毕业设计（论文）-深基坑工程施工中动态监测方法研究.doc

摘 要随着城市建设的发展，基坑施工的开挖深度越来越深，由于地下土体性质、荷载条件、施工环境的复杂性，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。 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监测。首先，靠监测数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。关键词：深基坑 施工 监测方法 目录第一章 绪论61.1 前言6第二章、深基坑监测的目的72.1.监测依据72.2为施工开展提供及时的反馈信息72.3作为设计与施工的重要补充手段72.4作为施工开挖方案修改的依据72.5保证基坑支护结构和相邻建筑物的安全72.6积累经验以提高基坑工程的设计和施工水平8第三章、深基坑监测基本要求93.1深基坑监测基本要求9第四章 施工监测一般规定104.1变形测量的基本要求104.11变形测量布设应符合要求104.1.2变形测量的等级划分及精度要求104.1.3变形测量的观测周期的要求114.1.4变形观测时宜符合的要求1141.5 变形观测的时间114.2水平位移监测网114.2.1水平位移的监测网114.2.2水平位移监测网的主要技术要求，应符合表9.2.4的规定。114.2.3 水平位移的监测网精度要求124.3垂直位移监测网124.3.1 垂直位移的监测网基本要求124.3.2垂直位移监测网的主要技术要求134.4水平位移测量134.4.1水平位移测量的一般规定134.4.2 水平位移测量施测精度和计算144.4.3 水平位移观测点的选择144.5垂直位移测量144.5.1沉降观测点的布设，应符合的规定144.5.2沉降观测点的精度要求和观测方法154.5.3 沉降观测的周期154.5.4 观测点的埋设和选择164.6内业计算及成果整理164.6.1 内业计算及整理164.6.2监测网点位稳定性的检验164.6.3观测点的变形分析，应符合的规定174.6.4应根据工程需要提交的资料17第五章、深基坑常用监测方式与方法185.1地面沉降、桩顶水平位移185.2围护结构、被围护土体的侧向位移185.2.1测斜管的埋设185.2.2监测操作要点185.3土体分层沉降测试195.4围护结构的内力、支撑轴力测量195.4.1钢筋计的安装195.4.2钢筋计操作要点195.5围护结构侧土压力19第五章、结语20致谢21参考文献22第一章 绪论1.1 前言随着城市建设的发展，基坑施工的开挖深度越来越深，由于地下土体性质、荷载条件、施工环境的复杂性，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。 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监测。首先，靠监测数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。2012.6 湖北国土资源职业学院毕业设计(论文) 19第二章、深基坑监测的目的2.1.监测依据工程监测依据主要应列出本监测方案依据的工程设计资料、合同承诺以及相关规范、标准、法律法规等。（必须包括基坑支护设计方案，建筑基坑支护技术规程，建筑基坑监测技术规范，建筑变形测量规范，广东省建筑基坑支护工程技术规程及建设单位提供的基坑周边环境（周边道路、管线、建筑物）图等）2.2为施工开展提供及时的反馈信息根据监测分析结果调整施工参数,必要时,采取附加工程措施,以此达到信息化施工的目的,现场施工管理和技术人员根据监测数据和成果判别工程是否安全。2.3作为设计与施工的重要补充手段设计计算中未曾考虑的各种复杂因素,都可以通过对现场监测结果分析加以局部修改和完善,即将施工监测和信息反馈看作设计的一部分,使前期设计和后期设计互为补充,相得益彰。2.4作为施工开挖方案修改的依据根据工程施工的结果来判断和鉴别原设计方案是否安全和适当,必要时还需对原开挖方案进行局部的调整和修改。2.5保证基坑支护结构和相邻建筑物的安全只有对基坑支护结构、基坑周围的土体和相邻的建筑物进行全面、系统的监测,才能对基坑工程的安全性和对周围环境的影响程度有全面的了解,以确保工程的顺利进行,在出现异常情况时及时反馈,并采取必要的工程应急措施,甚至调整施工工艺或修改设计。