【基坑受力变形信息化监测结果分析案例7300字】

基坑受力变形信息化监测结果分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u5585基坑受力变形信息化监测结果分析案例 149941.1地下连续墙位移监测 1263681.1.1地连墙墙顶水平位移 1275231.1.2地连墙墙顶竖向位移 3294321.1.3地连墙深层水平位移 4101941.2地下连续墙钢筋应力监测 7186931.3水工监测 94681.3.1地下水位监测分析 9120681.3.2孔隙水压力监测 10228301.4周围环境监测 12229291.1.1周边房屋沉降变化 12244691.1.2长江大堤沉降监测 13286571.1.3基坑周边地表沉降 141.1地下连续墙位移监测1.1.1地连墙墙顶水平位移基坑的圆形地下连续墙墙顶的水平位移是研究深大基坑围护结构的变形的一个重要方面。对于该地下连续墙围护结构基坑来说，顶部的水平位移通过在连续墙体设置12个水平位移监测点来进行监测分析，其位移随时间变化如图4-1所示。图4-1地下连续墙墙顶水平位移时程图从图4-1可以看出，圆形地连墙顶部的水平位移变化，总体上随着基坑开挖时间的推移，呈现出向坑内逐渐增大的趋势。在基坑开挖的初始阶段，即从2017年10月14日第一层土体开挖至于2017年11月22日第五层土体开挖这一过程，内衬施做的厚度为1.0m，地表从17m开挖至2m标高处，地连墙顶部开始出现向基坑内的位移，顶部位移量相对较小，这一阶段北侧最大位移为DW7处1.63mm，南侧最大位移DW12为1.87mm。从2017年11月23日至201年12月22日这一开挖过程中，由于内衬的施做厚度由1m增至1.5m，顶部水平位移增加量出现明显的变缓，当开挖至-13m处时北侧DW7位移变化至5.45mm，南侧DW12位移增加至6.57mm。这一阶段虽然土方开挖使得基坑内侧被动土压力减小，基坑两侧的土压力差增大，但由于开挖深度相对不大，同时考虑到内衬厚度相较前期增加了50%为1.5m,同时的圆形围护结构的“拱效应”也提高了结构的整体性，进一步限制地连墙顶部向基坑内的变形。随着基坑继续施工至2017年1月30日时开挖至-32.8m标高处，这期间内衬厚度增加至2.5m，由于墙体厚度相较初始增加了150%，内衬在较大的自重应力，能部分抵消由于基坑土方开挖而产生的土压力差，使得基坑围护结构顶部的水平位移增量相对较小，此时DW7处的水平位移量为7.63mm，DW12点处的位移增至8.82mm。直至2018年2月28日基坑底板浇筑后，各监测点顶部水平位移变化整体都趋于稳定，其中D7位移量为8.43mm，DW12位移量为9.41mm.远小于基坑水平位移的监测报警值25mm。通过圆形地连墙和垂直方向厚度递变的内衬可以有效控制地连墙体顶部的水平变形。在不同的开挖深度施做不同厚度的内衬，一方面利用墙体和内衬自身重力来平衡部分水土压力以控制结构的变形；另一方面地连墙体和内衬的圆形构造，可以充分发挥圆形结构的“拱效应”将周围水土对围护结构的作用力，部分转化为结构的轴向压应力，利用混凝土材料良好的抗压性能和圆形结构的对称性，使得部分压应力平衡抵消，进一步共同控制围护结构结构顶部向基坑内侧的变形。1.1.2地连墙墙顶竖向位移地下连续墙作为保障基坑安全施工的主要围护结构，对于保障整个基坑工程的安全和顺利施作具有重要意义。