【锚碇深基坑围护结构现场监测的案例分析5700字】

锚碇深基坑围护结构现场监测的案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u15791锚碇深基坑围护结构现场监测的案例分析 1141151.1工程概况 17051.1.1工程简介 1152091.2工程地质条件 4134671.2.1水文地质条件 5159892.2.2周边环境条件 5255451.3监测目的和依据 64041.1.1监测目的 6152441.4监测方案 7239431.4.1监测项目 7107831.4.2监测点的布置 715831.4.3围护结构监测 7246121.4.4周边环境监测 9114641.4.5坑外地下水位监测 1021801.5监测设备和监测方法 11319441.5.1地下连续墙墙顶变形监测 12256721.5.2地下连续墙深层水平变形监测 1243101.5.3地下连续墙钢筋应力 1346561.5.4坑外孔隙水压力监测 13103711.5.5地下水水位监测 13184561.6监测频率及报警指标 14278071.6.1监测频率 14134161.6.2监测报警值指标 141.1工程概况1.1.1工程简介本文以某长江大桥锚碇基坑为背景，该长江公路大桥位于我国湖北省境内，是长江沿岸重要的过江桥梁之一，也是长江经济带综合立体交通走廊的重要一环。该大桥南岸位于黄石市新县大冶湖南岸朱唐埠村，北岸位于黄冈市蕲春县马家咀。该大桥建成后将成为武汉城市圈环线高速公路跨越长江的重要通道。此桥连接黄石和黄冈，桥设计为双向六车道高速公路，设计时速为100千米/小时，将作为重要的交通运输方式连接大桥两市。该大桥为单跨悬索桥结构，线路全长21.951公里，大桥主桥全长3328.5m，接线长18.509公里，该主桥结构效果如图3-1所示。图3-1长江公路大桥本文以某长江公路大桥的南锚碇基础工程中的圆形地连墙围护结构为研究对象，该锚碇基坑地处于东湖新村居民区内，周围房屋分布较多，且多为砖砌结构为主。同时该长江大桥基坑工程紧邻长江，圆形基坑中心距长江大堤的直线距离约为220m。该长江大桥具体位置，南侧锚定基坑位置分别如图3-3所示。图3-2长江大桥圆形基坑位置示意图图3-3南侧锚碇深基坑位置示意图该长江公路大桥侧锚碇基坑采用内径为61m，壁厚为1.5m的圆形地下连续墙加混凝土内衬作为基坑开挖支护结构。为防止地下连续墙墙脚发生渗流及踢脚破坏，有利于增加基坑的抗隆起稳定性，地下连续墙嵌入中风化岩层的深度不小于3m，至标高-42.5~-47m，地下连续墙总深度59.5～64m，地下连续墙施工完成后，采用逆作法，分层开挖土体，分层施工内衬。各层施工工期由土体开挖控制，内衬及土体分层厚度为3m。采用岛式开挖法进行土体开挖，每层沿圆周分十二个区域进行对称开挖及内衬混凝土施工。内衬从上向下依次为15m深度内厚1.0m，15~30m深度内厚1.5m，30~49.5m深度内厚2.5m。开挖至卵石层（或强风化层）-32.8m，浇筑0.3m厚的调平层混凝土，然后浇筑6m厚的钢筋混凝土底板。填芯混凝土施工完成后，浇筑6~15m厚的钢筋混凝土顶板。为提高基底应力分布的均匀性，在基础前半部设置16个空隔仓。作为汛期施工的保障措施采用基坑底部岩层内设置基底水平隔水层、止水帷幕等措施作为防洪措施，以保证汛期施工。该基坑的锚碇结构和典型地层剖面如3-4图所示。图3-4南侧锚碇基础立面图1.2工程地质条件根据岩土工程勘察资料，该大桥桥址区地层结构较简单。