论基坑监测技术在深基坑中的应用.doc

中央广播电视大学人才培养模式改革和开放教育河南广播电视大学土木工程本科毕业论文论基坑监测技术在深基坑中的应用姓 名：赵启立学 号：1441001200530分 校：平顶山电大宝丰分校指导教师：王老师定稿日期： 2016年2月 17日 内容摘要随着城市建设的发展，各地市区中心地带的地价日趋昂贵，向空中求发展、向地下深层要土地便成了建筑商追求经济效益的常用手段。在深圳、广州、东莞等地基坑施工的开挖深度越来越深，从最初的四到八米发展到目前最深已达二十多米。由于地下土体性质、荷载条件、施工环境的复杂性，单单根据地质勘察资料和室内土工试验参数来确定设计和施工方案，往往含有许多不确定因素，尤其是对于复杂的大中型工程或环境要求严格的项目，对在施工过程中引发的土体性状、环境、邻近建筑物、地下设施变化的监测已成了工程建设必不可少的重要环节。当前，基坑监测与工程的设计、施工同被列为深基坑工程质量保证的三大基本要素。 1wBmDEhS r(JP&基坑监测必然成为深基坑质量、安全保证的关键，是工程建设必不可少的重要环节。关键词：深基坑 基坑监测 时效性 位移 沉降 目 录摘 要 1关键词1一、深基坑监测的意义3二、深基坑监测的内容3（一）深基坑的围护结构形式3（二）基坑监测内容3三、监测点的布置与埋设3（一）一级位移监测基准点的建立4（二）场内二级基准点的埋设4（三）基坑顶部位移观测点的布设 4（四）测斜管的埋设 4（五）水位点的埋设 4（六）磁性沉降标的埋设 wvA-.+ Khxl qj 4（七）土压力计和孔隙水压力计埋设 4（八）应力计的埋设 4第四章 现场监测方法及工作的一些注意事项 4（一）基坑监测的频率4（二）基坑位移观测5（三）磁性沉降标的测量51Vz QH!o （四）测斜仪的测量5（五）地下水位观测5（六）应力计的测量5（七）邻近建筑物、地下管线及道路沉降测量5（八）监控报警值的确定原则6（九）沉降观测自始至终要遵循“五定”原则6五、 基坑监测中存在的常见问题 6（一）土层开挖和边坡支护不配套6（二）边坡修理达不到设计、规范要求6（三）成孔注浆不到位、土钉或锚杆受力达不到设计要求6（四）喷射砼厚度不够、强度达不到设计要求6（五）施工过程与设计的差异太大7（六）设计与实际情况差异较大7六 、深基坑技术的发展趋势 8参考文献9基坑监测技术在深基坑中的应用随差高层建筑高度不断升高,要求地下建筑基础埋深也越来越深,深基坑支护技术在全国不同地区、不同的地质条件下取得了不少成功的经验。基坑监测是深基坑变形观测的主要手段，主要进行基坑的位移、沉降，锚索应力等的观测为基坑质量、安全及时提供了有效的参考数据，更有利于保证基坑质量和安全。一、深基坑监测的意义 对于复杂的大中型工程或环境要求严格的项目，往往难从以往的经验中得到借鉴，也难以从理论上找到定量分析、预测的方法，这就必定要依赖于施工过程中的现场监测。首先，靠现场监测据来了解基坑的设计强度，为今后降低工程成本指标提供设计依据。第二，可及时了解施工环境地下土层、地下管线、地下设施、地面建筑在施工过程中所受的影响及影响程度。第三，可及时发现和预报险情的发生及险情的发展程度，为及时采取安全补救措施充当耳目。监测在取得大量测试数据同时对工程总结经验、完善基坑的支撑、提高设计水平有着重要意义。 现以本人已施工完成的台商大厦大厦深基坑（四层地下室，基坑深21米，面积约2万平方米）积累的经验，参照相关规范和文献，对深坑监测自我观点进行论述，总结深基坑监测存在问题及解决办法。二、 深基坑监测的内容（一）深基坑的围护结构形式深基坑施工，必须要有一定的围护结构用以挡土、挡水。围护设施必须安全有效。浅基坑的围护结构以前常用的是钢板桩或放坡表面喷锚；深基坑则大多采用现场浇灌的地下连续墙结构或配有一定数量的锚杆、锚索及腰梁进行围护。基坑外侧打混凝土搅拌桩止水。开挖时，坑内必须抽去地下水，按基坑深度及设计的不同，有的中间必须配二到三道水平支撑，水平支撑采用钢管式结构或钢筋混凝土结构；有的直接采用打锚索加上混凝土腰梁加预应力进行加固。