填土层 (Q4ml) , 第四系中下更新统冰水沉积层 (Q1fgl+2) 及白垩系上统灌口组 (K2g) 基岩组成。

本车站位置, 主要地层为填土、粘性土及泥岩层, 其中粘性土为不透水层。车站范围存在的特殊岩土为人工填筑土、膨胀土、膨胀岩、风化岩。

2 某深基坑变形监测对比分析

2.1 激光位移计

利用激光位移计量测基坑工程内两点之间位移变化 (俗称净空收敛量测) , 量测结果可以评价岩土工程围岩稳定程度, 为工程安全提供可靠信息。

激光位移计是利用激光测距原理 (无尺) , 并配合高精度激光对准装置, 满足快速量测、精度高、施工干扰少的特点。它由激光测距模块、高精度对准装置和目标靶三部分组成, 其中激光测距模块为核心部件, 防止量测时抖动问题, 需要配置线控量测按钮;高精度对准装置需满足水平角和竖直角微调功能, 以便激光对准目标靶中心点;目标靶需标明刻线, 以便每次照准 (如图1所示) 。

2.2 监测分析

下面以激光位移计在成都地铁某车站基坑应用为例, 对变形监测数据进行对比分析。针对车站的情况编制了专项监测方案, 明确了对桩顶水平位移 (收敛) 监测采用激光位移计。

1) 测点埋设。测点埋设示意图见图2。

2) 测试情况。a.桩体水平位移 (测斜) 测试情况。桩体水平位移 (测斜) 测试数据表明, CX5号桩顶部 (1 m) 位置向基坑内累计变化6.49 mm, CX6号桩顶部 (1 m) 位置向基坑内累计变化7.66 mm (见图3) 。b.桩顶水平位移 (收敛) 测试情况。桩顶水平位移 (收敛) 测试数据表明, 与CX5号和CX6号桩体测斜对应位置的ZD5桩顶水平位移 (收敛) 向基坑内累计变化13.17 mm (见图4) 。c.支撑轴力测试数据。支撑轴力测试数据表明, 与CX5号、CX6号桩体测斜和ZD5桩顶收敛对应第一道钢支撑轴力计ZC-1-5的轴力基本维持在600 k N左右 (见图5) 。

3) 测试分析。测试情况表明, 基坑在开挖状态下有一定的变形, 三种测试项目的测试数据所反映的位移变形趋势一致, 且基本吻合, 因测试手段的区别, 存在一定的误差。详细对比见表1。

2.3 建议

1) 利用激光位移计进行桩顶水平位移 (收敛) 监测可行, 且受施工干扰小, 工作效率有很大的提高, 可以为施工快速决策提供依据。

2) 建议基坑及时支护、快速封闭, 监测单位加密测试频率, 随着开挖的进度, 密切关注基坑的变形, 及时分析和反馈, 根据监测结果动态调整支护参数和施工工序。

3 结语

深基坑属地下工程, 施工风险较大, 监测数据的分析反馈很重要, 通过激光位移计快速准确获取基坑的变形监测数据并进行对比分析反馈, 了解基坑变形情况和发展趋势, 可为基坑的安全施工提供参考和建议。

摘要：以激光位移计在成都地铁某车站基坑的应用为例, 对该深基坑变形监测情况进行了对比分析, 得到了深基坑的变形情况及其发展趋势, 为深基坑的安全施工提供了合理有效的参考依据。

关键词：深基坑,激光位移计,变形情况,监测

参考文献

[1]王建宇.隧道工程监测和信息化设计原理[M].北京:中国铁道出版社, 1990.

[2]金淮.城市轨道交通工程监测理论与技术实践[M].北京:中国建筑工业出版社, 2014.

[3]刘艳.深基坑监测技术及进展[J].山西建筑, 2007, 33 (32) :117-118.

某市区深基坑工程变形监测与分析 篇7

关键词：深基坑,监测,水平位移,测斜,沉降,报警值

1 工程概况

本工程位于江苏省宿迁市老城区, 地处幸福路东侧与黄运中路交汇区。工程由地上25层, 地下3层的两幢大楼和一幢地上5层, 地下3层的裙楼组成。整个场区长约120m, 宽约53 m, 总占地面积约为6 400 m2。基础采用钻孔灌注桩。

1.1 场地工程地质条件与基坑支护

根据工程地质勘查报告, 在基坑开挖影响深度范围内的地基土层分布依次如下: (1) 杂填土; (2) 素填土:松散饱和, 无层理, 流塑, 高压缩性; (3) 黏土:坚硬、局部硬塑, 无摇震反应, 中~低压缩性, 分布稳定; (4) 粉质黏土混砂:坚硬, 局部硬塑, 土质部均匀, 分布稳定, 无摇震反应, 韧性中等; (5) 黏土混砂:坚硬, 局部硬塑, 土质不均匀, 分布稳定, 无摇震反应, 干强度中等, 中~低压缩性。

根据勘探揭示的地层结构, 场地内地下水类型为潜水。主要赋存于 (1) 、 (2) 层填土内。第 (3) 层为微透水层, 第 (4) 、 (5) 层为隔水层。赋存于 (1) 、 (2) 层中的地下水主要受城市生活污水渗入及大气降水渗透补给, 排泄方式主要以蒸发和侧向径流为主。地基各土层的主要物理力学指标见表1所示。

注:以上参数均由勘察报告提供, 括号内数值为经验值。

结合本工程的地理位置条件、土质条件、开挖深度和周围条件综合考虑, 最终采用大直径钻孔灌注桩作为挡土结构、水泥搅拌桩形成止水帷幕、在基坑内设置两层钢筋混凝土内支撑并加一道锚杆的支护方案。

