前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇基坑变形监测范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
关键词:变形监测;泵站软基基坑;
Deformation Monitoring of Shajin Pumping station Soft Foundation Pit
Cao MengchengChe Yonghe
(Shenzhen Water Planning and Design Institute, Shenzhen 518000, China)
Abstract: Monitoring data is an important basis for estimating whether a foundation pit is secure or needs taking emergency measures.During excavation of a foundation pit, earth unloading, unbalanced earth pressure and foundation pit dewatering would lead to deformation of the structures and surface around.This article takes the project of third party deformation monitoring of soft foundation pit in Shajin pumping station for example.The author gives particular presentation on the content of scheme designing, implementation and data analysis on deformation monitoring of soft foundation pit.
keywords:deformation monitoring; Pumping station Soft Foundation Pit
中图分类号:TN931.3 文献标识码:A 文章编号:
引 言
国家发改委等《关于加强重大工程安全质量保障措施的通知》文要求:建设单位应委托独立的第三方监测单位,对工程进展和周边地质变形情况等进行监测、分析,并及时采取防范措施。在施工单位自测的基础上进行第三方监测,对施工单位监测的内容进行检核和比较,可确保主要监控量测数据准确可靠,从而保证安全施工。
1 工程概况
沙井泵站基坑位于沙井河与茅洲河交汇处,离河岸距离最近不足10米。基坑支护设计范围为前池渐变段至出口消力池,平面尺寸L×B=220米×68米,地下深度5.5米~17米。基坑范围为河道及海陆相堆积、冲击平原地貌。地表以下1.1~3.6米范围为松散的素填土和杂填土,填土层以下为淤泥、粉质粘土、沙砾为主的海陆交互相堆积层,厚度约为16米。场地地下水类型主要为第四系孔隙潜水,主要含水层为砾砂层。地下水位高程1.2米~2.5米左右,位于填土层,地下水与河道地表水连通性好。
由于基坑开挖土层范围内均为人工填土及淤泥,淤泥开挖时难以自稳,易出现塌方的现象。基坑采用上部填土层放坡开挖,挂网喷砼护面;下部淤泥层直立开挖,钻孔桩+预应力锚索(或钢管支撑)和水泥土挡墙支护,钻孔桩后利用水泥土挡墙拦淤。基坑开挖期间坑内采用管点降水和排水沟明排相结合的降排水方式。基坑开挖深度约10米,为深基坑,基坑位于深厚淤泥层中,根据破坏后果的严重程度以及工程复杂程度,沙井泵站基坑安全等级确定为一级。
2 监测方案设计
根据《建筑基坑工程监测技术规范》要求,一级基坑必须进行监测的项目包括①围护墙(边坡)顶部水平位移与竖向位移;②深层水平位移;③立柱竖向位移;④支撑内力;⑤锚杆内力;⑥地下水位;⑦周边地表竖向位移;⑧周边建筑的竖向位移、倾斜、水平位移;⑨周边建筑、地表裂缝;⑩周边管线变形。由于基坑周边没有建构筑物,因此只对基坑相关项目进行监测,监测项目要求如下:
监测项目及要求表 表1
2.1监测频率与周期
基坑围护结构施工完成后、基坑开始开挖前,各监测点独立测量3次,取其平均值作为监测初始值。基坑施工期间,正常情况下每2天监测一次,特殊情况下为1次/天。当场地条件变化较大时或其它因素造成监测项目的变化速率加大,或监测值接近或超过预警值时,应加密观测,当有危险征兆或出现工程事故时,则进行连续监测。监测周期按施工需要监测的工期,配合施工进度,从基坑施工开始至基坑回填至设计标高时为止。
图1 监测点分布位置图
2.2警戒值的确定
