基坑变形监测设计毕业论文.doc

山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 I 基坑变形监测设计毕业论文基坑变形监测设计毕业论文 目目 录录 摘要 I 1 变形监测概述 1 1 1 变形监测的意义和目的 1 1 2 变形监测的特点 2 1 3 变形监测的内容 3 1 4 变形分析的发展与应用 4 2 变形观测技术 6 2 1 变形监测的精度 6 2 2 观测点的结构与埋设 7 2 3 基坑回弹监测 8 3 基坑变形监测与变形分析 13 3 1 基坑工程概念 13 3 2 工程概况 15 3 3 工程地质条件 16 3 4 技术依据 17 3 5 监测工程流程 18 3 6 控制点的布设 18 3 7 基坑变形监测精度方法及周期确定 22 3 8 观测方案 26 3 9 观测仪器与施测方法及技术指标 26 4 变形监测的影响因素 29 5 内业数据处理及提交成果 31 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 II 5 1 内业处理 31 5 2 警戒值的确定 31 5 3 观测成果表 32 5 4 变形监测位移曲线图 34 5 5 成果分析 36 结束语 37 致谢 38 参考文献 39 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 0 1 变形监测概述变形监测概述 1 1 变形监测的意义和目的变形监测的意义和目的 在测量工程的实践和科学研究活动中 变形监测占有重要的位置 工 程建筑物的兴建 从施工开始到竣工 以及建成后整个运营期间都要不断 地监测 以便掌握变形的情况 及时发现问题 保证工程建筑的安全 人 类开发自然资源的活动 例如抽取地下水 采油 采矿等 会破坏地壳上 部的平衡 造成地面变形 这种变形需要长期监测监视 以便采取措施控 制其发展 保证人类正常的生产和生活 例如 在人口密集的地区大量抽 取地下饮用水 造成地面沉陷 地面不均匀的沉陷会引起建筑物和工业设 施的损坏 地下采矿引起矿体上方岩层的移动 严重的会造成地面滑坡和 塌方 危机人民生命财产 需要监测 近年来 人们开始在城市下面 工 业设施和交通干线下面 水体 河流 湖泊 海洋 下面采矿 称为三下 采矿 这些对变形监测都提出了更高的要求 地壳中地应力的长期积累 造成地震 严重地危及人类的生存 监测地壳的变形是预报地震的重要手 段 尽管地壳变形监测不是本书讨论的重点 但本篇讨论的监测技术 监 测网设计方法 以及观测数据处理技术对地壳变形 也有书叫地壳形变 监 测仍有很好的参考价值 变形监测有实用上和科学上两方面的意义 实用上的意义主要是检查各 种工程建筑物和地质构造的稳定性 及时发现问题 以便采取措施 科学 上的意义包括更好地理解变形的机理 验证有关工程设计的理论 以及建 立正确的预报变形的理论和方法 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 1 1 2 变形监测的特点变形监测的特点 与工程建设中的测图与施工测量相比 变形监测有很多自身特点 有 以下几点 1 精度要求 与其他测量工作相比 变形监测的精度要求高 典型的精度要求在 1mm 一般来说 如果变形监测是为了是变形值不超过某一允许的数值 以 确保建筑的安全 则其观测的误差小于允许值的 1 10 1 20 如果是为了研 究变形的过程 则其误差应比上面的数值小的多 甚至应采用目前测量手 段和仪器发所能达到的最高精度 2 重复观测 众所周知 一般城市测量控制网 改造或补充一些点时 一般不再重 复观测 而用于变形监测的网则必须相隔一定时间进行重复观测 只有重 复观测 才能从坐标或高程值的变经中发现变形 3 严密地进行数据处理 一些变形体的变形大都较小 有的与测量误差有相同的数量级 故要 采取一些方法从含有观测误差的观测值中分离出变形信息 4 多学科的配合 变形测量工作不仅需要测绘学 尚需要土木工程和土力学及岩石力学 等方面的知识 5 责任重大 变形观测责任重大 它需要一丝不苟地认真工作 由于变形量都是微 观变化 更应从带有观测误差的观测值中 找出变形规律的蛛丝马迹 及 时正确预报危害变形 使人们避免灾害 减少损失 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 2 1 3 变形监测的内容变形监测的内容 变形观测的内容 应根据建筑物的性质与地基情况来定 要求有明确 的针对性 既要有重点 又要作全面考虑 以便能正确反映出建筑物的变 化情况 达到监视建筑物的安全运营 了解其变形规律之目的 例如 1 工业与民用建筑物 对于基础而言 主要观测内容是均匀沉陷与不 均匀沉陷 从而计算绝对沉陷值 平均沉陷值 相对弯曲 相对倾斜 平 均沉陷速度以及绘制沉陷分布图 对于建筑物本身来说 则主要是倾斜与 裂缝观测 对于工业企业 科学试验设施与军事设施中的各种工艺设备 导轨等 其主要观测内容是水平位移和垂直位移 对于高大的塔式建筑物 和高层房屋 还应观测其瞬时变形 可逆变形和扭转 即动态变形 2 土工建筑物 以土坝为例 其观测项目主要为水平位移 垂直位移 渗透 浸润线 以及裂缝观测 3 钢筋混凝土建筑物 以混凝土重力坝为例 其主要观测项目为垂直 位移 从而可以求得基础与坝体地转动 水平位移 从而可以求得坝体的 挠曲 以及伸缩缝的观测 以上内容通常称为外部变形观测 也就是说用 