2 基坑周围环境分析及监测点布置

基坑四周环境情况为:西邻幸福路, 基坑开挖边线距离主要城市道路幸福路大约10 m, 东邻东大街, 约为2.2~6.5 m。基坑西侧及南侧黄运中路地下分布有自来水管道以及电缆, 最近处大约1.00 m。基坑北侧场地较为开阔。基坑平面如图1所示。

从基坑周围环境条件、开挖深度和地质条件分析, 可得以下几个结论:

1) 开挖深度比较深, 基坑大面积开挖深度达到10.2~12.9 m, 按建设部基坑规定[1]的规定, 基坑安全等级为一级, 重要性系数取1.1。

2) 基坑平面尺寸比较大, 整个基坑周长约为320 m, 基本上成狭长型, 东西方向短边长度约54 m, 南北方向长边则达127 m, 若分段施工, 基坑的空间效应比较显著, 对基坑的稳定和变形控制比较有利, 而且有利于布置常规内支撑体系。

3) 受用地红线和施工场地的制约, 沿基坑周边大面积大范围卸土放坡的条件不具备。

4) 从周围环境来看, 西侧的幸福路在影响范围之外, 且为城市内部道路, 开挖一般不会对其产生不利影响;但西侧和南侧有自来水管道和电缆要重点保护。

5) 基坑开挖影响范围内的土层透水性不大, 对基坑地下水的控制比较有利。

在基坑圈梁上布设水平位移监测点26个 (编号SP1-SP26) , 在基坑围护桩内埋设PVC测斜管10根 (编号CX1-CX10) , 在基坑周边的道路和建筑物上布设沉降监测点13个 (编号CJ1-CJ13) 。

分析可知, 支护方案的设计除了要保证基坑自身的稳定外, 还应严格控制基坑变形以保证道路和管线的正常运行。

3 基坑监测与分析

3.1 深层土体位移监测

测斜主要是测量基坑支护结构及基坑周围土体的分层倾斜。这种倾斜主要体现在垂直于基坑边的方向, 所以测斜管埋设时应使一组导槽朝向基坑方向。支护结构及土体侧向变形监测采用XBHV-4滑动式测斜仪型, 当支护结构及土体发生位移时, 测斜管也随之变形并发生倾斜变化, 将探头在测斜管内自下而上以0.5 m逐段滑动量测, 就可获得每测段的倾斜角及水平位移增量, 通过计算就可得到任意深度的水平位移。

将初始测量的基础位移数据作为基准值, 绘制各测斜孔不同观测日期“深度-累计位移量”曲线图。选取CX8为例, 如图2所示。

由绘制的深度-累计位移量曲线可分析出某一测孔位移发展情况。如图2的CX8号孔, 自下而上位移基本同步, 在3个月的观测周期内最大位移量达到30 mm, 仍小于报警值。但对于某些测孔, 随着开挖深度的增加, 位移不断加大或者位移突变厉害, 应引起重视。当桩顶部土体位移不超过2~3 cm且增长缓慢时, 一般不必采取进一步支撑或加固措施。但位移增长较快, 如连续几天达2.5~5.5mm/d, 这说明位移发生突变, 必须发出警告, 并及时采取措施, 控制险情。

3.2 圈梁水平位移监测

在基坑附近稳固楼房上布设3个后视点, 采用徕卡TPS1202+型全站仪按边角后方交会法测得测站的坐标, 按极坐标法对每个圈梁水平位移监测点进行三维坐标测量, 盘左盘右若在限差要求内取平均读数作为最后该点的坐标值。在不同的测量周期中, 仪器安置在同一位置上, 以削弱系统误差的影响和比较测站点的位移。选取SP20为例, 选取每间隔7 d作为一制表周期。如图3所示。

由绘制的时间-水平位移量曲线可分析出基坑在开挖的前4周位移变化幅度较小, 但随着基坑开挖深度的增加, 在第4周到第6周位移变化速率加快, 但随后两周稳定, 在第9周以后基本稳定。这些观测成果对于指导基坑安全开挖有着重要的预警作用。

3.3 临近基坑道路与建筑物沉降监测

在本工程中, 临近基坑的道路和房屋均未出现超过报警值的沉降, 但CJ7、CJ8号点沉降略大, 结合实际情况分析地表沉降的因素主要有: (1) 地下水位的下降引起土的固结沉降; (2) 支护墙体的位移引起周围地表的凹陷。随着开挖深度的增加, 地表下沉量增大, 开挖接近底部至浇筑垫层前地表下沉速率较大, 在完成底板浇筑后, 沉降减小并逐渐趋于稳定。

4 结论

本工程的施工实践表明, 各支护结构位移及变形、周围沉降等实测数据均在规范的要求以内。说明在土质较差、基坑控制变形要求较高 (变形控制设计较高) 和周围场地施工不利的条件下, 采用密排的钻孔灌注桩作为挡土结构, 设置两层钢筋混凝土内支撑, 并加上一道锚杆的设计是切实可行的, 并可以有效地控制基坑上部的变形, 既确保了基坑和周边管线、道路等的安全, 又最大程度地节约了成本, 从而为类似工程提供参考。

结合观测数据, 基坑开挖会引起较大的土体侧移、水平位移和沉降, 且土体变形不可完全恢复。施工中应尽量减少土体开挖后的暴露时间, 尽量减少基坑周边的建筑器材等荷载堆放, 在观测过程中, 施工单位等应严格保证点位的安全, 以免在观测中点位破坏。基坑开挖到底后, 应及时浇筑垫层和混凝土底板, 降低基坑开挖卸荷引起的位移。基坑监测中应充分考虑坑内降水和止水帷幕对基坑变形的影响。希望本工程的经验对类似工程提供参考借鉴。

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参考文献

[1]JGJ120-99建筑基坑支护技术规范[S].

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