毕业论文-基坑支护工程变形监测与分析

龙岩学院资源工程学院毕业论文 题目：基坑支护工程变形监测与分析专业：测绘工程班级：2011级测绘班学号：姓名：指导教师：职称：讲师资源工程学院.引言1.1研究的背景随着国家经济的快速发展，带动城市建设事业发展,城市中高层和大型建筑日益增多。因此,建筑物的基坑开挖深度和规模也越来越大。各类用途的地下空间已在各大城市建设中得到开发利用,深基坑的安全问题以及邻近建筑物的安全性、稳定性等成为工程界十分关注的问题，各类深大基坑工程的监测已经成为建筑安全实施的一大技术热点，在深基坑开挖和施工过程中,对基坑支护结构体系的监测显得十分重要。1.2研究目的与意义基坑支护变形监测一直以来是我国在监测变形方面研究的重点，研究变形监测的目的是为了对各地容易发生灾害隐患的边坡以及在各个施工当中容易发生滑坡的边坡进行实时监测，当变形在允许范围之内，可正常施工，当变形超过允许范围；影响基坑施工的安全，也影响到周边的道路的通行，严重则影响临近建筑物的正常使用。通过变形监测，准确直观的判断变形数值的变化，进而监视工程建筑物的状态变化和工作情况，在发现不正常现象时，应及时分析原因，采取相应的防护措施，改变施工进度，从而保证工程的安全。其次，积累变形监测的资料，更好的解释变形的机理，为研究灾害预报的理论和方法服务检验工程设计的理论是否正确，设计是否合理。为工程建筑的设计施工、管理和科学研究工作作更加全面的参考[1]。1.3研究的内容本文研究的主要内容是结合集美污水处理厂二期基坑支护工程实例对深基坑开挖支护结构的水平、垂直位移以及地下水位变化和深层土体进行监测和分析。阐述监测项目的基本操作以及方案，当监测结束后，通过Excel软件对变形的数据处理分析，根据基坑的变形量与时间的关系绘制曲线图，可以得到基坑的变形趋势，倘若变形超过限度，要对工程进行预警并采取相应防护措施，倘若没有超过限度，未来的变形进行人为预测。2.集美污水处理厂扩建二期基坑支护工程概况2.1工程概况拟建厦门集美污水处理厂扩建二期基坑支护工程位于厦门市集美区浔江路西南侧集美污水处理厂内，主要由曝气沉砂池、改良O/A/A曝气池、沉淀池、回流及剩余污泥泵房、浓缩池、鼓风机房、变配电间等组成，总建筑面积约9000m2，其中A/A/0曝气池基坑面积约6460m2，周长约316m；两个二沉池基坑面积均约1560m2，周长约140m。由于三个基坑距离较近，并考虑到施工便利，设计三个基坑合并成一个基坑支护开挖。基坑面积均约10500m2，周长约400m。设计室外地坪标高为黄海高程5.00m，拟采用桩基础（静压预应力管桩），A/A/0曝气池底板垫层底标高为-1.1m；二沉池底板垫层底标高为-1.15m，设计开挖深度分别为6.10m、4.85m。2.2工程地质、水文及周边环境据勘察资料，根据地勘资料，场地原始地貌单元属滨海滩涂地带。拟建场地地层自上而下分布为填土层、海相沉积层、冲洪积层、残积土层、风化基岩层。地下水主要赋存于中砂层内，但由于地下水位埋深较大，且中砂层呈透镜体分布。影响地下室基坑开挖的地下水主要为赋存于填土层内的上层滞水，由于场地地势较低，且在填土层下部分面一层填砂，水量较大[2]。拟开挖基坑东北侧、东南侧为已建厂区道路，西南侧为在建圣岩路；西南侧为后期预留用地，目前为空地；西北侧为本期拟建的鼓风机房、变配电间、曝气池除臭装置。3.监测的技术规范3.1作业依据（1）《建筑工程基坑支护技术规范》(JGJ120-2012)；（2）《工程测量规范》（GB50026-2007）；（3）《城市测量规范》（CJJ/T8-2011）；（4）《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）；（5）《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)；（6）《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)；3.2监测频率监测频率：当项目开始实施前要求初次测量，之后实施开挖的过程监测要求一天一次。