2.6积累经验以提高基坑工程的设计和施工水平基坑现场监测不仅确保了基坑工程的安全,在某种意义上也是个实体试验,所取得的数据是结构和土层在工程施工过程中的真实反映,是各种复杂因素影响和作用下基坑系统的综合体现,因而也为该领域的科学和技术发展积累了第一手资料。第三章、深基坑监测基本要求3.1深基坑监测基本要求监测工作必须是有计划的,应根据设计提出的监测要求和建设单位下达的监测任务书预先制订详细的基坑监测方案。监测数据必须可靠真实。监测数据必须是及时的,且需在现场及时计算处理,计算有问题可及时复测,尽量做到当天报表当天出。埋设于结构中的监测元件应尽量减少对结构正常受力的影响,并注意埋设监测元件的回填土与岩土介质的匹配。应采纳多种方法、施行多项内容的监测方案,以便监测结果可以互相印证、互相检验。对重要的监测项目,应按照工程具体要求预先设定预警值和报警制度,预警值应包括变形或内力量值及其变化速率。第四章 施工监测一般规定本章适用于工业与民用建筑物、构筑物、建筑场地、地基基础、中（小）型水坝，以及测量精度要求与本规范相适应的其他变形测量。大型或重要工程建筑物、构筑物，在工程设计时，应对变形测量统筹安排。施工开始时，即应进行变形测量。4.1变形测量的基本要求4.11变形测量布设应符合要求变形测量点，宜分为基准点、工作基点和变形观测点。其布设应符合下列要求：一、每个工程至少应有3个稳固可靠的点作为基准点；二、工作基点应选在比较稳定的位置。对通视条件较好或观测项目较少的工程，可不设立工作基点，在基准点上直接测定变形观测点；三、变形观测点应设立在变形体上能反映变形特征的位置。4.1.2变形测量的等级划分及精度要求变形测量的等级划分及精度要求，应符合表9.1.4的规定。变形测量的等级划分及精度要求表9变形测量等级垂直位移测量水平位移测量适用范围变形点的高程中误差(mm)相邻变形点高差中误差(mm)变形点的点位中误差(mm)一等0.30.11.5变形特别敏感的高层建筑、工业建筑、高耸构筑物、重要古建筑、精密工程设施等二等0.50.33.0变形比较敏感的高层建筑、高耸构筑物、古建筑、重要工程设施和重要建筑场地的滑坡监测等三等1.0.56.0一般性的高层建筑、工业建筑、高耸构筑物、滑坡监测等四等2.01.012.0观测精度要求较低的建筑物，构筑物和滑坡监测等注：变形点的高程中误差和点位中误差，系相对于最近基准点而言；当水平位移变形测量用坐标向量表示时，向量中误差为表中相应等级点位中误差的1/；垂直位移的测量，可视需要按变形点的高程中误差或相邻变形点高差中误差确定测量等级。4.1.3变形测量的观测周期的要求变形测量的观测周期，应根据建筑物、构筑物的特征、变形速率、观测精度要求和工程地质条件等因素综合考虑。观测过程中，根据变形量的变化情况，应适当调整。4.1.4变形观测时宜符合的要求每次变形观测时，宜符合下列要求：一、采用相同的图形（观测路线）和观测方法；二、使用同一仪器和设备；三、固定观测人员；四、在基本相同的环境和条件下工作。41.5 变形观测的时间平面和高程监测网，应定期检测。建网初期，宜每半年检测一次；点位稳定后，检测周期可适当延长。当对变形成果发生怀疑时，应随时进行检核。4.2水平位移监测网4.2.1水平位移的监测网水平位移的监测网，可采用三角网，导线网、边角网、三边网和轴线等形式。当采用轴线控制时，轴线两端应分别建立检核点。水平位移的监测网，宜采用独立坐标系统，并进行一次布网。控制点宜采用有强制归心装置的观测墩；照准标志宜采用强制对中装置的觇牌。4.2.2水平位移监测网的主要技术要求，应符合表9.2.4的规定。水平位移监测网的主要技水要求表9.2.4等级相邻基准点的点位中误差(mm)平均边长(m)测角中误差()最弱边相对中误差作业要求一等1.53000.71/250000宣按国家一等三角要求观测1501.01/120000宣按本规范二等三角要求观测二等3.03001.01/120000宣按本规范二等三角要求观测15011/70000宜按本规范三等三角要求观测三等6.03501.81/70000宜按本规范三等三角要求观测2002.51/40000宜按本规范四等三角要求观测四等12.04002.51/40000宜按本规范四等三角要求观测注：表中未考虑起始误差的影响。