测量的方法求出建筑物外形在空间位置方面的变化 此外 由于混凝土坝 是一种大型水工建筑物 其安危影响很大 设计理论也比较复杂 除了观 测其外形的变化之外 还要了解其结构内部的的情况 例如混凝土应力 钢筋应力 温度等 这些内容通常称为内部观测 它一般是将电学仪器 或其它仪器 埋设在坝体内部 以电缆 管道 连至廊道内 定期进行 观测 外部观测与内部观测之间有着密切的联系 应该同时进行 以便在 资料分析时可以互相补充 互相验证 本篇所讨论的内容仅艰于外部变形 观测 4 地表沉降 对于建立在江河下游冲积层上的城市 由于工业用水需 要大量地吸取地下水 而影响地下土 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 3 层的结构 将使地面发生沉降现象 例如 我国某城市地表沉降观测的结 果表明地表有时沉降 有时回升 这与季节性地吸取地下水有关 对于地 下采矿地区 由于在地下大量的采掘 也会使地表发生沉降现象 这种沉 降现象严重的城市地区 暴雨以后将发生大面积的积水 影响仓库的使用 与居民的生活 有时甚至造成地下管线的破坏 危及建筑物安全 因此 必须定期地进行观测 掌握其沉降与回升的规律 以便采取防护措施 为了更全面地了解影响工程建筑物变形的原因及其规律 以及有些特 种工程建筑物的要求 有时在其勘测阶段要进行地表形变观测 以研究地 层的稳定性 为了达到上述各项目的 通常在工程建筑物的设计阶段 在调查建筑 物地基负载性能 研究自然因素对建筑物变形影响的同时 就应着手拟定 变形观测的设计方案 并将其作为工程建筑物的一项设计内容 以便在施 工时 就将标志和设备埋置在设计位置上 从建筑物开始施工就进行观测 一直持续到变形终止 1 4 变形分析的发展与应用变形分析的发展与应用 在变形分析中 出于实用 简便上的考虑 我们一般应用较多的是单 测点模型 同时 为顾及监测点的整体空间分布特性 多测点变形监控模 型也得到了发展 但是 从现行的变形分析方法中 我们不难发现 大多都是离线的 事 后的 不能进行即时预报与监控 无法在紧急关头为突发性灾害提供即时 决策咨询 这与目前的自动化监测系统的要求很不相符 为此 研究在线 实时分析与监控的方法成为技术的关键 已有研究表明 采用递推算法的 贝叶斯动态模型进行大坝监测的动态分析是可行的 在隔河岩大坝 GPS 自 动化监测系统中 我们采用递推式卡尔曼滤波模型进行全自动在线实时数 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 4 据处理起到了较好效果 诞生于 20 世纪 80 年代末的小波分析理论 是一种最新的时频局部化 分析方法 被认为是自傅立叶分析方法后的突破性进展 应用小波方法 进行时频分析 可望有效地求解变形的非线性系统问题 通过小波变换提 取变形特征 但这一研究领域才刚刚起步 在变形分析方面尚无实质性的 研究成果 第二十一届 IUGG 大会 小波理论及其应用 被 IAG 确定为大地 测量新理论的研究方向之一 在 1999 年召开的第二十二届 IUGG 大会上 小波理论及其在大地测量和地球动力学中的应用 再次被 IAG 确定为 GIV 分会 大地测量理论与方法 的新的研究小组 可见 开展小波理论及其应 用研究的重要性 从目前的应用研究来看 虽然小波分析要求大子样容量 的时间序列数据 但是 长序列数据可从 GPS TPS 等集成的自动化监测系 统中得到保障 小波分析为高精度变形特征提取提供了一种数学工具 可 实现其他方法无法解决的难题 对非平稳信号消噪有着其他方法不可比拟 的优点 小波理论在变形监测 尤其是动态变形监测 的数据分析方面将会 发挥巨大的作用 总之 随着变形观测技术 计算机软件和新兴数学理论的发展 变形 分析的新方法研究将会不断涌现 同时 由于变形体的不确定性和错综复 杂性 各种自然灾害的突发性 需要我们用新的思维方式和方法来研究变 形观测问题 将各种灾害损失减少到最低程度 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 5 2 变形观测技术变形观测技术 2 1 变形监测的精度变形监测的精度 工程建筑物的变形观测能否达到预定目的 要受很多因素的影响 其 中 最基本的因素是观测点的布置 观测的精度与频率 以及每次观测所 进行的时间 观测点的布置与各类工程的特点有关 在工业与民用建筑物的变形观测中 由于其主要观测内容是基础沉陷 和建筑物本身的倾斜 其观测精度应根据建筑物基础的允许沉陷值 允许 倾斜度 允许相对弯矩等来决定 同时也应考虑其沉陷速度 例如 我国 建筑设计部门在研究高层建筑物的倾斜时 根据前述的观点以允许倾斜值 的 1 20 作为观测的精度指标 某综合勘察院在观测一幢大楼的变形时 根 据设计人员提出的允许倾斜度 a 4 求得顶点的允许偏移值为 120mm 以其 1 20 作为最后观测中误差 即 m 6mm 在生产实践中 求得必要的中误 差以后 如果根据本单位的仪器设备和技术力量 能够比较容易地达到精 度要求 而且在不必花费很大的精力 不增加很多工作量的情况下 还能 达到更高的精度时 也可以将观测精度指标提高 例如前述的情况 在求 得 m 6mm 后 即按此思想将精度指标提高 取 2mm 作为最后的观测中误 差 对于根据沉陷速度确定观测精度 是指沉陷延续的时间很长而沉陷量 又较小的基础 其观测的精度就应当高些 一般来讲 从实用的目的出发 对于连续生产的大型车间 钢结构 钢筋混凝土结构的建筑物 通常要求观测工作能反映出 