围护结构必须安全可靠，并能确保施工环境稳定。从经济角度来讲，好的围护设计应把安全指标取在临界点附近，再靠现场监测提供的动态信息反馈来调整施工方案。 （二）基坑监测内容1、支护结构和被支护土体的侧向变形 2、围护桩地下桩体的侧向位移（桩体测斜）、支护结构顶部的水平位移 3、地下水位监测 4、支撑轴力、锚索应力的监测5、地下土体中的土压力和孔隙水压力 6、邻近建筑物、地下管线及道路沉降 7、基坑底的回弹或隆起监测，监测项目的选择应根据具体的支护、开挖深度，基坑等级及周边环境等条件确定，监测工作的主要是分析和预报，采集信息是基础，分析预报才是最重要的。三、 监测点的布置与埋设测点布设合理方能经济有效，监测项目的选择必须根据工程的需要和基地的实际情况而定。在确定测点的布设前，必须知道基地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，能埋的测点应在工程开工前埋设完成，并应保证有一定的稳定期，在工程正式开工前，各项静态初始值应测取完毕。沉降、位移的测点应直接安装在被监测的物体上，只有道路地下管线若无条件开挖样洞设点，则可在人行道上埋设水泥桩作为模拟监测点，此时的模拟桩的深度应稍大于管线深度，且地表应设井盖保护，不止于影响行人安全；如果马路上有管线设备(如管线井、阀门等)的话，则可在设备上直接设点观测。（一）一级位移监测基准点的建立一级位移监测基准点的建立，应根据现场实地踏勘的情况，考虑基准点的稳定性和观测精度要求以及防止基准点高程变动造成的差错，在工程现场旁离基坑边3倍开挖深度距离的稳定土体中钻孔至中风化岩1M布设三个基准点进行互相校核，三个基准点与场内的基准控制点沉降位移一级监测网，具体地点可由现场确定（二）场内二级基准点的埋设场内二级基准点的埋设，场内基准点方便作业，从一级基准点引测的控制点，是与基坑每边成一直线布置的水平位移观测点构成沉降位移二级监测网，具体地点可由现场确定。（三）基坑顶部位移观测点的布设基坑顶部位移观测点的布设，如基坑位移监测采用基准点控制，水平位移观测点布置在基坑围护结构顶部。根据现场平面尺寸及测量规范要求，一般按平行于基坑围护结构以2030m的间距布设。（四）水位点的埋设基坑在开挖前必须要降低地下水位，但在降低地下水位后有可能引起坑外地下水位向坑内渗漏，地下水的流动是引起塌方的主要因素，所以地下水位的监测是保证基坑安全的重要内容；水位监测管的埋设应根据地下水文资料，在含水量大和渗水性强的地方，在紧靠基坑的外边，以2030 m的间距平行于基坑边埋设，埋设方法与地下土体测斜管的埋设相同。（五）土压力计和孔隙水压力计埋设土压力计和孔隙水压力计，是监测地下土体应力和水压力变化的手段。对环境要求比较高的工程，都须安装。孔隙水压力计的安装，也须用到钻机钻孔，在孔中可根据需要按不同深度放入多个压力计，再用干燥粘土球填实，待粘土球吸足水后，便将钻孔封堵好了。土压力计要随基坑围护结构施工时一起安装，注意它的压力面须向外；并根据力学原理，压力计应安装在基坑的隐患处的围护桩的侧向受力点。这两种压力计的安装，都须注意引出线的编号和保护。（六）应力计的埋设应力计是用于监测基坑围护桩体、水平支撑受力及腰梁锚索受力变化的仪器。它的安装也须在围护结构施工时请施工单位配合安装，一般选方便的部位，选几个有代表性的断面，每个断面装二只压力计，以取平均值；应力计必须用电缆线引出，并编好号。编号可购置现成的号码圈，套在线头上，也可用色环来表示，色环编号的传统习惯是用黑、棕、红、橙、黄、绿、蓝、紫、灰、白分别代表数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，现在购买的应力计均有编号及用有颜色的线区分，应力计必须用电缆线引出，并编好号。7GG9!测点布设好以后，必须绘制在地形平面示意图上。各测点须有编号，为使点名一目了然，各种类型的测点要冠以点名，点名可取测点的汉语拼音的第一个字母再拖数字组成，如位移观测可定名为:WY-1,水位观测可定名为:SW-1,应力计可定名为：YL一1，测斜管可定名为：CX一1，如此等等。