4.2.3 水平位移的监测网精度要求在设计水平位移的监测网时，应进行精度预估，选用最优方案。当工程需要时，变形监测网的起始边，宜按国家一等三角测量的要求及本规范第二章相应等级的有关规定执行，并应采用高精度的测距仪或因瓦基线尺测定。4.3垂直位移监测网4.3.1 垂直位移的监测网基本要求垂直位移的监测网，可布设成闭合环、结点或附合水准路线等形式。水准基准点，应埋设在变形区以外的基岩或原状土层上，亦可利用稳固的建筑物、构筑物，设立地上水准点。当受条件限制时，在变形区内也可埋设深层金属管水准基准点。水准点的标石型式，可根据现场条件和任务需要，按本规范附录四中相应规定执行。4.3.2垂直位移监测网的主要技术要求垂直位移监测网的主要技术要求，应符合表9.3.4的规定。垂直位移监测网的主要技术要求表9.3.4等级相邻基准点高差中误差(mm)每站高差中误差(mm)往返较差、附合或环线闭合差(mm)检测已测高差较差(mm)使用仪器、观测方法及要求一等0.30.070.150.2DS05型仪器，视线长度15m，前后视距差0.3m，视距累积差1.5m。宜按国家一等水准测量的技术要求施测二等0.50.130.300.5DS05型仪器，宜按国家一等水准测量的技术要求施测三等1.00.300.600.8DS05或DS1型仪器，宜按本规范二等水准测量的技术要求施测四等2.00.701.402.0DS2或DS3型仪器，宣按本规范三等水准测量的技术要求施测注：n为测段的测站数。起始点高程宜采用测区原有高程系统。无条件时，高程系统可根据经验自定。对监测面积较大的工程，宜与国家或测区原有水准点联测。4.4水平位移测量4.4.1水平位移测量的一般规定水平位移的测量，可采用测角前方交会法、边角交会法、导线测量法、极坐标法、小角法、经纬仪投点法、视准线法、引张线法、正垂线或倒垂线法等，并应符合下列规定：一、采用前方交会法时，交会角应在60120之间，并宜采用三点交会；二、采用经纬仪投点法和小角法时，对经纬仪的垂直轴倾斜误差，应进行检验，当垂直角超出3范围时，应进行垂直轴倾斜修正；三、采用极坐标法时，其边长应采用检定过的钢尺丈量或用磁波测距仪测定，当采用钢尺丈量时，不宜超过一尺段，并应进行尺长、拉力、温度和高差等项修正；四、采用视准线法时，其测点埋设偏离基准线的距离，不应大于2cm；对活动觇牌的零位差，应进行测定。4.4.2 水平位移测量施测精度和计算水平位移观测点的施测精度，应按本论文表9.1.4中相应等级及要求的规定执行。建筑物、构筑物主体的倾斜观测，应测定顶部及其相应底部观测点的偏移值。对整体刚度较好的建筑物的倾斜观测，可采用基础差异沉降推算主体倾斜值。建筑物、构筑物主体倾斜率和按差异沉降推算主体倾斜值。4.4.3 水平位移观测点的选择建筑物、构筑物和水坝的裂缝观测，宜在裂缝两侧设置观测标志；对于较大的裂缝，至少应在其最宽处及裂缝末端各布设一对观测标志。裂缝可直接量取或间接测定，分别测定其位置、走向、长度和宽度的变化。混凝土坝和有条件的高层建筑物，主体挠度观测，可采用正倒垂线法，利用坐标仪或其他仪器测定各观测点相对于铅垂线的偏离值。日照变形观测的观测点，宜设置在观测体受热面不同的高度外。根据温度的变化，测定各观测点相对于底点的位移值。观测工作，宜在日出前开始，定时观测，至日落后结束。观测时应同时分别测记观测体向阳和背阳面的温度。建筑场地滑坡观测的观测点，宜设置在滑坡周界附近、滑动量较大、滑动速度较快的轴线方向和滑坡前沿区等部位。在确定点位时，应考虑工程地质的需要。观测点应埋设标石，其深度不应小于1m。观测点，可采用测角前方交会法或极坐标法测定。滑坡观测点的点位精度，应符合本规范表9.1.4中相应等级的规定。进行滑坡位移观测时，应同时进行垂直位移观测。垂直位移观测的技术要求,可按本规范表9.5.3中相应等级规定执行。当分析滑坡位移的规律时，应将观测点的水平位移量与垂直位移量进行综合判断。水坝的水平位移观测点，宜沿坝的轴线布设。土坝观测点横断面的间距，应小于50m；混凝土坝每坝段，应有1个横断面。水坝水平位移的观测，相对于工作基点的坐标中误差，中型混凝土土坝不应超过1mm,小型混凝土坝不应超过2mm；中型土石坝不应超过3mm，小型土石坝不应超过5mm。