1mm 的沉陷量 对 于一般的厂房 没有很大的传动设备 连续性不大的车间 要求能反映出 2mm 的沉陷量 因此 对于观测点高程的测定误差 应在 1mm 以内 而为 了科学研究的目的 往往则要求达 0 1mm 的精度 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 6 对于水工建筑物 根据其结构 形状不同 观测内容和精度也有差异 即使对于同一建筑物 如拱坝 的不同部位 其观测精度也不相同 变形 大的部位 如拱冠 的观测精度可稍低于变形小的部位 如拱座 对于混 凝土大坝 测定变形值的精度一般为 1mm 对于土工建筑物 测定其变形 值的精度不低于 2mm 2 2 观测点的结构与埋设观测点的结构与埋设 平面基准点的标志体应具有较高的稳定性 亦即标志体在水平方向上 是保持不动的 1 观测墩 在基岩较浅或土体稳定的地方 常用钢筋混凝土建造的观测墩作 为平面控制点标志 2 倒锤 倒锤是一种埋设较深 稳定性很好的平面标志 图 2 1 a 是倒锤原理 图 当钻孔内充满液体时 对中中心与标志中心的相对位置不变 也就是 说 如果标志中心是稳定的 则对中中心也是稳定的 其平面位置不会受 侧向干扰力影响 图 2 1 b 是倒锤的一种实用结构 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 7 支架 油箱 连接杆 浮筒 钢丝 锚块 保护管 基岩 b 机械式倒锤结构 图 2 1 机械式倒锤装置 a 机械式倒锤原理图 柔性吊丝 标志中心 基岩 液体 浮子 不锈钢丝 0 8 1 0mm 对中中心 图 2 2 光线传递式标志 对中盘 观测墩 人 孔 平面 标志 3 光线传递式标志 光线传递式标志是将固定在底层的中心点利用光线投射到标志顶面上来 即利用光线代替倒锤线 玻璃片上的十字丝代表平面标志的中心 与混凝 土结合在一起埋在温度变化不大的岩层中 十字丝下安置一灯泡 为更换 灯泡 在标志旁设有进人孔 2 3 基坑回弹监测基坑回弹监测 工业与民用建筑物的沉陷观测是最常遇到的变形观测工作 从建筑物 基础施工开始到工程交付使用甚至更长一段时间都需进行变形观测 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 8 深埋大型基础在基坑开挖后 由于基坑上面的荷重卸除 基坑底面 地 基 隆起 称为基坑回弹 回弹量因土层不同而异 一般土层 软土层回弹 量稍大 砾砂岩层回弹量稍小 弱风化岩层一般情况下回弹量较小 而基 岩层基本不回弹 基坑回弹观测的任务是测定基坑开挖后的回弹量 其目的是为改进基 础设计 确定室内地坪的适宜标高提供重要资料 图 2 3 基坑回弹量观测 回弹观测要点是 基坑开挖之前先测出设计的坑底土层的准确高程 如图 2 3a 中的 Q 点的高程为 HQ 当基坑土被取出后再复测坑底土层中 Q 点 上升 Q 图 2 4b Q 高程为 HQ 它与初始高程之差为 HQ就是基坑 回弹量 QQQ HHH 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 9 图 2 3a 中 H坪为室内地坪设计标高 CD 为设计的基坑底面 其标高 为 HQ 当土块 ABCD 被取走后 CD 面上升到 C D 图 2 3b 为保持设计 坑内标高仍是 HQ 将 C D 挖去 使原 EF 升至 E F 即 CD 高度 当基础 筑完之后 E F 即 CD 高度 当基础筑完之后 E F 又被压回到 EF 图 2 3c 若按基础设计深度 h 施工室内地坪 则 0 降低了 HQ 若按 0 设计标高施工室内地坪 则 h 增加了 HQ尺寸 如果 HQ是在基础施工后一段时间完成 可能导致整个建筑物降低了 HQ尺寸 由于坑底 C D Q 三点回弹量与下沉量也不均 可导致防水失 败 对工程危害极大 因此 回弹观测 特别是软土层深基础的回弹观测 有重要意义 回弹观测应达到一定精度 一般取预计回弹量的 1 10 为回弹观测高程 中误差 观测中 常将各项较差取至 1mm 所用仪器能读出 0 1mm 的微小量 如图 2 4 所示为回弹观测示意图 准备精密水准仪和铟瓦水准尺 准 备经检定的 30m 或 50m 钢尺 以及与钢尺标准拉力相应的重锤两个和投放 钢尺的支架 其观测工作应在开挖前后各进行 1 次 图 2 4 回弹观测方法 开挖前观测时 将平底重锤放人孔底 让锤与回弹标志顶接触 另一 端用检定拉力将钢尺引张 当孔底重锤碰到标志后 用水准仪测量基准点 与回弹标志的高差 要注意钢尺的零 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 10 点值 观测时钢尺估读到 0 1mm 水准尺读到 0 1mm 以下凑整 测回观测顺序如下 后视水准尺 调平气泡 读基本分划 a 1 不动测微器 前视钢尺 调平气泡读钢尺读数 b 1 仍不动测微器 再重新调平气泡 再读钢尺读数三次 当较差小于 1mm 时 取三次平均值 得 b 1 后视水准尺辅助分划 读法同 得 a 1 重新引张钢尺 水准仪前视钢尺 读法同 得 b 1 测量孔底与地面上的温度 取其中数对钢尺施加温度改正 计算高差 111 hab 111 hab 式中 分别为上 下半测回高差 1 h 1 h 步观测为一测回 一测回两次高差之差为 2 1 1 11 h fhh 当不大于 1mm 时 取其平均值为第一测回的结果 即 1 h f 2 2 111 1 2 hhh 