等建完基坑地板后监测要求3-7天一次，由于项目实施过程处于台风多发季节，所以要适当增加监测强度[3]。3.3监测项目及报警值实施过程中，通过变化量来判断监测点的稳定性，当天反馈到施工中指导施工。详细监测报警值如下：表4-1施工监测项目及报警值表序号监测项目监测报警值(mm)监测检测仪器监测目的1垂直沉降监测大于30mm或连续三日大于3mm/d自动安平水准仪及钢铟尺观测边坡支护的沉降情况2水平位移监测坡顶周围地面沉降量大于35mm，且沉降差大于3‰宾得R-202N全站仪观测边坡支护的水平位移变化情况3地下水位变化监测变化速率＞500mm/d或累计量≥1000mmLY-2型抗干扰水位仪观测施工过程中地下水位变化情况4深层土体水平位移监测40mm，或变化率为5mm/dCX-3C测斜仪观测施工过程中土体侧向变形情况4.监测项目方案4.1监测点布设根据设计要求，集美污水处理厂二期基坑支护工程变形监测点间距不应超过20米，工程共布设水平位移监测点40点（基坑坡顶及冠梁顶部）编号为S1～S40，点间距不超过20m；垂直位移监测点40点（基坑坡顶及冠梁顶部）编号为C1～C40；地下水位变化监测点8点编号为SW1～SW8；深层土体水平位移监测点7点编号为CX01～CX07。各监测点位置详见集美污水处理厂二期基坑支护工程监测点平面图（图4-1）。图4-1集美污水处理厂二期基坑支护工程监测点平面图4.2水平位移监测①基准点的布设及观测根据《工程测量规范》（GB50026-2007）要求，观测之前，仪器设备均进行检查、校正。按照《工程测量规范》（GB50026-2007）进行测量。距离支护基坑不远处固定不动，土质坚硬而且通视效果好的地面上同时布设4点的水平监测基准点，依次为A1～A4，组成闭合的监测网，并运用独立坐标系统。在测站A1上对仪器进行整平居中，并输入坐标（1000，2000，10），然后通过任意角度来定向，测量出A2,A3,A4坐标,(要求是多次测量取平均)。②水平位移监测点的布设原则及观测按布点图将长度50cm的Ф20钢筋分别浇注在能反映变形体变形特征的点位上，地面留5cm，并用水泥护好，头部留1cm，钢筋头部刻划十字型记号，并在其周围的墙上或地面上用红油漆写上编号。采用宾得R-202N系列全站型电子速测仪运用坐标观测法来测量水平位移监测点。首先利用坐标定向进行设置，具体步骤，一设置测站点的坐标，接着设置后视点的坐标，量取仪器的高度和棱镜的高度，输入并通过全站仪进行测距可以算出后视点的坐标，再通过放样可以知道误差是否在误差范围内。然后开始进行测量，设定一定高度的棱镜并放置在相应的监测点上，接着通过照准后视镜进行观测。全站仪就会自动显示相应点的坐标，再通过数据线导出测量数据，最后通过计算分析监测点的水平位移变化情况[4]。4.3垂直位移监测1基准点的布设及观测按《工程测量规范》（GB50026-2007）要求，观测之前,仪器设备均进行检查、校正。采用自动安平水准仪按照《工程测量规范》（GB50026-2007）进行测量。水准基准点布设在水平位移基准点上，编号与水平基准点一样，依次为A1～A4，形成一个闭合环水准路线，进行二等水准精度观测，使用自动安平水准仪，配合2米铟钢标尺进行施测，各项作业限差均严格按《工程测量规范》（GB50026-2007）要求执行。(精度说明：±0.2mm)2垂直位移监测点的布设及观测按布点图将长度50cm的Ф20钢筋分别浇注在能反映变形体变形特征的点位上，表面留5cm，并用水泥护好，头部留1cm，钢筋头部刻划十字型记号，并在其周围的墙上或地面上用红油漆写上编号。