每个监测项目的警戒值由两部分控制,即总允许变化量和单位时间内允许变化量(允许变化速率)。警戒值的确定遵循以下原则:①满足现行的相关规范、规程的要求;②满足设计计算的要求;③满足监测对象的安全要求,达到保护的目的;④满足环境和施工技术的要求,以实现对环境的保护;⑤满足各保护对象的主管部门提出的要求;⑥在保证安全的前提下,综合考虑工程质量和经济等因素。各监测项目警戒值如表2所示:
监测项目控制值及警戒值表 表2
3 监测方案实施
3.1支护结构桩(墙)顶水平位移监测
水平位移监测总体上遵循基准点~监测控制点(工作基点)~水平位移监测点的观测原则。在基坑边相对稳定处布设2~4个监测控制点,作为水平位移监测工作基点,同时在基坑施工影响范围外稳定的区域布设2~4个基准点,用以检核工作基点的稳定性。
工作基点采用建墩布设,即在基坑的拐角处(基坑拐角处变形相对较小,一般仅为基坑最大变形的1/10左右)建立工作基点墩。
工作基点的稳定性检查方法主要有前方交会观测法、后方边角交会法、导线测量法。在基坑监测中,前方交会用于工作基点墩的稳定性检查是一种比较理想的方法。前方交会观测法时尽量选择较远的稳固目标作为定向点,测站点与定向点之间的距离要求一般不小于交会边的长度。观测点应埋设在适于不同方向观测的位置。对工作基点墩进行稳定性检查时,在基坑外100~150m埋设2~3个基点,用前方交会法检查其稳定性。
在冠顶梁上埋设工作基点和观测点时,首先布设工作基点墩,在建立好工作基点敦后,将仪器架设在工作基点墩上,沿基坑边布设观测点墩,观测点位置必须选择在通视处,要避开基坑边的安全栏杆,一般情况下,离基坑300mm比较合适,既可避开安全栏杆,又不会影响施工,也便于保护。在基坑支护结构的冠顶梁上布设监测点,监测点也采用埋设观测墩的形式, 埋设监测点观测墩的一般方法如下:首先在基坑边的支护桩冠顶梁上钻孔,在孔内埋设Φ25钢筋,并浇筑混凝土观测墩,墩顶部埋设强制对中螺栓和棱镜整平钢板。在监测过程中,为减少测量误差,缩短设备的架设、对中时间,提高工作效率,采用的对中螺栓代替普通的棱镜对中螺栓。
水平位移监测主要有以下三种方法:①极坐标法;②小角度法;③视准线法。沙井泵站基坑周边观测条件较好,采用SOKKIA NET05自动全站仪按极坐标法测量,并根据测量数据形成水平位移曲线图直观反映位移变化。
图2 边坡水平位移曲线图
3.2支护结构变形
支护结构变形采用测斜仪在预埋的测斜管中进行测试。测斜孔布设位置按布设在基坑及土体可能发生变形的典型位置,如基坑长边中部及基坑阳角处,围护结构测斜管一般采用绑扎埋设,土体测斜管采用钻孔埋设。
绑扎埋设时通过直接绑扎或设置抱箍将测斜管固定在挡墙钢筋笼上,钢筋笼入槽(孔)后,水下浇筑混凝土。测斜管与支护结构的钢筋笼绑扎埋设,绑扎间距不宜大于1.5米,测斜管与钢筋笼的固定必须十分稳定,以防浇筑混凝土时,测斜管与钢筋笼相脱落。同时必须注意测斜管的纵向扭转,很小的扭转角度就可能使测斜仪探头被导槽卡住。
钻孔埋设主要用于土层中钻孔测斜。首先在土层上钻孔,孔径略大于测斜管外径,一般测斜管是外径Φ76,钻孔内径Φ90的孔比较合适,孔深一般要求穿出土体3~8m比较合适,硬质基底取小值,软质基底取大值。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水泥浆,埋设就位的测斜管必须保证有一对凹槽与基坑边缘垂直。根据多次测量的结果,形成深层水平位移曲线图。
图3 深层水平位移曲线图
3.3钢支撑轴力监测
钢支撑轴力监测基本原理是通过在被测两点间张拉一跟金属细弦,当其所受张力变化时,振弦的振动频率也会发生相应的变化。由于振弦置于磁场中,因此它在振动时,感应出电势,感应电势的频率就是振弦振动的频率,通过量测频率的变化,就可以测出外界参数(如应变、压力、倾角)的变化。
钢筋计与受力钢筋对焊后连成整体,当钢筋受到轴向拉力时,钢套便产生拉伸变形,与钢筋紧固在一起的感应组件跟着产生变化,由此求得轴向应力变化。
基坑系统是否稳定首先表现为支撑轴力的变化。基坑若发生变形,其根源在于力的变化。支撑轴力监测是基坑监测项目中极为重要的内容,在采用爆破或钻凿钢筋混凝土支撑、拆撑、换撑及基坑周边承载力急剧变化时刻和恶劣天气(如暴雨)情况下,应加强支撑轴力监测,实时进行数据采集,分析其变化规律。
对于设置内支撑的基坑工程,一般是选择部分典型支撑进行轴力变化观测,以掌握支撑系统的正常受力状况。对于钢支撑,其支撑轴力通常采用端头轴力计(又称反力计)进行测试。
3.4 桩体内力(钢筋应力)监测
桩体内力的监测是通过测试桩体内钢筋受力来实现。钢筋应力监测采用钢筋应力计,在衬砌或桩体的内外层钢筋中成对布设。一般根据桩体长度,每隔2米左右串联焊接一个钢筋计。钢筋计传感器部分和信号线要做好防水处理;信号线要采用金属屏蔽式,以减少外界因素对信号的干扰;安装好后,浇筑混凝土前测一次初值,基坑开挖前再测一次初期值。钢筋计导线编号应与钢筋计一一对应,一定要注意导线的保护,避免被施工所破坏。