长江南岸覆盖层主要为第四系全新统冲洪积（Q4al＋pl）粉质黏土、粉土、淤泥质粉质黏土（厚度19.05~-4.75米，各土层厚度变化显著），细砂、中砂、卵石（厚度-2.37~-32.25米，细沙层厚度较大），下伏基岩主要为白垩-第三系（K-Rdn）泥质粉砂岩、泥岩（厚度-27.17~-54.56米，岩面起伏大）。具体参数如表3-1所示。表3-1南侧锚碇各土层力学参数建议值土体参数土体类别饱和容重kN/m3浮容重kN/m3承载力容许值[fa0]kPa摩阻力标准值[qik]kPa内摩擦角/°粘聚力ckPa杂填土18.88.814035510粉质粘土18.68.6110209.918.8淤泥质粉质粘土18.08.080259.812.3粉砂18.58.5100322010细砂19.09.019045240续上表土体参数土体类别饱和容重kN/m3浮容重kN/m3承载力容许值[fa0]kPa摩阻力标准值[qik]kPa内摩擦角/°粘聚力ckPa中砂19.59.534050280卵石20.510.5600100350强风化泥质砂岩249.95001203050中风化泥质砂岩25.512.07001603280微风化泥质砂岩26.012.0800180351501.2.1水文地质条件该长江大桥南侧锚碇区域地表水主要依靠大气降水补给，水流量及水位季节变化大。锚碇区地下水主要为松散岩层孔隙水和基岩裂隙水。锚碇区松散岩类孔隙水可分为孔隙潜水和孔隙承压水。松散岩类孔隙潜水，主要赋存于表部第四系全新统冲洪积粉质黏土、淤泥质土、粉土、粉砂的虫孔、植物根茎及结构孔隙中，富水性及透水性差，属极弱富水含水组。相对下伏砂卵石含水层而言，可视为相对隔水层。潜水位一般埋深0.0～8.3m，动态变化大，直接受气象的影响。孔隙承压水，广泛赋存于中下部冲洪积粉砂、细砂、中砂、卵石层中，水量较丰富，以淡水为主，往上游与潜水含水层相连，往长江方向与潜水相连。通过大型抽水试验测得，南侧锚碇区该含水层综合渗透系数为1.48～1.72m/d，且不大于2.46m/d。锚碇区基岩裂隙水主要贮存在基岩构造节理及风化裂隙中，锚碇区内基岩构造裂隙发育，一般延伸不长，且以闭合为主，连通性差，富水性较差。风化层中贮存有风化带网状裂隙水，含水相对比较均匀。含水层组总体属极弱富水含水岩组，主要受大气降水和上部含水层补给，地下水迳流缓慢，迳流途径短，主要以渗流的方式排泄于地势低洼处。通过抽水试验测得，南侧锚碇区该含水层综合渗透系数为1.92×10-4m/d，南侧锚碇下卧各土层渗透系数具体参数如表3-2所示。表3-2南侧锚碇下卧各土层渗透系数表地层渗透系数（m/d）备注淤泥质粉质粘土1.67×10-4经验值第四系砂层2.04抽水试验第三系泥质粉砂基岩1.92×10-4抽水试验2.2.2周边环境条件南侧锚碇基坑场地周围环境较复杂，距离长江大堤相对较近，见图3-5，两者相距约为两百多米。周围房屋以底层砖砌房屋为主，如图3-6所示，周边房屋离锚碇基坑距离近，当基坑开挖时一方面支护结构体系会引起周边土体变形，另外一方面由于施工中不断降水，使得周围水位下降，土体中的有效应力增大，沉降变形增加，这使得房屋更容易出现变形和裂缝等病害，因此施工中需对周围房屋进行密切监测，保障周围房屋的安全。图3-5南侧锚碇相对位置图3-6南侧锚碇周边环境情况示意图1.3监测目的和依据1.1.1监测目的锚碇圆形基坑工程，由于施工场地规模较大，开挖深度较深同时伴随着复杂的水文地质条件，在基坑的开挖过程中还往往伴随着各种不确定的气候条件。这使在实际基坑的施工状态与设计理想的基坑施工状态之间往往存在一定的偏差。为控制基坑施工过程中，各种因素对基坑受力和变形状态的影响，保障基坑的安全稳定（冯龙飞等，2014）。