地连墙墙顶的竖向位移作为保障地连墙安全稳定的重要一环，对其进行布点监测也十分必要。该工程通过对基坑地连墙进行12个监测点位布置，对墙顶竖向位移的监测结果整理，如图4-2所示。图4-2地下连续墙竖向位移时程图根据图4-2可知，从2017年10月14日基坑开挖第一层土体至2018年2月28日基坑底板浇筑完成期间，地连墙顶部竖向位移随着基坑的开挖总体表现为向上浮起且呈现先增大后减小的趋势。基坑从2017年10月14日至2017年12月15日期间，从+17m标高处开挖到-7m标高处，开挖深度为24m。期间地连墙顶部的竖向位移总体表现为上浮，最大上浮位置位于基坑东北方的DW5监测点，位移值为12.1mm，大小小于顶部监测预警值20mm。随着基坑的继续施工，至2018年1月28日基坑开挖到设计标高-32.8m处，地连墙顶部位移上浮量出现明显减少，变化幅度较大。当基坑继续施工进行到2月28日，至基坑底板浇筑完成这段期间，地连墙顶部竖向位移值变化减小趋于稳定，最大值出现位置为DW3处，上浮值为7.5mm。分析地连墙顶部上浮原因，可能与围护结构的形状密切相关，由于围护结构为对称的圆形，同时考虑到地连墙体底部嵌入坚硬的基岩，竖直方向受约束，墙体在内外两侧土压力的作用下会被环向挤压发生垂直方向的变形。同时基坑开挖会使得坑内土体被移除，基坑底部上覆荷载减少，土体卸载回弹，引起地连墙受到向上的作用力，进而产生向上的位移。从上图看出，基坑开挖到2017年12月15日期间，地连墙顶部竖向位移较大，这是受到多种因素共同引起的。这期间土体内衬厚度主要为1m和1.5m，同时考虑到基坑开始降水而此时长江的水位相对较高，使得两侧水头差较大，增大了水力梯度，产生较大的渗透力，这些使得地连墙前期上浮幅度较大。随着基坑开挖的继续进行，地连墙顶部的上浮量出现变小的趋势，这是由于随着基坑工程的推进，至2017年12月23日内衬施做厚度变为2.5m时，将大幅度减小了周围水土对围护结构的影响，有效控制地连墙结构的竖向变形。总的来看墙顶监测值是远小于报警值，这与围护结构的形状密切相关，由于地连墙和内衬都是圆形结构，不同于一般的方形基坑，还具有独特的“拱效应”这使得围护结构所受到水土压力部分可以转化为轴向压应力，同时考虑圆形具有对称的特点，部分应力可以相互平衡抵消，进一步减小了围护结构的变形，说明圆形地连墙围护结构在该基坑的开挖中能有效控制变形，保障安全施工。1.1.3地连墙深层水平位移深大基坑工程的开挖过程中，围护结构的变形情况对于保障结构的安全起着十分重要的作用，其中围护结构的深层水平位移是最直接最可靠的反映围护安全状况的指标之一，对其开挖过程中的变形进行合理的信息化监测就显得尤为重要。通过资料整理发现，地连墙的深层水平位移与基坑开挖的深度有着密切的关系，不同的开挖深度下地连墙的深层水平位移值不尽相同，因此需要对围护结构的深层水平变形进行密切监测，保障基坑顺利施工。本工程通过在圆形基坑四周对称布置CX1-CX7共计7个监测点位对基坑围护结构不同深度处的水平位移进行监测，本次选用对称布置的CX1、CX4和CX3三个点位的测斜数据进行整理分析，分别如图4-3~4-5所示。图4-3CX1地连墙深层水平位移曲线图图4-4CX4地连墙深层水平位移曲线图图4-5CX3地连墙深层水平位移图从图4-3~4-5的实时监测数据可以看出，基坑开挖的深度是影响地连墙深层水平位移变化的重要因素之一。