3.5 地下水位监测
地下水位观测设备采用电测水位仪,观测精度为0.5cm。 水位观测成果报告中包括以下内容:(1)绘制地下水位与时程的关系曲线;(2)提供观测点的位置、编号及观测时间等相关数据。
3.6锚索拉力监测
锚索应力监测采用锚索测力计,锚杆拉力监测采用钢筋应力计。其原理是当被测载荷作用在锚索测力计上,将引起弹性圆筒的变形并传递给振弦,转变成振弦应力的变化,从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振钢弦并测量其振动频率,频率信号经电缆传输至振弦式读数仪上,即可测读出频率值,从而计算出作用在锚索测力计的载荷值。为了减少不均匀和偏心受力影响,设计时住锚索测力计的弹性圆筒周边内平均安装了三套振弦系统,测量时只要接上振弦读数仪就可直接读数三根振弦的频率平均值。
对有锚杆支护的基坑,每层锚杆中都必须选择两根以上有代表性的锚杆进行监测。在每层锚杆中,若锚杆长度不同、锚杆形式不同、锚杆穿越的土层不同,则要在每种不同的情况下布设有代表性的锚杆监测点。
锚索测力计安装过程中,随时进行测力计监测,观测是否有异常情况出现,如有应立即采取措施处理。锚索安装时必须从中间开始向周围锚索逐步对称加载,以免锚索测力计偏心受力;在测力计安装好并锚杆施工完成后,进行锚杆预应力张拉,这时要记录锚杆轴力计上的初始荷载,同时要根据张拉千斤顶的读数对轴力计的结果进行校核。
图4 锚索测力计安装
钢筋计传感器部分和信号线要做好防水处理;信号线要采用金属屏蔽式,以减少外界因素对信号的干扰;安装好后,浇筑混凝土前测一次初值,基坑开挖前再测一次初期值。根据每次测量拉力值形成锚索拉力变化图。
图5 锚索拉力曲线图
3.7 垂直位移沉降观测
垂直位移监测基准网由基准点和部分工作基点构成。基准点应选在变形影响区域之外的稳定的原状土层内或利用稳固的建构筑物设立墙水准点。
沉降监测点包括坡顶沉降位移点、桩(墙)顶沉降位移点、基坑周边建构筑物沉降位移点。测量时以基准网点为起算点,布设成附合或闭合水准路线。工作基点的检测周期与变形点观测周期一致,从第二次观测开始,工作基点检测按单程进行观测。每次观测前,均须对水准观测的仪器进行i角检查,为保证测量精度,水准测量通常采用以下措施:①不同周期观测,采用相同的观测网形和观测方法;②使用相同测量仪器设备;③固定观测人员;④选择最佳观测时段;⑤在基本相同的环境和条件下观测;⑥尽可能固定设站位置。根据位移观测序列形成位移变化曲线图。
图6 沉降曲线图
4.监测数据分析
在监测过程中,实时对监测结果进行整理,按要求以周报(或联系单)、月报的形式向有关各方(业主、设计、施工、监理)报送监测成果,在变形突变或达到预警值时实行当日提交监测资料。根据监测资料,除并提交变形数值外,在此基础上提交沉降曲线图、水平位移曲线图,深度-位移曲线图等曲线图。
整理各监测项目的汇总表、各监测项目时程曲线、各监测项目的速率时程曲线、各监测项目在各种不同工况和特殊日期变化发展的形象图,在此基础上对基坑及周围环境各监测项目的全过程变化规律和变化趋势进行分析,提出各位置的变位或内力的最大值,与原设计预估值和监测预警值进行比较,并简要阐述其产生的原因。监测结果结合监测日记记录的施工进度、挖土部位、出土量多少、施工工况,天气和降雨等具体情况对数据进行分析。
5.结论
基坑第三方监测是基坑施工安全进行的一项重要保障措施。软基基坑监测中监测项目较多,涉及不仅测量与岩土等多个专业,而且监测周期与施工进度及变形量的大小相关联。在遇到观测值变化速率加快,或者自然灾害如暴雨、台风等情况时,应加大监测频率。同时监测结果作为施工方采取安全的措施基础数据,变形值或变形速率达到变形控制标准值时应第一时间通知机关单位,根据监测数据及时调整施工工艺和施工参数,从而确保基坑施工安全。
参考文献
[1] 胡承军.软土基基坑坑外加固对基坑变形的影响分析[J].建筑技术, 2009,40(2):136~140。
[2] 李小青等. 软土基基坑周围地表沉陷变形计算分析[J].岩土力学, 2007,28(9):1879~1882。
关键词:软土地基;土方开挖;基坑支护; 变形监测
中图分类号:TU471.8文献标识码:A 文章编号:
引言:
某地质情况复杂,普遍为高灵敏度淤泥质软土,地下室基坑支护、土方开挖阶段隐藏着很大风险。设计方、开发商、施工方对地下室基坑支护的经济合理与土方开挖施工的安全保障常有分歧,难以准确把握。
1.基坑变形监测措施实施的过程和具体的方案
基坑监测的项目主要包括基坑的围护结构、相关的自然环境、施工工况、地下水情况、基坑底部及周围土体、周围的建(构)筑物、周边的地下管线及地下设施等。但监测的重点主要是基坑开挖期间基坑围护结构的稳定性,基坑周边的地面及建筑物的沉降、地下管线变形程度等,在监测工作内容的安排和实际监测过程中,根据工程的不同,应抓住重点,紧紧围绕确保基坑和周边建筑物的安全这一目的展开。