在基坑工程中，需要基坑制定科学合理的信息化监测方案，对开挖过程中基坑围护结构的应力应变特点、周围土体的沉降和地下水位变化等进行密切的监测,通过现场的监测数据收集整理，及时对对基坑的设计与施工进行反馈，从而对基坑整个开挖过程进行控制与协调。通过现场的实时监测可以将对目前的施工状态进行预测分析，判断当前工程的状态是否满足预期的要求，并可以对接下来的施工进行反馈指导，从而达到全面的信息化施工。1.4监测方案1.4.1监测项目该长江大桥南锚碇基坑的重要性等级为一级，为保证该基坑工程安全顺利的实施在施工过程中需根据本工程特点、现场情况及设计要求等，对基坑进行实时的监测，通过数据来指导和反馈施工，保障工程顺利进行。对于南侧锚碇深基坑施工仪器监测的主要项目包括：（1）地下连续墙水平位移监测；（2）地下连续墙竖向位移监测；（3）地连墙深层水平位移监测；（4）地下水位监测；（5）地下孔隙水压力监测；（6）周围建筑物变形监测；（7）基坑周边地表变形监测；（8）长江大提沉降监测；1.4.2监测点的布置基坑工程监测点的布置需要综合考虑工程场地水文地质状态，工程特性和施工技术的特点等。监测点的布置，应在尽量反应监测对象的受力特点和变形规律的前提下，方便进行实时观察（安关峰，2005）。本圆形锚碇基坑主要从基坑围护结构变形和场地周围环境变化，两个方面进行监测点位的布置，所有监测点位的布置应最大限度地反应控制对象的实际状态及其变化趋势，同时布置也需有利于对监测点位的保护。对于基坑施工中一些重要的监控部位，监测点应适当加密。1.4.3围护结构监测（1）基坑围护结构顶部水平位移及竖向位移监测为监测基坑开挖过程中围护结构顶部的水平位移及竖向位移，在地连墙顶部布设位移监测点位。在地连墙墙顶共设12个位移监测点，对地连墙顶部的水平与竖向位移进行实时监测，编号为DW1-DW12，如图3-10所示。图3-7地下连续墙墙顶布置示意图（2）深层土体水平位移监测通过对埋设在地连墙内部测斜孔的监测，主要了解随基坑开挖深度的增加，围护结构不同深度水平位移变化情况。共布置7个测斜管，编号为CX1-CX7，测斜孔孔口超出地连墙顶部半米左右高度，管深60米左右，如图3-11所示。图3-8深层水平位移测试孔位布置图（3）地连墙应力监测通过在地下连续墙的两侧钢筋上绑扎振弦式钢筋应力计，对基坑施工过程中，地下连续墙体内钢筋的受力状态进行实时监测，依据实时的监测数据，掌握地连墙钢筋的工作特性，保障基坑的安全稳定。在地下连续墙中共布置7组应力监测点，编号为WP1-WP7。每组地连墙受力和受压区给别埋置12个应力监测计，共计168只，具体布置如下图3-9所示。图3-9地下连续墙应力监测点布置示意图1.4.4周边环境监测本基坑工程周边环境监测工作主要为江堤、锚碇周边地面及房屋沉降监测，共埋设42个竖向位移观测点，编号为DZ1-DZ16，D1-D7，FW1-FW19，观测建筑物在基坑开挖过程中的竖向位移变化。基坑邻近房屋裂缝观测采用巡视检查方式进行。本基坑工程监测点布置平面示意图见图3-7~3-9所示。图3-10长江大堤沉降观测点布置示意图图3-11周边地表点布设示意图图3-12房屋建筑沉降测点布置示意图1.4.5坑外地下水位监测（1）在基坑外侧2m范围内共布设4个水位观测孔，观测孔深度30m，编号SW1-SW4。如下图3-12所示：图3-13水位观测井布置示意图（2）孔隙水压力监测基坑外侧共设置6个孔隙水压力监测点位SY1-SY6，该锚碇基坑的孔隙水压力监测点布置及埋设如下图3-13所示。