总的来看，基坑地下连续墙的深层水平位移均呈现向基坑内侧变形的特点，且位移值总体随着基坑开挖深度的增加逐渐增加，表现出“中间大，两头小”的类似“鱼腹”的变形特点。分析发现圆形地连墙的深层水平位移最大值都出现在最后一个工况，根据基坑规范该基坑为一级基坑，基坑深层水平位移最大允许值为30mm，监测数据发现最大位移为CX1点处，监测数值为18.52mm远小于允许值。且CX1，CX4，CX3三个监测点位移最大值出现的位置，基本都稳定在深度30~35m范围内，集中在在开挖深度的中下部，约在2/3深度处。整体看，基坑开始开挖的初始阶段，圆形地连墙的深层水平位移从上至下整体变化均较小，向内的波动较为平缓，如cx4从第一层土体开挖至第四层土体开挖结束的阶段，也即从+17标高处，挖至+8标高处，开挖深度为9m，这阶段地连墙深层水平位移波动不大，近似于直线状。分析原因，一方面由于处于开挖的初始阶段，开挖深度较小，地连墙两侧的主被动土压力差不大，使得地连墙变形较小；另一方面由于地连墙底部嵌入岩石，基岩的嵌固作用对基坑墙体的变形起到了积极的限制作用。伴随着基坑开挖的继续进行，地连墙水平最大位移出现的位置呈现向下移动的趋势。从CX4点的数据可以看出当第六层土体开挖后，开挖至-1m标高时，地连墙的最大位移值出现在深度约16m处，随着开挖的继续进行，至第八层土时，挖至地面-7米标高处，地连墙最大位移深度点约在23m处，当继续挖至第十四层土时，开挖面标高为-25m处，最大位移值出现在32m处，呈现向深部变化的趋势，直至底板浇筑的完成后，最后基本稳定在34m处。可以看出当基坑开挖到底部附近时，由于地连墙体嵌入基岩较深对墙体特别是底部附近位移有明显的约束限制作用，总的来说墙体底部的水平位移变化相对较小有一定收敛的特点。但通过监测发现在土方开挖的初期阶段，地连墙体顶部的位移变化范围较大，影响因素十分复杂，其中可能这与开挖初期地连墙冠梁还没有全部施工完成有关，主要还是以导墙作为受力支撑，围护结构的整体不强，地连墙各槽段之间没有充分发挥圆形结构的整体性，使得初期阶段墙体顶部的水平位移较大。随着冠梁施工完成，地连墙体之间有效连接成一个整体，充分的发挥圆形地连墙体的空间“拱效应”，提高结构整体性，控制约束变形的发展。1.2地下连续墙钢筋应力监测基坑的施工中内力的变化往往对围护结构整体的安全起着至关重要的作用，因此在基坑的监测过程中，需要对围护结构的内力大小的波动进行密切的监测，通过实时的测量数据对基坑的施工进行反馈，确保基坑施工过程的安全与稳定。本工程采用地连墙的围护构形式，通过在地连墙内外两侧的钢筋上分别布置监测仪器，对围护结构的钢筋应力进行整体监测，观察钢筋的受力状态，分析结构的变形，本文通过选取34#槽段和6#槽段围护结构的钢筋应力监测数值，对其受力进行分析，整理分析的结果如下图4-6~4-9所示。图4-66#槽段外侧钢筋应力实测图图4-76#槽段内侧钢筋应力实测图图4-834#槽段外侧钢筋应力实测图图4-934#槽段内侧钢筋应力实测图从图4-6~4-9可以看出，地连墙钢筋应力总体变化幅度较小，主要在-30~30MPa之间波动，远小于监测警戒值231MPa。（1）根据应力监测结果，发现随着基坑开挖时间的进行，各槽段的钢筋应力大小整体上是逐渐增大的趋势，两者呈现一定的正相关性。