1.1监测点的布置及仪器的埋设
监测点的布置范围为基坑降水及土体开挖的影响区域,略大于两倍的基坑深度,且布设合理才能经济有效。在确定测点布设前,必须知道基坑位置的地质情况和基坑的围护设计方案,再根据以往的经验和理论的预测来考虑测点的布设范围和密度。
原则上,能预埋的监测点应在工程开工前埋设完成,并保证有一定的稳定期,在工程正式开工前,各项静态的初始值应测取完毕。沉降、位移的观测点应直接安装在被监测的物体上。
测斜管(测地下土体、围护结构的侧向位移)的安装,应根据地质情况,埋设在那些比较容易引起塌方的部位(基坑周边的中部、阳角处),一般沿平行于围护结构方向按 20~30m 的间距布设;围护桩体测斜管的安装一般应在围护桩浇灌时放入;而地下土体测斜管的埋设分以下四步骤进行:①在预定的测斜管埋设位置钻孔。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,并放大钻孔内。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。
基坑在开挖前其基坑所在位置必须降水,而基坑所在位置地下水位降低以后,势必引起周围地下水向基坑所在位置汇流,地下水的流动是引起塌方的主要因素,所以地下水的观测是保证基坑安全的重要内容,水位观测管的埋设应根据水文地质资料,在含水量大和渗水性强的部位,在紧靠基坑的外边,按 20~30m 的间距沿基坑边埋设,埋设方法与地下土体测斜管的埋设相同。分层沉降管的埋设也与地下土体测斜管的埋设相同。埋设时须注意波纹管的铜环不要被破坏;在一般情况下,铜环每一米放一个比较适宜,基坑内也可以用分层沉降管来监测基坑底部的回弹,当然基坑的回弹也可用比较精密的水准测量法解决。
1.2监测频率的确定与调整
基坑工程监测频率应以能反映监测项目的重要变化过程,而以不遗漏其变化时刻为原则。基坑水平位移观测,基坑开挖前必须测取其初始值。基坑开挖过程中的观测,可根据不同工程机动调整,做出监测方案。开挖过程中监测间隔时间要短,开挖后放开间隔时间,中间遇到外界条件变化时可增加监测。
基坑垂直位移、基坑土移、地下水位监测周期可与水平位移监测同步进行。
基坑周边建筑物的沉降监测周期可根据基坑开挖的位置与进度进行观测,如果出现水平位移和沉降异常时应增加监测次数,开挖完成后逐渐延长观测周期。
基坑冠梁如果出现裂缝时,根据具体情况对裂缝进行观测,首先对裂缝出现的时间进行编号,在每条裂缝的最宽处和未端布设两组观测标志,采用收敛计观测,裂缝观测的周期视其变化速度而定。
1.3施工期间的巡查
基坑施工期间,每天应有监测经验的专人巡查,同时还应该与施工单位沟通,加强对监测点的保护,万一破坏,应及时采取补救措施,确保监测工作正常进行。
2.操作流程
2.1在土方开挖前按设计布局埋设PVC测斜管。
2.2在基坑外土体上设置地表水平位移及沉降监测点,沉降基准点设置在4倍基坑开挖深度以外,不受基坑开挖影响的稳定区域处。
2.3支撑施工时埋设钢筋应力计2组。
2.4土钉抗拔试验。
2.5土方开挖,同时进行观测。在挖土期间以1次/天,其它时间以1次/3天的频率进行监测,异常情况跟踪监测。
2.6观测数据一般应当天填入规定的表格,并及时提供给施工、建设、监理、设计等单位。
2.7监测工期由基坑开挖开始,一般当主体结构施工至±0.000高程时止,变形正常情况下可以提前结束。基坑监测结束后15d提交监测报告。
3.异常及应对措施
3.1地表开裂
3.1.1在土方开挖到一定深度时,基坑附近的地表观察到许多平行于基坑的裂缝,此时土体深层水平位移值并未报警,这阶段土体变形还在容许范围内,但要随时观测引起重视,并采取相应措施。
3.1.2相应措施
1)及时用水泥浆将裂纹灌密实,以免地表水渗入。
2)基坑周边严格控制施工荷载,严禁超载,并不得扰动土体。
3)若场地条件容许,对主动区顶部进行适当卸土。
3.2局部崩塌
3.2.1当土方开挖到接近设计深度时,如发生局部崩塌,这时深层水平位移值已经超过警戒值,这说明基坑支护处于塌方的临界状态。此时赶紧停挖,并采取紧急措施。
3.2.2紧急措施
1)对局部崩塌段立即回填,并静置一段时间;
2)对被动区加固:打入垂直花锚(深度至深层水平位移值为零处)并灌浆;
3)若场地条件容许,对主动区顶部进行适当卸土;
4)对于过于经济的设计方案,报请监理、业主与设计等各方主体共同重新补强,根据不同情况有:
① 增加一道水平锚杆;
② 在被动区打槽钢桩,顶部用槽钢焊接形成整体并加斜撑;
③ 重新设计1~2道内支撑。
对于群楼,在采取上述措施的同时,可依托已施工并达到设计强度的基础逐步向前推进。
4.结语