该项观测须进行两测回 其较差不大于 1mm 取两测回平均值作为最后 的观测高差值 即 2 3 12 1 2 hhh 式中 h2为第二测回观测高差 观测完毕 先回填白灰 0 5m 拨出套管 回填素土 基坑挖至白灰时 应仔细挖坑 以免破坏坑内各观测点 同时在基坑 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 11 壁一合适的高度做一个临时水准点 设计坑底往上不超过 1 5m 高 按开挖 前的观测方法 测量该临时水准点与地面基准点高差 当回弹观测点被挖露出后 以临时水准点为后视 观测各回弹观测点 的标高 从而算得各观测点的回弹量 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 12 3 基坑变形监测与变形分析基坑变形监测与变形分析 3 1 基坑工程概念基坑工程概念 随着城市建设的高速发展和地下空间的开发利用 基坑工程愈来愈多 基坑工程是指建 构 筑物基础工程或其它地下工程 如地铁车站 地下 车库 地下商场和人防通道等 施工中所进行的基坑开挖 降水 支护 围护 和土体加固等综合性工程 基坑开挖深度一般 6m 者称为深基坑 工程 基坑支护是指基坑开挖过程中所设置的坑壁支护结构和撑锚体系 其 功能是挡土止水 节约施工用地 保护周围环境或可利用作为建筑物地下 空间的外墙结构等 支护结构的类型主要有钢板桩支护 地下连续墙 柱 列式灌注桩排桩支护 内支撑和锚杆支护 土钉墙支护和深层搅拌水泥土 桩支护等 在深基坑开挖的施工过程中 基坑内外的土体将由原来的静止土压力 状态向被动和主动土压力状态转变 应力状态的改变引起围护结构承受荷 载并将导致围护结构和土体的变形 这样将引起基坑坑内土体的隆起 基 坑支护结构及其周围土体的沉降和侧向位移等 一旦围护结构及土体的内 力 变形的量值超过容许的范围 将导致基坑失稳破坏 或对周边环境造 成不利影响 因此 基坑施工期变形监测的任务是监视围护结构以及土体 的稳定状态 内力和变形 其目的是 1 监测基坑工程的变化 确保基坑支护结构和相邻建筑物的安全 2 检验设计的参数和各种假设的正确性 指导基坑开挖和支护结构的 施工 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 13 3 用反分析法修正计算参数和理论公式 指导设计 基坑工程变形监测工作 对时间和空间的准确性要求很高 工作拖延 或失误造成的影响往往是难以补救的 因此 在基坑开挖前应制定详细的 监测方案 主要内容包括监测目的 监测内容 测点布置 监测方法 监 测项目报警值 监测结果 信息化施工 等等 监测对象和项目的选择 关系到基坑工程的安全施工 盲目增加监测 项目是对工程费用的浪费 但任意削减监测项目 可能造成严重事故的发 生 应根据基坑工程的安全等级 地质条件和围护结构的类型确定监测对 象和项目 一般包括 1 围护结构完整性及强度监测 2 围护结构的水平位移和变形监测 3 围护结构应力监测 4 支护结构内外压力监测 5 支护结构内外孔隙水压力监测 6 表层土体沉降 水平位移以及深层土体分层沉降和水平位移监测 7 地下水位变化的监测 8 邻近基坑的建筑物和管线道路等设施变形监测 9 支撑轴力监测 10 基坑坑底隆起的监测 基坑监测的时段是从基坑开挖直至建筑结构体施工至地面 或土体 回填 基坑工程监测的预警值和预警机制是信息化施工的重要部分 监测 的警戒值就是设定一个定量化指标 在其容许的范围内认为工程是安全 的 并对周围环境不产生危害 否则认为工程是非稳定或危险的 并将 对周围环境产生有害影响 需调整施工工序或优化原设计方案 因此 测试项目警戒值的确定至关重要 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 14 一般情况下 每个警戒值应由两部分控制 即允许的累计变化量和允许 变化速率 确定预警值是一项十分复杂的研究课题 没有统一的定量化 计算模式和确定准则 通常都是根据工程地质勘察报告给定的岩性指标 基坑设计的技术参数及区域性经验来确定 确定的原则是 1 满足设计计算的要求 不可超出设计值 2 满足测试对象的安全要求 达到保护目的 3 对于相同的保护对象 应针对不同的环境和不同的施工因素而确定 4 满足各保护对象的主管部门提出的要求 5 满足现行的相关规范 规程的要求 6 在保证安全的前提下 综合考虑工程质量和经济等因素 减少不必 要的资金投入 总之 确定的警戒值 是以达到监测目的 保证基坑工程安全和周围环 境的安全 使工程能够顺利地进行为目标 3 2 工程概况工程概况 尚德国际位于青岛经济技术开发区 气候宜人 交通便利 本项目一 期高层住宅区用地面积为20600平方米 总建筑面积为81145平方米 建筑 密度11 6 项目包括4栋高层住宅 地下停车场等 尚德国际一期高层住 宅共32层 地上建筑面积22309平方米 地下总建筑面积为6504平方米 该 工程地下3层 地上为32层 建筑高度121 895米 建筑总高度130米 筏板 基础 现浇混凝土框架 剪力墙结构 2010年8月开工 预计2011年3月底主 体封顶 2011年7月竣工 本项目建设单位为青岛上实瑞欧置业有限公司 设计单位为青岛市建筑设计研究院集团股份有限公司 根据GBJ202 83 地基与基础工程施工及验收规范 的有关规定 应 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 15 