同时分析钢筋应力的变化曲线，钢筋应力增量的变化整体是趋于平缓的，基本没有应力增量突然的变大或变小，大体上呈现出稳定的态势，说明基坑施工过程中基坑地连墙保持稳定有效的工作状态。（2）监测表明，各槽段钢筋应力最大值，出现在深度在28m-35m这一范围，与地连墙最大深层水平位移的深度基本一致，而且二者还呈现大体相当的变形趋势，且地连墙两侧钢筋应力值波动均较小，说明圆形地墙围护结构的“拱效应”和嵌固作用对结构的变形起到了有效的约束作用。（3）通过观察各个槽段内外两侧钢筋的应力变化趋势可以发现，内外两侧应力变化趋势具有大致的对称性。1.3水工监测1.3.1地下水位监测分析基坑开挖过程中地下水位的变化与基坑土体的变形有密切的关系，地下水位的变化常常导致基坑内外两侧的水头差发生变化，使得部分土体中的水力梯度发生改变，产生较大的渗透力，影响土体与水的相互作用，常使得土体所受的应力状态发生改变，易使基坑的边坡发生失稳，同时也可能使得地表发生过大的沉降，对基坑场地周围存在的房屋，地下管线等产生较大的影响。因此在基坑开挖的过程中对地下水位高低变化的监测就显得尤为重要，本工程通过在基坑四周设置四个地下水位监测点，来对基坑开挖过程中的地下水位情况进行监测，遗憾的是在基坑的施工过程中SW4被损害，现对SW1，SW2，SW3三个监测点数据整理分析如下图4-10所示。图4-10地下水水位-时间关系图从图4-10可以看出，在基坑开挖的初始阶段，总体上地下水位的变化较为平缓，水位并没有出现明显的波动，当基坑开挖进行到11月中旬时，地下水位开始出现明显下降的变化趋势，这可能是与基坑连续不断的降水相关，亦可能与长江水位的变化有一定联系，需要综合各种因素考虑，总体来看从11月中旬到12月末的这个阶段，水位变化虽有小幅波动，但总的随着基坑的开挖呈逐渐下降的变化，从1月初到2月末基坑底板浇筑完成，这个时间段内，基坑周边的水位基本保持一个稳定状态。总的来说，在基坑的开挖过程中地下水的变化是受到多种因素共同的影响，如气象条件、场地周边的地质条件和基坑施工过程中的降水等等，需要综合考虑分析。同时基坑的地下水变化趋势与长江水位的变化趋势基本相同，没有异常的变化情况，这说明圆形地连墙和内衬的止水效果较好。1.3.2孔隙水压力监测在基坑的开挖过程，因土方开挖或者施工降水等因素，基坑的孔隙水压力常常产生一定的变化，这种变化往往与土体的渗流场和应力场的变化密切相关，进而对深大基坑围护结构的安全性和稳定性产生相关影响。因此在基坑的监测中，需要通过布置监测点位对基坑周围的孔隙水压力进行实时监测，观察研究其变形规律与变化特点。本工程通过在基坑周边布置六个监测孔隙水压力监测点位对孔压的变化进行监测，本文选用SY3点位的数据进行整理分析，如下图4-11所示。图4-11孔隙水压力随时间的变化趋势曲线通过图4-11孔隙水压力的实测结果可以看出，SY3孔隙水压力最大值为396.8kPa，在基坑的开挖过程中，孔隙水压力值整体上是随着基坑的不断开挖呈现变小的趋势，分析原因，一方面主要是基坑在开挖施工过程中，基坑内侧土体逐渐被挖出，导致上覆土体减少，产生开挖卸荷现象，引起基坑的地下连续墙围护结构向基坑开挖面发生侧向位移，使得基坑的侧向应力减小。根据Skempton对复杂应力状态下对孔隙水压力的研究，Δu=BΔσ3+A从孔隙水压力与施工工况的关系来看，孔隙水压力随不同的施工阶段，总体化速率较为平缓，没有明显的突变，从基坑第一层土体开挖至底板浇筑完成整个阶段，孔隙水压力的变化速率基本保持一致，这说明地连墙围护结构在基坑开挖过程中起到了很好的防渗止水效果。