当前,基坑监测与基坑设计、施工同被列为基坑工程质量保证的三大基本要素,并且《建筑基坑工程监测技术规范》(GB 50497-2009)强制规定:开挖深度大于 5m 或小于 5m 但现场地质情况和周边环境较复杂基坑工程以及需要监测的基坑工程应实施基坑工程监测。基坑工程发生重大事故前都会有相应的预兆,准确有效的监测及报警,完全能将这些基坑事故消灭在萌芽阶段,达到确保人民生命财产安全的目的。
参考文献:
关键词:城市建筑区;深基坑;变形;监测
中图分类号:TU433文献标识码:A文章编号:1673-0038(2015)50-0031-02
1城市深基坑变形监测的必要性及意义
当今社会的建筑物很是密集,再加上地表复杂性,使得深基坑极易变形,从而会影响基坑周边的建筑物、地下管道、交通路线等的正常使用。当基坑开挖后,其侧部和底部的土体由于卸载作用会出现隆起现象,同时支护体受到内外两侧的压力而产生压力差,使得支护体向坑内侧移动,并且围护墙后面的地面也会下沉,从而影响相邻的建筑物的变形情况。深基坑变形监测的意义。①现场监测是一个提供动态信息的过程,不仅可以了解深基坑的设计强度,还可以为以后施工提供指导信息;②深基坑变形的监测可以及时掌握施工情况,及时发现问题并且采取相应的急救措施,保证工程顺利进行;③深基坑变形的监测还可以提前了解周边建筑物、地下管道、交通线路等的情况,从而对施工环境做到心中有数。
2城市深基坑变形监测的原则
2.1合规原则
即所使用的监测方法、监测频率以及监测仪器都是符合相关规定以及设计要求的,这样所得到的监测数据才是可靠的,否则数据会有偏差,在使用数据的时候会出现很大问题。这样就可以保证能够及时提供准确的数据,来满足工程所需。
2.2充分原则
即在设置监测内容的过程中要保证其监测点可以充分的满足施工过程中各项要求,可以全面反映基坑和其周边环境在整个施工过程的变化,防止有监测盲点,从而造成不可挽回的损失。因此监测内容力求充分全面。
3城市深基坑变形监测的内容
城市深基坑变形监测的对象为周边建筑物、交通线路、地下管道、支护体系以及场地水位。其监测项目有:沉降监测包括基坑回弹和建筑场地沉降等;位移监测包括倾斜观测和基坑侧向位移等;特殊变形观测;相邻环境观测等。由于变形监测持续在整个工程期内,工作人员需要进行巡视,来保证时时监测。所谓巡查就是指定相关工作人员定期来现场巡查,一方面用肉眼来判断各类情况,另一方面也要用锤钎等工具辅助判定,同时用文字及照片记录每次巡查的各个关键场地。完成每次巡查后要与之前的数据做对比,从总体来分析是否出现异常情况。如果不能确定,则需要和总包技术质量部人员进行及时的沟通,以尽快明确是否异常。巡查的内容可以分为四大类:支护结构,包括支护结构成型质量、立柱有无较大变形、冠梁有无裂缝等;施工工况,包括基坑周边地面有无超载、基坑是否于设计要求一致、场地地表水排放是否正常等;周边环境,包括邻近基坑及建筑的施工变化情况、周边管道情况、周边道路情况、周边原有建筑物情况等;监测设施,包括基准点状况、监测点状况、监测元件状况等。
4城市深基坑变形监测的实施
4.1监测点布设
监测点的布设要结合工程需要和基地现场情况来进行,如果布设的好,不仅可以全面及时监测,还可以做到经济。为了有效布设,在确定方案之前,需要对基地的地质以及基坑的防护方案进行详细了解,然后结合现实和理论进行监测点的布设,包括密度和范围。布设设计出来之后,凡是能在开工前埋设的点就要提早完成,在开工前测取其静态初始值,并且还需要对其稳定性负责。凡是可以安装在被监测物上的测点都应该尽量直接接触,例如位移、沉降的测点。而地下管道不能直接挖测点的就需要进行模拟监测,例如在人行道上埋设水泥桩。由于在基坑开挖前就已经降低了地下水位,这可能会引起地下水由坑外向坑内渗透,很可能引起塌方。因此地下水位的监测是保障基坑安全的基本要素。而地下水监测管的埋设要根据水文资料,选择水量大、渗水强的地方,以20~30m的间距平行于基坑边。
4.2监测频率
监测频率的确定要结合工程阶段、周边环境等因素。当监测值较为稳定时,可以适当降低监测频率,相反,当出现不稳定值时,就要提高监测频率。不稳定情况包括监测数据达到预警值、变化幅度大、积水多、管道泄漏、邻近建筑物沉降等。
4.3监测数据观测及处理
按照观测频率进行数据收集,每次监测后要讲将此次数据和上次数据进行对比,做差值,根据一定的规定范围判断其是否具有稳定性,对异常数据要进行标准比对,判断其偏离程度及严重程度。当各个观测点相互联系而构成一个体系时,就要进行组合差值比较。当差值不足以判断时,还需要结合统计检验的方法来进一步检验。所有数据都要妥善保存,可以对数据进行长期趋势分析,这样可以发现在长期将出现的问题,提早防范可能出现的各类异常情况。总而言之,在建筑工程过程中,深基坑变形监测是十分重要的,是保障工程安全的关键环节。工作人员要给予充分重视,制定完善的监测体系,不断改进监测措施,使得工程的其他进程无后顾之忧。
参考文献
[1]乐世铭.关于城市深基坑变形监测中的问题及新技术应用研究[J].科技创新于应用,2012,28:38~39.