对该工程在整个施工过程中和工程竣工后的一定时间内进行沉降观测工作 动态的监测工程建筑过程中的沉降变化 尤其是不均匀沉降变化的状态 这对工程建筑的结构安全具有重要实际意义 根据设计要求及施工区段的 地质 支护结构的特点和所处的周边环境条件 确定的监测项目有 1 围护结构顶部沉降监测 2 围护结构顶部水平位移监测 3 围护桩 墙 测斜 4 围护结构与中间桩差异沉降监测 5 支撑轴力监测 6 围护结构裂缝及渗水监测 7 地下水位及孔隙水压力监测 8 周边地表沉降观测 9 临近建筑物变形监测 3 3 工程地质条件工程地质条件 3 3 1 气象水文气象水文 青岛市城阳区属华北暖温带沿海湿润季风区气候 年均气温 12 3 极端最高气温 34 4 极端最低气温 16 0 年均风速 5 30m s 瞬间最 大风速 44 20m s 年均降雨量 711 20mm 最大年降雨量 1272 70mm 最小 年降雨量 347 40mm 季节性冻土深度小于 0 50m 3 3 2 地形 地貌地形 地貌 拟建场区地形较平坦 孔口标高 3 20 4 80m 最大高差为 1 60m 原地貌类型为滨海潮汐带 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 16 3 3 3 岩土层分层情况及其物理力学性质岩土层分层情况及其物理力学性质 素填土 Q4ml 红褐色 稍湿 饱和 松散 主要为泥岩风化物 局部见少量的建筑垃圾 植物根系 层厚 0 80 4 40m 层底标高 0 26 3 50m 层底埋深 0 80 4 40m 淤泥质粉质粘土 Qm4 灰黑色 流塑 软塑 韧性低 干强度低 有腥臭味 见贝壳残片 层厚 0 20 1 70m 层底标高 0 38 2 30m 层底 埋深 1 80 3 80m 全风化泥岩 K2W 红褐色 密实 干钻易钻进 断口有油脂光泽 干后龟裂 层厚 0 30 3 20m 层底标高 1 28 1 50m 层底埋深 2 50 5 50m 地基承载力特征值 fak 300kPa 变形模量 E0 20MPa 强风化泥岩 K2W 红褐色 密实 干钻不易钻进 岩芯呈土状 断口有油脂光泽 局部含少量长石风化物 随着深度的增加强度逐渐提高 水浸后手捏有滑腻感 岩体完整程度为极破碎 岩体坚硬程度为极软岩 岩体基本质量等级为 V 级 该层未穿透 最大揭露厚度 5 50 3 4 技术依据技术依据 工程测量规范 GB50026 2007 建筑变形测量规程 JGJT8 2007 建筑基坑工程监测技术规范 GB50497 2009 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 17 3 5 监测工程流程监测工程流程 施工 监测作业监测设计收集资料 监测结果计算 报送设计 监 理 业主单位 监测成果图 表编辑及输 出 经验类比 理论分析 规范要求等 基坑稳定安全性判 别 设计 施工 监 理 业主研究方 案 报总监批准 安全 结构 环境不安全报 警 调整设计参数 改变施工方法或 辅助施工措施 图3 1 施工监测管理流程图 3 6 控制点的布设控制点的布设 工作基点 以下简称基点 是沉降观测的基准点 应根据工程的沉降 施测方案和布网原则的要求建立 而沉降施测方案应根据工程的布局特点 现场的环境条件制订 依据工作经验 一般高层建筑物周围要布设 2 个基 点 且与建筑物相距 50m 至 100m 间的范围为宜 基点可利用已有的 稳定 性好的埋石点和墙脚水准点 也可以在该区域内基础稳定 修建时间长的 建筑物上设置墙脚水准点 若区域内不具备上述条件 则可按相应要求 选在隐蔽性好且通视良好 确保安全 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 18 的地方埋设基点 所布设的基点 在未确定其稳定性前 严禁使用 因此 每次都要测定基点间的高差 以判定它们之间是否相对稳定 并且基点要 定期与远离建筑物的高等级水准点联测 以检核其本身的稳定性 沉降观测点应依据建筑物的形状 结构 地质条件 桩形等因素综合 考虑 布设在最能敏感反映建筑物沉降变化的地点 一般布设在建筑物四 角 差异沉降量大的位置 地质条件有明显不同的区段以及沉降裂缝的两 侧 埋设时注意观测点与建筑物的联结要牢靠 使得观测点的变化能真正 反映建筑物的变化情况 并根据建筑物的平面设计图纸绘制沉降观测点布 点图 以确定沉降观测点的位置 在工作点与沉降观测点之间要建立固定 的观测路线 并在架设仪器站点与转点处做好标记桩 保证各次观测均沿 统一路线 3 6 1 变形监测点的布设变形监测点的布设 建筑场地变形监测点 宜布设基坑周围附近 滑动量大 滑动速度较 快的轴线方向和滑坡前沿区部位 结合工程地质情况沉降测点布设在围护 墙顶两根水平支撑间的跨中部位 以及基坑阳角部位 测点间隔为 5 15m 共埋设 25 个观测点 S1 S25 观测标志采用钻孔镶嵌 10mm 膨胀螺栓 螺栓顶面为高程测量立尺点 每个点用红漆编号 变形监测点分布如图所示 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 19 图 3 2 变形监测点平面位置分布图 3 6 2 基坑变形监测基准点的布设基坑变形监测基准点的布设 为了监测场地地面的滑动情况 在其滑动影响区域之外稳定地区设两 个基准点 K1 K2 以满足和保证基坑变形监测的需要 基准点设置在基坑外 100m 稳定基础上 基坑施工对其基本无影响 