四、现场监测方法及工作的一些注意事项（一）基坑监测的频率基坑监测具有高时效性，观测间隔时间应按施工方案执行，基坑监测点布设两天后开始读测原始值,且应不少于2次。当基坑开始挖土时，监测次数要增加，一般情况下基坑开挖施工阶段为每3天一次，但如发现有异常情况应加密观测，可增加至每天一次甚至每两小时一次；基坑开挖完成地下室结构施工阶段应每7天一次；对每个测量项目在基坑设计方案及监测施工方案中均应明确预警值和报警值，如方案中未明确应按相关规范规定执行，监测过程中如发现测量项目哪个点位达到预警值应及时在报告中进行预警标识，达到报警值时应及时向基坑施工及设计人员反馈情况，对超报警值部位分析原因，并作出处理意见和相关的安全保证措施。（二）基坑位移观测位移监测点的观测一般最常用的方法是偏角法同样，测站点应选在基坑的施工影响范围之外。外方向的选用应不少于3点，每次观测都必须定向，为防止测站点被破坏，应在安全地段再设一点作为保护点，以便在必要时作恢复测站点之用。初次观测时，须同时测取测站至各测点的距离，有了距离就可算出各测点的秒差，以后各次的观测只要测出每个测点的角度变化就可推算出各测点的位移量。观测次数和报警值与沉降监测相同，当然也可用坐标法来测取位移量。如发现哪次位移过大应及时查看现场有没明显的位移，裂缝等，对测站点及至少每半个月与一级控制网复核一次，以确何测站测的准确无位移。 rg#/kd?V 每次的观测值与初始值比较即为累计量，与前次的观测数据相比较即为日变量。根据公认的数据，日变量大于3mm，累计变量大于35mm即应向有关方面报警。 RBg2iG$ 8| （三）磁性沉降标的测量rS 6、侧向位移的初始值应取基坑降水之前，连续3次测量无明显差异之读数的平均值。 gq9IJ 8(-c7、观测间隔时间通常取定为3d。当侧向位移的绝对值或水平位移速率有明显加大时，必须加密观测次数。 p3VHd# xS.Rpx/8 （五）地下水位观测水位观测使用30m钢尺水位计,仪器最小分辨率为1mm。首次必须测取水位管管口的标高，从而可测得地下水位的初始标高。在以后的工程进展中，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。（六）应力计的测量锚索应力测量主要是采用振弦频率测定仪进行测量，当被测荷载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频率测定仪上，即可测读出频率值，从而计算出作用在锚索测力计的荷载值。测量过程中应及时做好记录，记录时应记清各不同颜色线的读数，采集完数据后进行内业处理计算。（七）邻近建筑物、地下管线及道路沉降测量邻近建筑物、地下管线及道路沉降，基坑底的回弹或隆起监测可用水准仪及经纬仪进行观测，观测方法与基坑观测方法相同，但精度可降低些。（八）监控报警值的确定原则满足设计计算的要求，不能大于设计值；满足监测对象的安全要求，达到保护的目的；对于相同条件的保护对象，应该结合周围环境的要求和具体的施工情况综合确定；满足现行的有关规范、规程的要求；在保证安全的前提下，综合考虑工程质量和经济等因素，减少不必要的资金投入。 （九）监测自始至终要遵循“五定”原则1、监测依据的基准点、工作基点和被观测物的观测点位要稳定；2、所用仪器、设备要稳定；3、固定人员观测和整理成果；4、观测时的环境条件基本一致；5、观测路线、镜位、程序和方法要固定。 监测数据必须填写在为该项目专门设计的表格上。所有监测的内容都须写明：初始值、本次变化量、累计变化量。工程结束后，应对监测数据，尤其是对报警值的出现，进行分析，绘制曲线图，并编写工作报告。因此，记录好工程施工中的重大事件是监测人员必不可少的工作。mUR;l 五、基坑监测中存在的常见问题深基坑工程支护技术虽已在全国不同地区、不同的地质条件下取得了不少成功的经验，甚至在一些达到国际水平，但仍存在一些问题需进一步研究或提高，以适应现代化经济建设的需要。