[2]潘桂才.深基坑支护工程变形监测探讨[J].城市建设理论研究:电子版,2012.
江门世贸广场项目位于江门市东华路与迎宾路交汇处东南侧,上部结构是钢筋混凝土框架,剪力墙结构,设两层地下室,基础是预制钢筋混凝土预应力管桩基础。基坑平面呈扇形,面积约为16980m2,周长约为650m,场地已挖土,移土整平,高程约为3.9~4.9m。按规划要求,场地高程开挖前平整为2.8~3.3m,基坑底高程为-3.85m,基坑开挖深度为6.35~7.15m。基坑的西南方向,地表下方埋设有一条重要管线,在对基坑监测的同时需对管线的沉降和位移进行监测;基坑的东南方为一古庙,需监测其在基坑施工过程中的整体沉降量。
2基坑变形监测设计与实施
基坑的主要监测项目由支护结构桩顶位移、深层位移、支护结构应力、地下水位等项目组成。
2.1布设基准点
布设基准点的目的是在长期观测过程中提供稳定的起算数据。(1)位移基准点应布设在远离施工现场、结实稳定的地方。水平位移监测基准点3个,工作基点3个,编号为J1~J6;(2)沉降基准点的布设位置应选在远离施工现场且稳定的水泥路上。布设了3个水准基准点,编号为G1~G3。
2.2布设监测点
监测点的布设按施工设计图要求,以能反映变形为宜。基坑监测点在支护结构桩后每隔20m左右布设一点,监测点采用埋设观测墩的形式。沉降、位移观测点采用两点合一布设,即WY1-WY20,共20个。周边建筑物沉降变形点布设在能反映建筑物沉降与倾斜的位置,如建筑物的四角、大转角处、建筑物裂缝和沉降缝两侧。同时要求变形点埋设在建筑物的竖向结构上,标志采用“L”型钢筋,共8个(M1-M8),周边管线监测点布设4个(GX3-GX6)。水位监测点在基坑周边布设5个(SW1-SW5),测点用地质钻钻孔,孔深为10m。锚索应力观测点,按要求布设锚索应力计12个,编号为MS1、MS2…MS12。支护结构测斜观测管按相关要求,布设测斜观测管18个,编号为CX1、CX2、…CX18。
2.3监测方法
沉降监测使用天宝DINI03电子水准仪和配套条码铟钢水准尺进行观测。施测是以基准点G1为起闭点,观测所有的沉降点组成闭合水准路线。采用“后、前、前、后”的观测顺序对沉降点进行观测。位移观测使用徕卡TS30全站仪。在基准点J1上设站,检查J2、J4的方向和距离,检查结果满足规范要求后,以多测回测角法观测每个监测点,并进行平差计算其坐标,然后计算出监测坐标在基坑边横向上的位移。深部位移使用测斜仪进行监测。监测从孔底开始,每0.5m为一个测段,自下而上沿导管全长每一个测段固定位置测读一次。地下水位使用电测水位计进行监测。
3监测成果与分析
从2012年4月至2013年6月的14个月内进行了周边建筑物沉降观测,支护结构沉降、位移监测,管线沉降、位移监测,地下水位监测,锚索拉力监测及深部位移监测。本文主要对建筑物沉降、支护结构桩顶位移、地下管线及深层位移的监测结果进行分析。
3.1建筑物沉降监测
建筑物监测是指对基坑周边的华丰古庙进行沉降观测,华丰古庙周围共有8个沉降监测点,进行了沉降观测38期,监测成果见表1,典型监测点的沉降过程线。
3.2支护结构桩监测对基坑的支护结构桩共布设了20个监测点,进行了沉降监测37期,水平位移监测29期,监测成果见表2(对于水平位移,+号表示向基坑方向对于支护结构有两个方向的形变,结合点位布设图,对所有监测点进行分析发现:垂直方向上,支护结构向下沉降;水平方向上,整体有一个向东南方向位移的趋势,即:基坑西北侧的监测点向基坑方向位移,东南侧的监测点则背向基坑方向位移。垂直方向和水平方向的累计变形量都比较小,且呈现出相似的形变过程,即前期变形波动较大,后期逐渐趋于平稳,且变形最大值小于预警值,故认为支护结构比较牢固,形变量都在比较安全的范围内。
3.3地下管线监测