为 复核其稳定性 在不远处另设了一个校核水准基点 监测基准点分为永久基点和工作基点 永久基点布设在距离基坑 30 米 外通视良好的位置 共计布设永久基准点 3 个 工作基点布设在基坑四周 相对稳定和便于观测的位置 根据现场位置实地布设 3 6 3 变形监测控制网精度要求变形监测控制网精度要求 1 基坑顶部水平位移监测精度要求 根据基坑工程的现场实际情况 美林项目基坑顶部水平位移监测采用 距离视准线法或小角度 监测精度满足 建筑变形测量规范 JGJ 8 2007 二级变形测量的技术要求 二 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 20 级变形测量的精度要求见表 3 1 所示 表 3 1 建筑变形测量的级别和精度指标 沉降监测位移监测 变形测量级别监测点测站高差中误差 mm 监测点坐标中误差 mm 二级 0 5 3 0 平面基准点和工作基点应形成统一的平面控制网 监测方法按照二级 边角网的技术要求进行 平面控制网的技术要求见表 3 2 所示 表 3 2 平面控制网技术要求 平均边长 m 角度中误差 边长中误差 mm 最弱边边长 相对中误差 3001 53 0 1 100000 平面控制网拟采用边角网 通过监测所有的边长和水平角度 按照严 密平差方法计算各控制点的坐标 边长监测采用往返监测 每条边监测 8 个测回 每个测回读四次读数 并进行温度和气压改正 水平角度监测采用方向法 每个水平角监测 9 个测回 其精度要求和 各项限差见表 3 3 所示 表 3 3 方向监测法限差 仪器类型 两次照准目标读 数差 半测回归零差 一测回内 2C 互 差 同一方向值各 测回互差 DJ2 TC702 68138 距离测量的技术要求按照 3 4 所示 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 21 表 3 4 全站仪测距离技术要求 每边监测数 气象数据测定的最 小读数 级 别 仪器 精度 等级 mm 往返 一测回 读数间 较差限 差 mm 单程测 回间较 差限差 mm 温度 C 气压 mmHg 往返或时段间 较差限差 二 级 3443 05 00 20 5 6 10 2 D ba 2 基坑顶部竖向位移监测精度要求 沉降监测点的精度要求及监测方法 如表 3 5 所示 表 3 5 沉降监测点的精度要求及监测方法 高程中误差 mm 相邻点高差中误差 mm 监测方法 往返测闭合差 mm 1 0 0 50mm 按国家二等水准测量 n6 0 3 7 基坑变形监测精度方法及周期确定基坑变形监测精度方法及周期确定 3 7 1 精度及方法的确定精度及方法的确定 1 测前检查 在作业前必须对水准仪和水准尺进行全面检验 特别 是 i 角的检验 自动安平补偿性能检验 标尺每米真长检验 其中 i 角的 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 22 检验还应在每次沉降观测前进行检验 2 作业技术要求 基准点观测 1 视距 30m 前后视距差 0 7m 累计视距差0 3m 两次读数差 0 3mm 环线闭合差 0 3 mm n 为测站数 n 沉降点观测 2 视距 50m 前后视距差 2m 视线高 三丝能读数 两次读数差 0 5mm 环线闭合差 0 5 mm 或单程双测站所测高差较差 0 7 nn mm n 为测站数 3 考虑到沉降观测的特殊性 为尽大可能消除系统误差的影响 采 用 四固定 的观测方法 即固定仪器设备 固定观测人员 固定观测路线 镜位 程序和方法 固定观测环境 时间 日照方向等 3 7 2 观测周期观测周期的确定的确定 沉降观测的周期应能反映出建筑物的沉降变形规律 建 构 筑物的沉降 观测对时间有严格的限制条件 特别是首次观测必须按时进行 否则沉降 观测得不到原始数据 从而使整个观测得不到完整的观测结果 其他各阶 段的复测 根据工程进展情况必须定时进行 不得漏测或补测 只有这样 才能得到准确的沉降情况或规律 一般认为建筑在砂类土层上的建筑物 其沉降在施工期间已大部分完 成 而建筑在粘土类土层上的建筑物 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 23 其沉降在施工期间只是整个沉降量的一部分 因而 沉降周期是变化的 根据工作经验 在施工阶段 观测的频率要大些 一般按 3 天 7 天 15 天确定观测周期 或按层数 荷载的增加确定观测周期 观测周期具体 应视施工过程中地基与加荷而定 如暂时停工时 在停工时和重新开工时 均应各观测一次 以便检验停工期间建筑物沉降变化情况 为重新开工后 沉降观测的方式 次数是否应调整作判断依据 在竣工后 观测的频率可 以少些 视地基土类型和沉降速度的大小而定 一般有一个月 两个月 三个月 半年与一年等不同周期 沉降是否进入稳定阶段 应由沉降量与 时间关系曲线判定 对重点观测和科研项目工程 若最后三个周期观测中 每周期的沉降量不大于 2 倍的测量中误差 可认为已进入稳定阶段 一般 工程的沉降观测 若沉降速度小于 0 01 0 04mm d 可认为进入稳定阶段 具体取值应根据各地区地基土的压缩性确定 观测的频率决定于变形值的大小和变形速度 以及观测的目的 通常 要求观测的次数既能反映出变化的过程 又不遗漏变化的时刻 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 24 根据甲方要求 本次观测工作周期约为 