采用自动安平水准仪，配合铟钢标尺进行施测。观测时各项限差严格控制，每测点读数高差不超过0.3mm（沉降“-”表示往下沉降）。通过高程的变化算出高差，一开始测量出布设监测点的高程为H0,在施工进行期间测量相应点的高程Hn，沉降量大小为：△H=Hn-H0。4.4地下水位变化监测利用LY-2型抗干扰水位仪对水位浮动进行监测，首先利用水准仪测量，可得一开始降水孔孔口的高程和孔口到水位的深度，水位高度等于孔口高程减去水位深度，一般通过两次测量取平均值。通过多次测量就会有多个水位高程与原本水位高程的差值，这差值就是水位累计变化量[5]。4.5深层土体水平位移监测采用测斜仪测量土体侧向变形，测斜仪的工作原理是根据摆锤受重力作用为基础测定以摆锤为基准的弧角变化。预先在土体中埋设测斜管，在土体发生变形后，测斜管会随之产生变形，用测斜仪测量每一段倾斜角度，然后计算得到测斜管每一段的水平位移增量[5]”，测斜仪工作原理见图4-2 图4-2测斜议工作原理示意图测斜管安装在围护桩及土体中Δi=Lsinθi（4-1）式中：L为探头轮距，一般为0.5米；θi为某一深度倾斜角。“在测斜管伸入稳定土层或非变形土层的时候，可以把管底当作位移不动点，管口的水平位移值Sn就可以表示为每一段位移增量的总和[6]”：（4-2）如果测斜管的上下两端都有水平位移，必须测量出管口的水平位移值Sn，从而往下推算每个测量点位Sm的水平位移值：（4-3）5.监测结果及分析5.1水平位移监测分析及结果监测成果见水平位移监测成果汇总表（表5-1）、水平位移随时间变化曲线图（图5-1~图5-5）。表5-1水平位移监测成果汇总表点号总位移量(mm)点号总位移量(mm)点号总位移量(mm)点号总位移量(mm)S1-3S11-7S21-4S31-11S2-5S12-15S22-7S32-24S3-9S13-20S23-8S33-26S4-8S14-19S24-8S34-15S5-6S15-10S25-7S35-8S6-3S16-14S26-5S36-14S7-11S17-21S27-9S37-22S8-13S18-20S28-13S38-21S9-13S19-17S29-14S39-16S10-7S20-6S30-6S40-8图5-1水平位移随时间变化曲线图图5-2水平位移随时间变化曲线图图5-3水平位移随时间变化曲线图图5-4水平位移随时间变化曲线图图5-5水平位移随时间变化曲线图从水平位移监测数据看，最大水平位移量处于S33号点，累计水平位移量为-26mm（“-”表示往基坑内移动），未达到设计预警值（大于30mm或连续三日大于3mm/d），期间没有出现水平位移持续增大的现象，反映集美污水处理厂二期基坑支护工程在监测期间，水平变形总体处于稳定状态。5.2垂直位移监测分析及结果监测成果见垂直位移监测成果汇总表（表5-2）、垂直位移随时间变化曲线图（图5-6~图5-10）。表5-2垂直位移监测成果汇总表点号总位移量(mm)点号总位移量(mm)点号总位移量(mm)点号总位移量(mm)C1-5C11-8C21-3C31-11C2-6C12-15C22-6C32-23C3-9C13-21C23-8C33-23C4-9C14-19C24-9C34-13C5-8C15-9C25-8C35-7C6-4C16-13C26-5C36-14C7-11C17-21C27-9C37-22C8-13C18-21C28-12C38-21C9-13C19-17C29-13C39-16C10-7C20-6C30-5C40-8图5-6垂直位移随时间变化曲线图图5-7垂直位移随时间变化曲线图图5-8垂直位移随时间变化曲线图图5-9垂直位移随时间变化曲线图图5-10垂直位移随时间变化曲线图从垂直位移监测数据看，最大沉降量处于C32、C33号点，累计沉降量为-23mm（“－”表示向下沉降），未达到设计预警值（地面沉降量大于35mm，且沉降差大于3‰），期间没有出现垂直位移持续增大的现象，反映集美污水处理厂二期基坑支护工程在监测期间，垂直变形总体处于稳定状态。