地下管线沉降量都比较大,沉降最小的GX6也有32.8mm,超过了预警值,最大的已达到120.1mm,远远超出了预警值。在发现沉降量较大之后,施工方采取了加固措施,后期管线沉降趋于稳定。基坑施工对管线水平方向的位移也有一定影响,变形量较大的GX5位移量已超过预警值。施工初期管线沉降量增加较大的原因为:基坑开挖破坏了基坑土体原有的应力平衡,引起临近路面下沉,导致地下管线竖向移动,伴随基坑开挖深度增加,管线的沉降量逐渐达到极限值,加之施工方采取了相应的加固措施,使基坑施工中后期管线的沉降趋于稳定。
3.4深部位移监测
各监测点的深部位移整体变形均较小,都低于预警值。深部位移主要有三种比较典型的变化情况:孔顶部和底部位移较小,中间位移较大;孔底部位移较小,顶部向背离基坑方向偏移;孔底部位移较小,顶部向基坑方向位移。CX9号测斜孔第30期(时间2013-1-10)在0~4.5m深处突然出现了一个较大的偏移,分析推测可能是由于邻近监测孔旁正在施工,施工过程造成了对表层土体的挤压,因而引起了土体表层整体的较大位移。在随后的几期观测中,该测斜孔位移趋于稳定。深部位移监测结果显示,最大位移一般出现在孔顶部或6.5~8.5m处,最大位移量都在安全可控的范围之内。
4结论
关键词:建筑物;深基坑工程;监测点布置;变形监测;施测方法
随着高层建筑的不断增多,施工难度及要求越来越高,周边建筑物及深基坑施工安全也显得越来越重要。因此,在基坑施工过程中,要对基坑支护桩的水平位移进行全面的监测,变形监测的目的是要掌握变形体的实际性状,科学、准确、及时的分析和预报变形体的变形状况,对工程建筑物的施工和运营管理极为重要。
1工作量的布设
本次监测工作量布设根据设计单位提供的基坑监测平面图和剖面图综合确定。
2人员组织、设备及工期
(1)本次变形测量工作拟投入人员7名,做到持证上岗,分工明确。(2)投入仪器设备:索加NET05X全站仪、TrimbleDINI03水准仪、CX-03C数字测斜仪、土钉内力测试仪。(3)工期:直到基坑回填完毕。
3起始资料
平面坐标采用D级GPS测量的施测方法引测到埋设的强制观测墩上。高程采用二等水准施测方法,引测到埋设的基准点上。
4监测点布置
4.1基准点布设及技术要求
(1)本次变形监测基准点:在施工区50m~100m外不受施工影响的稳定区域,采用深埋钢管水准基点标石方法,布设4个基准点;采用混凝土浇筑的方法布设4个~6个强制观测墩。
(2)基准点应设置在变形区域以外、位置稳定、易于长期保存的地方,并应定期复测。变形测量基准点的标石、标志埋设后,应达到稳定后方可开始观测。稳定期应根据观测要求与地质条件确定,不宜少于15d。
(3)监测期间先将基准点进行联测,然后再进行观测。
4.2变形监测点布设及工作量
本工程基坑的安全等级为一级,本监测工程按照一级基坑进行监测。考虑到监测目的和支护设计要求,确定监测的主要对象有:
(1)地表沉降观测点。根据设计要求沿基坑周边每间隔约40m布置一条地表沉降监测线,每条监测线依据设计要求分别布置2个~5个地表沉降监测点,共布置79个点。
(2)边坡坡顶位移和沉降监测点的埋设。基坑边坡顶部的水平位移与垂直位移观测点应沿基坑周边布置,在每边的中部和端部均应布置监测点,其监测点的间距不宜大于20m。为了便于对基坑进行监测,在离开边坡顶部20cm的地方采用洛阳铲人工钻进1.5m深的钻孔,灌注混凝土,并设置观测标志。
(3)基坑边坡深层水平位移监测。分别在基坑边坡顶部埋设测斜管,要求避开土钉设置,平面不大于50m的位置埋设测斜管。
(4)土钉内力监测。按照设计要求在土钉中设置102根应力计,测定土钉的受力状况,土钉测力计布设在土钉主筋上。
(5)周边构筑物监测。根据本工程场地条件,在基坑的影响范围内,根据设计要求布设观测点。
5执行精度
(1)水平位移监测技术要求见表1。
表1水平位移监测平面控制网的技术要求
(2)垂直位移监测技术要求见表2。
表2 垂直位移监测控制网的技术要求
(3)测斜仪的系统精度不低于0.25mm/m,分辨率不低于0.02mm/500mm。
(4)内力监测值应考虑温度变化等因素的影响,应力计的量程应满足设计值的要求,精度不低于0.5%F.S,分辨率不低于0.2%F.S。