深基坑工程支护施工过程中常常存在的问题主要有以下几种：（一）土层开挖和边坡支护不配套常见支护施工滞后于土方施工很长一段时间，而不得不采取二次回填或搭设架子来完成支护施工一般来说，土方开挖技术含量相对较低，工序简单，组织管理容易。而挡土支护的技术含量高，工序较多且复杂，施工组织和管理都较土方开挖复杂。所以在施工过程中，大型工程均是由专业施工队来分别完成土方和挡土支付工作，而且绝大部分都是两个平行的合同。这样在施工过程中协调管理的难度大，土方施工单位抢进度，拖工期，开挖顺序较乱，特别是雨期施工，甚至不顾挡土支护施工所需工作面，留给支护施工的操作面几乎是无法操作，时间上也无法完成支护工作，以致使支护施工滞后于土方施工，因支护施工无操作平台完成钻孔、注浆、布网和喷射砼等工作，而不得不用土方回填或搭设架子来设置操作平台来完成施工。这样不但难于保证进度，也难于保证工程质量，甚至发生安全事故，留下质量隐患。（二） 边坡修理达不到设计、规范要求常存在超挖和欠挖现象一般深基础在开挖时均使用机械开挖、人工简单修坡后即开始挡土支护的砼初喷工序。而在实际开挖时，由于施工管理人员不到位，技术交底不充分，分层分段开挖高度不一，挖机械操作手的操作水平等因素的影响，使机械开挖后的边坡表面平整度，顺直度极不规则，而人工修理时不可能深度挖掘，只能就机挖表面作平整度修整，在没有严格检查验收就开始初喷，故出现挡土支付后出现超挖和欠挖现象。（三） 成孔注浆不到位、土钉或锚杆受力达不到设计要求深基坑支护所用土钉或锚杆钻孔直般为100150的钻杆成孔，孔深少则五、六米，深则十几米，甚至二十多米，钻孔所穿过的土层质量也各不相同，钻孔如果不认真研究土体情况，往往造成出渣不尽，残渣沉积而影响注浆，有的甚至成孔困难、孔洞坍塌，无法插筋和注浆。再者注浆时配料随意性大、注浆管不插到位、注浆压力不够等而造成注浆长度不足、充盈度不够，而使土钉或锚杆的抗拔力达不到设计要求，影响工程质量，甚至要做再次处理。（四） 喷射砼厚度不够、强度达不到设计要求目前建筑工程基坑支护喷射砼常用的是干拌法喷射砼设备4，其主要特点是设备简单、体积小，输送距离长，速凝剂可在进入喷射机前加入，操作方便，可连续喷射施工。虽然干喷法设备操作简单方便，但由于操作手的水平不同，操作方法和检查控制等手段不全，混凝土回弹严重，再加上原材料质量控制不严、配料不准、养护不到位等因素，往往造成喷后砼的厚度不够、砼强度达不到设计要求。（五） 施工过程与设计的差异太大深层搅拌桩的水泥掺量常常不足，影响水泥土的支护强度。我们发现在同样做法的支护，发生水泥土裂缝，有时不是在受力最大的地段，检查下来，往往是强度不足，地面施工堆载在局部位置往往要大大高于设计允许荷载。施工质量与偷工减料的现象也并不少见。基坑挖土是支护受力与变形显着增加的过程，设计中常常对挖土程序有所要求来减少支护变形，并进行图纸交底，而实际施工中土方老板往往不管这些框框，抢进度，图局部效益。（六 ）设计与实际情况差异较大深基坑支护由于其土压力与传统理论的挡土墙土压力有所不同，在目前没有完善的土压力理论指导下，通常仍沿用传统理论计算，因此有误差是正常的，许多学者对此进行了许多研究，在传统理论土压力计算的基础上结合必要的经验修正可以达到实用要求。问题是对这样一个极为复杂的课题，脱离实际工程情况，往往会造成过量变形的后果。如某些设计、不考虑地质条件、地面荷载的差异，照搬照套相同坑深的支护设计。必须根据实际地面可能发生的荷载，包括建筑堆载、载重汽车、临时设施和附近住宅建筑等的影响，比较正确地估计支护结构上的侧压力。六、深基坑技术的发展趋势基坑向着大深度、大面积方向发展，周边环境更加复杂，深基坑开挖与支护的难度愈来愈大。因此，从工期和造价的角度看两墙合一的逆作法将是今后发展的主要方向。但逆作法施工受桩承载力的限制很大，采用逆作法时不能采用一柱一桩，而是一柱多桩，增加了成本和施工难度。如何提高单桩承载力，降低沉降，减少中柱桩（中间支承柱），达到一柱一桩，使上部结构施工速度可以放开限制，从而加快进度，缩短总工期，这将成为今后的