5.3水位变化监测分析及结果监测成果见地下水位变化监测成果汇总表（5-3）、地下水位随时间变化曲线图（图5-11~图5-12）。表5-3地下水位变化监测成果汇总表点号水位变化量（mm）点号水位变化量（mm）SW1-243SW5-561SW2-272SW6-569SW3-456SW7-577SW4-470SW8-550图5-11地下水位随时间变化曲线图图5-12地下水位随时间变化曲线图从水位变化监测数据看，水位变化量最大为SW7号点，累计下降量为-577mm（“-”表示水位往下降），未达到设计预警值（变化速率＞500mm/d或累计量≥1000mm），期间没有出现地下水位持续上升的现象，反映集美污水处理厂二期基坑支护工程在监测期间，地下水位总体处于稳定状态。5.4深层土体水平位移监测分析及结果监测成果见深层土体水平位移监测成果汇总表（表5-4）、深层土体水平位移（累计位移）曲线图（图5-13~图5-19）。表5-4深层土体水平位移监测成果汇总表点号CX01CX02CX03CX04CX05CX06CX07测试深度(M)总位移(MM)总位移(MM)总位移(MM)总位移(MM)总位移(MM)总位移(MM)总位移(MM)17.718.3911.1713.9822.1117.3316.6427.127.819.9612.4919.9114.2913.3936.747.318.6310.1519.5613.5710.3145.825.476.567.5017.8612.419.5553.423.483.764.5816.0312.039.4661.491.491.651.8113.6010.209.47711.139.898.8387.315.856.5293.502.613.09图5-13深层土体水平位移曲线图图5-14深层土体水平位移曲线图图5-15深层土体水平位移曲线图图5-16深层土体水平位移曲线图图5-17深层土体水平位移曲线图图5-18深层土体水平位移曲线图图5-19深层土体水平位移曲线图从深层土体水平位移监测数据看，深层土体水平位移变化最大为CX05号点，累计最大值位于CX05号点1.0m处，位移量为22.11mm（“+”表示往基坑内移动），未达到设计预警值（累计量≥40mm或变化速率≥5mm/d）。期间没有出现深层土体水平位移变化持续增大的现象，反映集美污水处理厂二期基坑支护工程在监测期间，土体总体处于稳定状态。6.本文研究的结论与总结6.1研究结论综合水平位移监测成果汇总表（表5-1）、水平位移随时间变化曲线图（图5-1～图5-5）；垂直位移监测成果汇总表（表5-2）、垂直位移随时间变化曲线图（图5-6～图5-10）；地下水位变化监测成果汇总表（表5-3）、地下水位随时间变化曲线图（图5-11～图5-12）；深层土体水平位移监测成果汇总表（表5-4）、深层土体水平位移（累计位移）曲线图（图5-13～图5-19）分析，集美污水处理厂二期基坑支护工程在监测期间：1、水平位移监测点20点（S1～S20），累计水平位移量最小值为-3mm，最大值为-26mm（注:本处值指绝对值，“-”表示往基坑内移动），其中最大位移量处于S33号点（-26mm），未达到设计预警值（大于30mm或连续三日大于3mm/d），期间没有出现水平位移变化速率持续增大的现象。2、垂直沉降监测点8点（C1～C8）,累计地表沉降量最小值为-3mm，最大值为-23mm（注:本处值指绝对值，“-”表示向下沉降），其中最大沉降量处于C32、C33号点（-23mm），未达到设计预警值（地面沉降量大于35mm，且沉降差大于3‰），期间没有出现垂直位移持续增大的现象。