注意:应力计埋设前应进行性能检验和编号。应力计在基坑开挖前至少1周埋设,并取开挖前连续2d获得的稳定测试数据的平均值作为初始值。
6施测要求、方法及频率
6.1监测要求
(1)在土方开挖前需测定水平及垂直位移初始值,且不少于2次;土方开挖过程中,每天监测一次(变形、沉降);
(2)监测数据要及时整理并及时反馈给有关人员,发现异常现象及时汇报。
6.2施测方法
6.2.1垂直位移施测方法
(1)本次沉降观测采用闭合线路,仪器采用DINI03水准仪,按二等水准测量要求观测;
(2)每次沉降观测时,都在成像清晰、稳定的时间内进行,做到了尽量不转站,视线长度小于50m,前、后视距离保持基本相等;
(3)变形监测遵循“五固定”原则;沉降观测依据的基准点和被观测物上的沉降观测点,点位固定;所用仪器、设备固定;观测时的环境条件基本一致;观测路线和观测方法固定;施测人员固定;
(4)用于二等水准测量的DINI03水准仪,视准轴与水平轴的夹角不大于12″。铟钢水准尺一根标尺的米间隔平均长与名义长的差不大于0.15mm;
(5)水准测量路线闭合差限差均满足±0.3√nmm;
(6)每次沉降观测前均对四个基准点进行联测,检测数据应均符合规范要求,保证四个基准点稳定;
(7)观测工作结束后,及时检查和整理外业观测手簿,确认无误后再进行内业计算。沉降成果内业计算的数值取至0.01mm。
6.2.2水平位移施测方法
为准确观测基坑的水平变形,在基坑的一组对角线上设置基坑水平位移强制对中观测墩2个,另在远离基坑的一侧再设置基坑水平位移强制对中校核基准点观测墩2个。由于基坑开挖对强制对中观测墩造成影响,需定期对其进行校核,更正。观测时先用静态GPS对观测墩与甲方提供的已知坐标联测,然后将SOKKIANET0.5秒级仪器架设在强制对中观测墩上,配合棱镜对基坑的水平位移点进行极坐标法观测,逐步进行记录。内业将每次的观测成果记录在电脑上,利用cass9.1成图软件展点。最后对两次的坐标数据比较,得出基坑水平位移的偏移量。
6.2.3深层水平位移施测方法
测斜管应在基坑开挖前1周前埋设,埋设时应符合:
(1)埋设前应检查测斜管质量,测斜管连接时应保证上下管段的导槽相互对准、顺畅,各段接头及管底应保证密封。
(2)测斜管埋设时应保证竖直,防止发生上浮、断裂、扭转;测斜管一对导槽的方向应与所需测量的位移方向保持一致。
(3)测斜管采用钻机成孔,将测斜管放入,周围用混凝土填实。测斜管露出混凝土面3cm~5cm,然后用钢加以保护。
(4)测斜仪探头置入测斜管底后,应待探头接近管内温度时再量测,每个监测点均应进行正、反两次量测。
(5)测斜管避开土钉设置,平面不大于50m,竖向每1m记录一数值。
6.2.4应力计施测方法
应力计在施工土钉前安装,安装时为防止温度过高烧毁应力计,焊接时注意用湿毛巾放置于应力计的两端。焊接工作结束后及时对应力计进行多次读数,并与出厂值比较,保证应力计能够正常使用。
6.3变形点观测频率
根据设计单位提供的文字说明和相关规范要求进行观测。
6.4监测报警
根据设计单位提供的要求,监测报警及级别及时报警。
7监测设备(测点)保护
施工现场之监测点(孔)均应有醒目标识,用油漆将点号标注在醒目位置,并在测点埋设完成后将测点的详细位置告知现场各相关单位,积极取得各单位的配合,共同保护监测点的成活。
8提交成果资料及相关图表
(1)根据竖向位移测量数据整理出逐次沉降量统计表;
(2)根据水平位移测量数据整理出逐次位移量统计表;
(3)绘制各测点位水平及竖向位移与时间的关系曲线图;
(4)根据测斜仪测量数据整理出逐次地层或支护结构位移统计表并绘出水平位移随深度的变化曲线;
(5)根据内力监测数据整理出内力变化与时间的关系曲线。
9结语
总之,随着建筑物高度的不断增加,基坑深度也越来越深,施工难度更加复杂化,同时深基坑工程变形监测作为信息化施工的重要手段之一,也开始成为深基坑工程施工过程中必不可少的组成部分。因此,深基坑的变形监测将更为重要,要不断改善监测方法、监测的内容和提高精度,确保基坑施工的安全和稳定。
参考文献