通过对不同埋置深度处孔隙水压力的分析可以看出，当孔压计埋置在不同的深度处，测得的孔隙水压力的变化速率不同，深层土体中的孔隙水压力较浅层孔隙水压力的变化速率要大，这种现象可能受到基坑渗流场的影响，一般来说在基坑渗流场的流网中，等势线常随着深度增加逐渐变陡，也就是说当基坑开挖深度不断增大，基坑周围土体中，深部水头损失比表层较浅部分的水头损失要大，这使得埋深较大处的深部处孔隙水压力变化速率大于浅层处的变化速率。孔隙水压力的动态变化是受到基坑开挖快慢，土层的压缩系数和渗透系数等各种因素共同作用的影响。因此在基坑的监测过程中，对孔隙水压力的变化需要引起高度重视。1.4周围环境监测1.1.1周边房屋沉降变化深大基坑在开挖过程中会对周围的环境产生一定的影响，特别是在基坑开挖的场地附近存在建筑物，构筑物和地下管线时，为防止基坑施工对周围建构筑物造成破坏，在基坑的施工过程中对其变形情况进行密切的监测就显得尤为重要。本圆形锚碇基坑场地周围，存在一片居民区，为保障周边住房的安全，需要对基坑周围的房屋进行密切沉降和裂缝监测，防止因基坑土体开挖增大场地周围土体变形，致使房屋产生过大沉降或变形。为保障施工过程中周边房屋的安全，对施工过程中房屋沉降变形进行实时的监测。对本文通过对19个房屋监测点的数据进行整理分析，如图4-12所示。图4-12基坑周边房屋沉降变化时程图从图4-12可以看出，在基坑开挖过程中，周边房屋各监测点位的沉降变形程度总体不大，所有监测点的沉降值基本处于3.2mm-3.8mm范围内，最大沉降量出现在测点FW6，最大沉降值为3.8mm。基坑开挖的前中期即从2017年10月14日，第一层土体开挖到2018年1月8日开挖到第十三层土体，+17m开挖到-20m标高处，期间周边房屋的沉降变化速率相比较大，如FW6该阶段沉降量从0.9mm增加至3.1mm，约占总沉降量的81.6%，可见这期间基坑开挖对周边房屋的沉降的速率影响较大。随着基坑开挖的继续进行，直至2018年2月28日基坑底板浇筑，这期间沉降值变化较小。总的来看基坑的开挖对周边房屋的沉降影响较小。这与围护结构的“拱效应”密切相关，开挖过程中，将部分的土压力，转化为轴向压应力，依靠混凝土材料良好的抗压性能来进行承担，这就使围护结构的变形相对较小，减小了对周围土体的影响，进而使房屋的沉降变形也相对较小，最大仅为3.8mm。这侧面说明圆形基坑的“拱效应”对周边建筑物的沉降控制起到了积极有效的作用。1.1.2长江大堤沉降监测基坑工程的施工过程中，基坑场地周边往往会存在一些重要的建筑物和构筑物，特别是一些关系民生的重大建筑，一旦发生破坏将遭受不可估量的损失。本锚碇基坑工程位于长江一侧，开挖场地与长江较近，其基坑中心到岸堤的直线距离仅仅220m，因此在基坑工程的监测中需要对长江大堤的沉降变形进行密切监测，大堤所有监测数据整理如下图4-13所示，垂直堤岸方向的DZ17（破坏），DZ16，DZ13，DZ8，DZ3沉降监测点数据整理分析如图4-14所示。图4-13长江大堤沉降-时间关系图图4-14垂直堤岸方向监测点沉降-时间关系图根据图4-13所示，可以看出在基坑工程开挖的这段时间，距离基坑220m（约4倍开挖深度）的长江大堤的整体沉降变化很微小，总的来看大提沉降值在基坑开