3、地下水位监测点8点（SW1～SW8）,累计地下水位变化量分别为-243mm、-272mm、-456mm、-470mm、-561mm、-569mm、-577mm、-550mm（“－”表示水位往下降），平均水位下降量为-462.25mm，其中最大地下水位变化量处于SW7号点（-577mm），未达到设计预警值（变化速率＞500mm/d或累计量≥1000mm），期间没有出现地下水位持续上升的现象。4、深层土体水平位移监测点8点（CX01～CX08），从深层土体水平位移监测成果汇总表（表6-4）看，监测点累计值范围为1.49mm～22.11mm。其中累计最大值位于CX05号点1.0m处，位移量为22.11mm（“+”表示往基坑内移动），均未达到设计预警值（累计量≥40mm或变化速率≥5mm/d），期间没有出现深层土体水平位移变化速率持续增大的现象。监测成果表明：集美污水处理厂二期基坑支护工程在监测期间基坑总体处于稳定状态。6.2本文总结本文阐述了基坑支护变形监测方法，结合Excel表格对数据的处理并对变形进行预测，通过在厦门集美污水处理厂扩建二期基坑支护工程所采集的数据进行分析，在Excel中的应用和数据的整理[7]。总结如下：注意仪器操作上规范，减少仪器的误差，对数据进行整体对比分析，对部分存在错误的数据进行排除，避免影响监测结果。在Excel中对采集的数据进行绘图，观察其大致的变化趋势，利用变形监测预测的方法，对接下一段时间基坑的变形量行进预测。针对厦门集美污水处理厂扩建二期基坑支护工程变形数据的进行分析，研究了变形数据的分析，并且基于Excel中的应用，对基坑支护工程的变形进行了预测，但是，本文还存在一些不足之处，比如对一些错误的数据的剔除的方法还不是很严谨；测量方式比较传统，可能耗费不少的人力物力，而且没有运用编程方式的进行处理，一开始对基坑监测所要做的监测项目理解不够；对基坑变形数据分析的基本原理不够了解；对Excel软件制作折线图的不熟悉，后面通过询问公司技术员和自身上网查询将上述逐一解决。致谢时间匆匆流逝，大学四年的时光已经接近尾声，回想过去四年，心中留下很多遗憾、困惑，但更多是感动和感激，在我受伤的时候，有同学帮助我，在失落的时候，有朋友安慰我，在我迷茫的时候，有老师引导我。首先我要感谢这四年来所有老师，因为你们的认真教导，让我成长很多，学到了很多的知识和做人的道理。在这里特别要感谢我的指导老师——贾秀丽老师，在繁忙的工作中抽出时间来指导。在贾秀丽老师的悉心指导和耐心帮助下完成的。她对专业敏感的洞察力、清晰的逻辑思维能力让我受益匪浅。在此，我向她表示我最衷心的感谢！其次，我还要感谢其他专业老师和许多同学朋友的热心帮助，向他们表示深深的谢意。感谢与我一起共同学习的同学们，因为在和同学之间交流过程中能够拓宽知识面，让我有更多的学习动力，在奋斗中我们一同成长。然后感谢我的家人，在我的身后默默的支持、关心和爱护我，是你们的支持、理解和鼓励成为我努力学习的动力，你们的殷切期望是我前进的最大动力。最后要感谢龙岩学院领导和教师四年来对我的栽培。参考文献[1]张永春，张冰峰．土钉支护位移的现场观测及分析[J]．岩土工程界，2002，4(1)：17—18．[2]王翠珀，李继涛．钻孔测斜仪在某露天矿深层岩移监测中应用[J]．山西建筑，2010（2）[3]谢桂娟，朱志春．深基坑测斜技术探讨[J]．测绘与空间地理信息．2012（4）：45—46[4]宋廷臣，霍家平．关于经纬仪、全站仪的使用方法[J].基本测量，2014，（1）：20-22[5]刘金龙，朱建群等.地下连续墙基坑的施工监测方法及原理[J]．建设监理，2011(3)：57-58．[