4.5垂直位移测量4.5.1沉降观测点的布设，应符合的规定建筑物的沉降观测，宜采用几何水准或液体静力水准等测量方法。单个构件，可采用测微水准或机械倾斜仪、电子倾斜仪等测量方法。沉降观测点的布设，应符合下列规定：一、能够反映建筑物、构筑物变形特征和变形明显的部位；二、标志应稳固、明显、结构合理，不影响建筑物、构筑物的美观和使用；三、点位应避开障碍物，便于观测和长期保存。4.5.2沉降观测点的精度要求和观测方法沉降观测点的精度要求和观测方法，根据工程需要，应符合本规范表9.5.3中相应等级的规定。沉降观测的各项记录，必须注明观测时的气象情况和荷载变化。建筑物、构筑物的沉降观测点，应按设计图纸埋设，并宜符合下列规定：沉降观测点的精度要求和观测方法表9.5.3等级高程中误差(mm)相邻点高差中误差(mm)观测方法往返较差、附合或环线闭合差(mm)一等0.30.15除宜按国家一等精密水准测量外，尚需设双转点，视线15m，前后视视距差0.3m，视距累积差1.5m；精密液体静力水准测量；微水准测量等0.15二等0.50.30按国家一等精密水准测量；精密液体静力水准测量0.30三等.00.50按本规范二等水准测量；液体静力水准测量0.60四等2.01.00按本规范三等水准测量；短视线三角高程测量1.40一、建筑物四角或沿外墙每1015M处或每隔23根柱基上；二、裂缝或沉降缝或伸缩缝的两侧；新旧建筑物或高低建筑物以及纵横墙的交接处；三、人工地基和天然地基的接壤处；建筑物不同结构的分界处；四、烟囱、水塔和大型储藏罐等高耸构筑物的基础轴线的对称部位，每一构筑物不得少于4个点。4.5.3 沉降观测的周期施工期间，建筑物沉降观测的周期，高层建筑每增加12层应观测1次；其他建筑的观测总次数，不应少于5次。竣工后的观测周期，可根据建筑物的稳定情况确定。建筑物、构筑物的基础沉降观测点，应埋设于基础底板上。在浇灌底板前和基础浇灌完毕后应至少各观测1次。基础不均匀沉降产生的基础相对倾斜值和基础挠度，4.5.4 观测点的埋设和选择基坑回弹观测时，回弹观测点，宜沿基坑纵横轴线或在能反映回弹特征的其他位置上设置。回弹观测的标志，应埋入基底面下1020cm。其钻孔必须垂直，并应设置保护管。回弹观测点的高程，宜在基坑开挖前、开挖后及浇灌基础之前，各测定1次。对传递高程的辅助设备,应进行温度、尺长和拉力等项修正。回弹观测点的高程中误差，不应超过1mm。地基土的分层沉降观测点，应选择在建筑物、构筑物的地基中心附近。观测标志的深度,最浅的应在基础底面50cm以下；最深的应超过理论上的压缩层厚度。观测的标志，应由内管和保护管组成，内管顶部应设置半球状的立尺标志。地基土的分层沉降观测，应在基础浇灌前开始，观测的周期，宜符合规范规定。观测的高差中误差，不应超过1mm。建筑场地的沉降观测点布设范围，宜为建筑物基础深度的23，并应由密到疏布点。4.6内业计算及成果整理4.6.1 内业计算及整理观测工作结束后，应及时整理和检查外业观测手簿。水平位移监测网的测角中误差、测距中误差及各条件方程自由项限差，应按本规范第二章中的有关公式进行计算。垂直位移监测网，每测站的高差全中误差，应按本规范第3.2.8条的有关公式计算。监测网的平差计算与精度评定，应根据工程需要，采用经典严密平差法或自由网平差法。4.6.2监测网点位稳定性的检验监测网点位稳定性的检验，可采用下列方法：一、采用经典严密平差时的检验方法，复测后两次平差值的较差应符合下式要求：式中两次平差值较差（）；单位权中误差（）；Q权系数。二、采用自由网平差时的统计检验方法；三、经典法与统计检验相结合的方法。4.6.3观测点的变形分析，应符合的规定观测点的变形分析，应符合下列规定：一、相邻两观测周期，相同观测点有无显著变化；二、应结合荷载、气象和地质等外界相关因素综合考虑，进行几何和物理分析。4.6.4应根据工程需要提交的资料水平位移测量结束后，应根据工程需要，提交下列有关资斜：一、水平位移量成果表；二、观测点平面位置图；三、水平位移量曲线图；四、有关荷载、温度、位移值相关曲线图；五、水平位移和垂直位移综合曲线图；六、变形分析报告等。