3 个月 基准点埋设稳定后每 1 天观测 1 次 共观测 90 次 表 3 6 观 测 阶 段次数形象进度 计划观测 时 间 实际 观测 时 间 设点 主体封顶 一控制系统基准点 工程竣工 1 观测点安装后观测 2 第 3 层 主体结构施工阶段 每 3 层 3 第 6 层 1 每 2 个月观测一次 2 每 2 个月观测一次 3 每 2 个月观测一次 三 主体封顶 工程竣 工 4 每 2 个月观测一次 5 每 2 个月观测一次 6 每 2 个月观测一次 四工程竣工后 2 每 6 个月观测一次 分析资料 提交报告 注 1 以楼体实际形象进度及实际观测时间为准 施工单位应及时通知 1 各楼进度表形式同 2 停工及延期期间的观测以每间隔 2 个月观测 1 次 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 25 3 8 观测方案观测方案 1 在建筑物沉降区外 埋设沉降观测参考基准点 工作基点 2 个 构 成本次观测的基本控制网 并进行观测计算 基准点应牢固 稳定 计 1 次 2 主建筑物观测周期 基础完成后 在便于观测的位置预埋钢板 埋件高度在自然地面以 1 上 距离自然地面的高度约 300 500mm 正上方 3 5 米范围内不应有突出物 以利于放标尺 施工拆模剔出预埋件后 甲方协助委托施工单位焊接沉降 观测专用标志 标志由测量单位提供 并进行第一次沉降观测 计 1 次 主体每 3 层观测 1 次 共 32 层 合计观测 11 次 2 主体结构施工完成后装饰施工期 预计装修期 1 年左右 每两个月 3 观测一次 预计 6 次 4 栋楼合计 24 次 竣工交付使用后每半年观测一次 直至楼体稳定终止 即最后几期 4 所测各点的沉降速率均小于 0 04mm 天 说明基础沉降已趋于稳定 即可 停止观测 然后移交给建设单位 预计 2 次 计 8 次 3 参考基准点稳定性联测 在观测初期观测 1 次 封顶后 楼体沉降 观测结束时各观测 1 次 预计观测 6 次 以便检验 校核观测资料 3 9 观测仪器与施测方法观测仪器与施测方法及技术指标及技术指标 3 9 1 观测仪器与施测方法观测仪器与施测方法 采用几何水准测量方法进行 其精度要求在 工程测量规范 中有明 确的规定 对二类建筑物应采用不低于二等沉降观测 观测方法应采用不 低于二等水准测量 往返较差或环闭 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 26 合差限差为 0 50 n 为设站数 n 1 测量使用 TOPCON DL101 C 自动安平精密水准仪 TOPCON DL101 C 仪器为目前国内变形观测使用的高精度仪器 其性能指标及其他技术指标 望远镜放大倍率 32 倍 每公里标准差 0 4mm 视距 2 0 100 米 分辨率 0 01mm 一次读数时间 4S 安平精度 0 3 圆水准器改正 8 2mm 补偿器补偿范围 12 地球曲率气象自动改正 TOPCON S1 3 条形码铟钢水准尺 尺承重量不低于 5Kg 野外记录 平差 打印一体化程序 直接给出原始结果 2 围护结构顶部沉降监测 沉降监测方法 1 沉降观测采用几何水准方法测量 基准点与沉降测点之间构成闭合水 准路线 采用 TOPCON DL101 C 自动安平水准仪配备因瓦合金水准尺观测 按建筑变形一级测量精度要求实施 即观测点测站高差中误差 0 15mm 环线闭合差 0 50 n为测站数 n 以基准点高程为起算值按闭合水准路线平差可获得各测点本期高程 某测点本期高程与上期高程之差即为该测点的本期沉降量 本期高程与首 期高程之差则为该测点的累积沉降量 根据这些结果作出位移变化图 整 理出日报表 报送有关部门 2 围护结构顶部水平位移监测 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 27 水平位移测点与沉降测点的标志公用 不另外布点 膨胀螺栓的中心 切割十字标志 即为水平位移对中点 3 9 2 外业观测次数及技术指标外业观测次数及技术指标 野外观测技术指标 观测前对仪器进行严格的检校 观测各种限差按 建筑变形测量规程 JGJ T 8 97 4 3 4 4 条执行 观测时专人负责 定人 定仪器 每次观 测线路相同 沉降观测所使用的仪器应为 DS1 或 DS05 级的精密水准仪 配合 2 米 或 3 米 铟钢水准尺进行 沉降观测的等级应为二等 相邻观测点间的高差中误差为 0 5mm 观 测点的高程相对于起算点的高程中误差为 1mm 为此 除应严格执行 工 程测量规范 中的有关二等水准的技术要求外 对外业观测另作下述要求 表 3 7 水准外业观测要求 视线长 度 前后视距差 前后视距差 累积 基辅分划 读数差 基辅分划所测 高差之差 符合水准线路闭 合差 35m 1m 3m 0 3mm 0 5mm 0 5 mm n n 为测站数 另外必须定期进行仪器 i 角 视准轴与水准轴间夹角应不大于 10 检验 以确保仪器的性能 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 28 4 变形监测的影响因素变形监测的影响因素 工作基点位移对变形值的影响 工作基点 包括基准线与导线的端点 前方交会的测站点 与基准点 用于检查工作基准点稳定的检查点 本身稳定性的问题 当这些确实存 在位移时 对观测成果产生多在的影响 亦即如何计算由于工作基点的位 移 对位移的观测值施加的改正数 