图3-14水压力监测点布置及埋设示意图1.5监测设备和监测方法本基坑工程监测项目所采用的监测设备及方法见表3-3。表3-3监测方法及精度要求表序号项目监测监测方法仪器名称仪器量程1地下连续墙墙顶水平位移小角度法（全站仪）莱卡TC402型全站仪-2地下连续墙墙顶竖向位移水准测量（二等）精密水准仪苏州一光-续上表序号项目监测监测方法仪器名称仪器量程3地下连续墙深层水平位移测斜仪滑动式测斜仪TRC-CX-01F-4地连墙应力振弦法JMZX-440AT智能弦式数码钢筋应力计JMZX-215HAT高性能智能弦式数码埋入应变计±200MPa-1500～1500ｕε5地下水位水位计JMCJ-1006磁环水位检测尺0-60m6坑外孔隙水压力振弦法JMZX-5505HAT系列智能弦式数码孔隙水压计0.6MPa7周边地表竖向位移水准测量（二等）精密水准仪苏州一光-8周边建筑竖向位移水准测量（二等）精密水准仪苏州一光-9堤坝竖向位移水准测量（二等）精密水准仪苏州一光-1.5.1地下连续墙墙顶变形监测（1）测量引出坐标点根据提供的场外大地坐标点作为基本控制点，并利用控制点根据现场的施工和环境情况选择处于施工影响范围外的引出控制点，引出控制点应位于距离基坑100m以外；另外再选择两个坐标点作为引出坐标点，引出坐标点应在环境较稳定，易观测并易保护的地方，用引出坐标点测定各监测点的坐标。（2）水平位移监测方法水平位移测量采用全站仪采用三角测量法进行，某监测点的本次坐标的水平值与上次坐标水平值的差值即为其本次的位移量。符号“+”表示向坑内方向位移，符号“-”则表示向坑外方向位移。水平位移精度：监测点坐标中误差≤1.5mm。（3）竖向位移监测方法竖向位移的监测将采用几何水准法，利用引出坐标点进行往返闭合水准测量。采用DS05级别水准仪，因瓦合金标尺，实测要求符合国家二等水准测量要求；监测点测站高程中误差≤0.5mm。1.5.2地下连续墙深层水平变形监测测试时，测斜仪探头沿导槽缓缓沉至孔底，在恒温一段时间后，自下而上以0.5米为间隔，逐段测出X方向上的位移。在基坑开挖前，分二次对每一测斜孔测量各深度点的倾斜值，取其平均值作为原始偏移值。符号“＋”值表示向基坑内位移，符号“－”值表示向基坑外位移。采用PVC高精度测斜管，弯曲度≤1.0%，导槽，扭角≤0.17°/m；测斜仪系统精度≤0.10mm，分辨率（mm/500mm）≤0.02。1.5.3地下连续墙钢筋应力把钢筋应变计预先安装在地下连续墙钢筋笼上，监测墙体所受的应变。安装时，拧下钢筋计两头的拉杆，在对焊机上与相同直径的钢筋对焊，然后将钢筋计按设计标高、顺序逐个与拉杆拧紧，绑扎在钢筋笼上。测试时，按预先标定的率定曲线，即可根据钢筋计频率推算出墙体所受的内力。应力计量程≥1.2倍最大设计压力，精度不宜小于0.5%F·S,分辨率不易小于0.2%F·S。1.5.4坑外孔隙水压力监测渗压计在事先布好的点上提前2～3周埋设，埋设前渗压力计要浸泡饱和，并排除透水石中的气泡，同时检查率定资料，记录探头编号，测读初始读数。监测时，采用钻孔法埋设渗压计，钻孔直径控制在110～130mm，不宜使用泥浆护壁成孔，钻孔圆直、干净；封口材料采用直径为10～20mm的干燥膨润土球，渗压计埋设后要测量初始值，且要逐日量测1周以上并取得稳定初始值。在孔隙水压力监测的同时还要测量渗压计埋设位置附近的地下水位，并做好相应的记录。应力计量程≥1.2倍最大设计压力，精度不宜小于0.5%F·S,分辨率不易小于0.2%F·S。1.5.5地下水水位监测在基坑内布设4个测压管，在基坑外布设6个测压管，每个测压管的位置要和该方案给出的测点布设一致，测压管下管前应先在孔