内业计算取值精确度的要求表9.6.5监测网等级方向值()边长(mm)坐标(mm)高程(mm)水平位移量(mm)垂直位移量(mm)一、二等0.010.10.10.010.10.01三、四等0.101.01.00.101.00.10垂直位移测量结束后，应根据工程需要，提交下列有关资料：一、垂直位移量成果表；二、观测点位置图；三、位移速率、时间、位移量曲线图；四、荷载、时间、位移量曲线图；五、等位移量曲线图；六、相邻影响曲线图；七、变形分析报告等。第五章、深基坑常用监测方式与方法5.1地面沉降、桩顶水平位移沉降观测使用仪器是精密水准仪和铝合金水准尺。桩顶水平位移使用全站仪。这些都是常用的测量仪器。在这里要注意的是:要使用相同的仪器,在相同的位置上,由同一观测者按同一方案施测,而且测量参照点要安全,其位置不要设在变形、位移区内。5.2围护结构、被围护土体的侧向位移围护结构和被围护土体的侧向位移监测使用的仪器是测斜仪。测斜仪由测斜管、测斜探头和数字式测读仪三部分组成,是一种可以精确地测量沿铅垂方向土层或围护结构内部水平位移的工程测量仪器,可以用来测量单向位移,也可以测量双向位移,再由两个方向的位移求出其矢量和,得到位移的最大值和方向。5.2.1测斜管的埋设a.围护桩内的测斜管在吊放钢筋笼之前,就绑扎在钢筋上,随钢筋笼一起放入桩孔内;土体内的测斜管就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围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。b.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。测斜管顶部和底部都要装上盖子,防止砂浆、泥浆及其他杂物入内。c.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。d.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。5.2.2监测操作要点a.连接探头和测读仪。当连接测读仪的电缆和探头时,要使用原装扳手将螺母接上。检查密封装置、电池充电情况(电压)及仪器是否能正常读数。当测斜仪电压不足时必须立即充电,以免损伤仪器。b.将探头插入测斜管,使滚轮卡在导槽上,缓慢下至孔底以上0.5 m处。注意不要把探头降到套管的底部,以免损伤探头。测量自下而上地沿导槽全长每隔0.5 m测读一次。为提高测量结果的可靠度,每一测量步骤中均需一定的时间延迟,以确保读数系统与环境温度及其他条件平稳(稳定的特征是读数不再变化)。若对测量结果有怀疑可重测,重测的结果将覆盖相应的数据。c.测量完毕后,将探头旋转180,插入同一对导槽,按以上方法重复测量,前后两次测量时的各测点应在同一位置上;在这种情况下,两次测量同一测点的读数绝对值之差应小于10%,且符号相反,否则应重测本组数据。5.3土体分层沉降测试土体分层沉降是指离地面不同深度处土层内的点的沉降或隆起,通常用磁性分层沉降仪量测。磁性分层沉降仪由对磁性材料敏感的探头、埋设于土层中的分层沉降管和钢环、带刻度标尺的导线以及电感探测装置组成。埋设时应注意:提高钻孔的垂直精度;配制砂浆时,应注入一定的硬度,但避免过硬;测定管受张拉荷载至砂浆完全硬为止;变换部位在开挖后移到耐压盒下。5.4围护结构的内力、支撑轴力测量5.4.1钢筋计的安装围护桩内的钢筋计焊接在钢筋笼主筋,当作主筋的一段,焊接的面积不应小于钢筋的有效面积。在焊接钢筋计时,为避免热传导使钢筋计零值增加,需采取冷却措施,可用湿毛巾或流水冷却。钢支撑的钢筋计焊接在端头附近,两侧对称各布置一个。5.4.2钢筋计操作要点a.做好钢筋计传感部分和信号线的防水处理。b.仪器安装前必须做好信号线与钢筋计的编号,做到一一对应。c.钢筋计焊接必须保证质量。d.钢筋计安装好后,浇混凝土前测一次初值,基坑开挖前测一次初值。e.测数时,同时用温度计测量气温,考虑温度补偿。5.5围护结构侧土压力桩墙侧向水土压力的监测通常是在桩墙迎土面埋设土压力传感,通过相应的接收仪器来读取所需的数据。测量侧压力时,土压力计绑扎于钢筋上,接触面紧贴土体一侧。但根据实际操作经验,土压力计绑扎在围护结构的钢筋上,成功的把握不是很大,因为在浇混凝土时,难以保证混凝土不包裹土压力计。最好的安装方法还是在围护结构的外面钻孔埋设土压力计,并在孔中注入与土体性质基本一致的物质,填实空隙。第五章、结语本文在深基坑工程施工监测的现状上提出了基于支