图 4 1 对于基准线观测 当端点 A B 由于本身位移而变动到了 A B 的位 置时 图 4 1 则对pi点进行观测所得之偏离值将不再是 由图 3 29 不难看出 端点位移对偏离值的影响为 iiiiii pplppl 而变成 4 1 bba D Bs ll i iii 式中 a b 分别为基准线端点 A B 的位移值 D 为基准线AB的长度 siB为观测点pi与端点 B 之间的距离 设 pi 点首次观测之偏离值为l0i 则改正后位移值为 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 29 oiii lld 将上式的 则上式可写成 D S K i 值代入 并令 4 2 oii lbKaKld 1 将上式微分 并写成中误差形式 oilb a ild mmKmKmm 2222222 1 假设 端 mmm ba 则得 4 3 2222 122 2 端测 mKKmmd 当观测点在基准线中间时 即时 2 1 K 222 2 1 2 端测 mmmd 当观测点靠近端点时 即 K 近似等于 1 或 0 时 222 2 端测 mmmd 从上两式可以看出 端点位移测定误差对越靠近端点的观测点的影响 越大 由于靠近端点的观测点 对大坝而言 一般处于非重点观测部位上 另外 由于这些点距端点较近 因而它们的偏离值测定精度较高 即m测较 小 考虑到这些情况 可以采用位移值测定的精度要求 1mm 作为对端点 位移测定的精度要求 此时 位移值测定的精度仍将接近 1mm 当前方交会的测站点产生位移时 可以将测站点的位移看作仪器的偏 心 而对各交会方向施加仪器归心的改正数 然后利用改正后的方向值来 计算位移量 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 30 5 内业数据处理及提交成果内业数据处理及提交成果 5 1 内业处理内业处理 野外作业获得的第一手成果资料 由计算机处理 可以直接用于平差 计算的各点高差资料 统计沉降观测精度 即偶然观测中误差 M M2 N 式中 为各期沉降测量环线闭合差 N 为观测次数 5 2 警戒值的确定警戒值的确定 各项监测的报警值按一级基坑和车站的设计值为依据 并结合现场的 特点核实践经验 对一些项目提出以下警戒值 1 基坑连续墙测斜 矩形直段的墙体最大位移量 30mm 大圆盘的连 续墙墙体最大位移量 35mm 变形速率不超过 2mm d 时 2 基坑地下水位动态监测 基坑降水或开挖时引起坑外水位下降不 超过 1000mm 或日变化量不超过 500mm d 时 3 支撑弯矩及轴力监测 支撑实际弯矩及轴力不超过设计值的 80 时 4 连续墙顶的位移 墙体最大的位移量为 20mm 变形速率不超过 2mm d 5 基坑周边地面变形观测 沉降不超过 3mm d 6 周边建筑物位移观测 沉降和水平位移不超过 30mm 每天变化不 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 31 超过 5mm 7 地下管线变位 煤气管道沉降或水平位移均不得超过 10mm 变化 速率不超过 d 2mm 自来水管道沉降或水平位移均不得超过 30mm 变化 速率不超过 5 d mm 5 3 观测成果表观测成果表 表 5 1 基坑监测点成果表及变化 坐标值 m 相对上次变化值 mm 累计变化值 mm 备注 点号 XY X 0 X Y J01129518 619 236154 955 2 1 0 0 J02129518 504 236184 771 0 0 1 1 J03129518 225 236207 142 1 1 0 0 J04129517 943 236228 230 1 0 1 1 J05129517 565 236249 657 1 1 1 0 J06129517 364 236269 538 2 0 0 1 J07129517 159 236293 069 1 1 0 0 J08129516 673 236315 762 2 0 1 1 J09129506 317 236326 523 1 0 1 0 J10129487 415 236327 707 1 0 1 0 J11129465 791 236328 603 1 0 1 0 J12129452 068 236327 689 1 1 1 0 J13128442 088 236326 727 2 0 1 1 J14129442 237 236315 873 1 1 0 0 J15129442 383 236293 526 1 0 1 1 J16129442 502 236271 591 1 0 1 0 J17129442 473 236249 135 1 0 1 0 J18129442 551 236227 419 1 0 0 0 J19129442 716 236205 624 1 0 1 0 J20129442 784 236187 238 1 0 1 0 J21129442 504 236160 082 1 0 1 0 J22129443 836 236147 532 0 1 0 0 J23129455 398 236143 485 0 1 1 1 J24129479 357 236143 787 1 0 0 1 山东科技大学泰山科技学院毕业设计山东科技大学泰山科技学院毕业设计 32 J25129502 638 236143 809 1 2 0 0 2010 5 23 山