論基坑監(jiān)測技術(shù)在深基坑中的應(yīng)用.doc

中央廣播電視大學(xué)人才培養(yǎng)模式改革和開放教育河南廣播電視大學(xué)土木工程本科畢業(yè)論文論基坑監(jiān)測技術(shù)在深基坑中的應(yīng)用姓 名：趙啟立學(xué) 號：1441001200530分 校：平頂山電大寶豐分校指導(dǎo)教師：王老師定稿日期： 2016年2月 17日 內(nèi)容摘要隨著城市建設(shè)的發(fā)展，各地市區(qū)中心地帶的地價日趨昂貴，向空中求發(fā)展、向地下深層要土地便成了建筑商追求經(jīng)濟效益的常用手段。在深圳、廣州、東莞等地基坑施工的開挖深度越來越深，從最初的四到八米發(fā)展到目前最深已達二十多米。由于地下土體性質(zhì)、荷載條件、施工環(huán)境的復(fù)雜性，單單根據(jù)地質(zhì)勘察資料和室內(nèi)土工試驗參數(shù)來確定設(shè)計和施工方案，往往含有許多不確定因素，尤其是對于復(fù)雜的大中型工程或環(huán)境要求嚴格的項目，對在施工過程中引發(fā)的土體性狀、環(huán)境、鄰近建筑物、地下設(shè)施變化的監(jiān)測已成了工程建設(shè)必不可少的重要環(huán)節(jié)。當(dāng)前，基坑監(jiān)測與工程的設(shè)計、施工同被列為深基坑工程質(zhì)量保證的三大基本要素。 1wBmDEhS r(JP&基坑監(jiān)測必然成為深基坑質(zhì)量、安全保證的關(guān)鍵，是工程建設(shè)必不可少的重要環(huán)節(jié)。關(guān)鍵詞：深基坑 基坑監(jiān)測 時效性 位移 沉降 目 錄摘 要 1關(guān)鍵詞1一、深基坑監(jiān)測的意義3二、深基坑監(jiān)測的內(nèi)容3（一）深基坑的圍護結(jié)構(gòu)形式3（二）基坑監(jiān)測內(nèi)容3三、監(jiān)測點的布置與埋設(shè)3（一）一級位移監(jiān)測基準點的建立4（二）場內(nèi)二級基準點的埋設(shè)4（三）基坑頂部位移觀測點的布設(shè) 4（四）測斜管的埋設(shè) 4（五）水位點的埋設(shè) 4（六）磁性沉降標的埋設(shè) wvA-.+ Khxl qj 4（七）土壓力計和孔隙水壓力計埋設(shè) 4（八）應(yīng)力計的埋設(shè) 4第四章 現(xiàn)場監(jiān)測方法及工作的一些注意事項 4（一）基坑監(jiān)測的頻率4（二）基坑位移觀測5（三）磁性沉降標的測量51Vz QH!o （四）測斜儀的測量5（五）地下水位觀測5（六）應(yīng)力計的測量5（七）鄰近建筑物、地下管線及道路沉降測量5（八）監(jiān)控報警值的確定原則6（九）沉降觀測自始至終要遵循“五定”原則6五、 基坑監(jiān)測中存在的常見問題 6（一）土層開挖和邊坡支護不配套6（二）邊坡修理達不到設(shè)計、規(guī)范要求6（三）成孔注漿不到位、土釘或錨桿受力達不到設(shè)計要求6（四）噴射砼厚度不夠、強度達不到設(shè)計要求6（五）施工過程與設(shè)計的差異太大7（六）設(shè)計與實際情況差異較大7六 、深基坑技術(shù)的發(fā)展趨勢 8參考文獻9基坑監(jiān)測技術(shù)在深基坑中的應(yīng)用隨差高層建筑高度不斷升高,要求地下建筑基礎(chǔ)埋深也越來越深,深基坑支護技術(shù)在全國不同地區(qū)、不同的地質(zhì)條件下取得了不少成功的經(jīng)驗?；颖O(jiān)測是深基坑變形觀測的主要手段，主要進行基坑的位移、沉降，錨索應(yīng)力等的觀測為基坑質(zhì)量、安全及時提供了有效的參考數(shù)據(jù)，更有利于保證基坑質(zhì)量和安全。一、深基坑監(jiān)測的意義 對于復(fù)雜的大中型工程或環(huán)境要求嚴格的項目，往往難從以往的經(jīng)驗中得到借鑒，也難以從理論上找到定量分析、預(yù)測的方法，這就必定要依賴于施工過程中的現(xiàn)場監(jiān)測。首先，靠現(xiàn)場監(jiān)測據(jù)來了解基坑的設(shè)計強度，為今后降低工程成本指標提供設(shè)計依據(jù)。第二，可及時了解施工環(huán)境地下土層、地下管線、地下設(shè)施、地面建筑在施工過程中所受的影響及影響程度。第三，可及時發(fā)現(xiàn)和預(yù)報險情的發(fā)生及險情的發(fā)展程度，為及時采取安全補救措施充當(dāng)耳目。監(jiān)測在取得大量測試數(shù)據(jù)同時對工程總結(jié)經(jīng)驗、完善基坑的支撐、提高設(shè)計水平有著重要意義。 現(xiàn)以本人已施工完成的臺商大廈大廈深基坑（四層地下室，基坑深21米，面積約2萬平方米）積累的經(jīng)驗，參照相關(guān)規(guī)范和文獻，對深坑監(jiān)測自我觀點進行論述，總結(jié)深基坑監(jiān)測存在問題及解決辦法。二、 深基坑監(jiān)測的內(nèi)容（一）深基坑的圍護結(jié)構(gòu)形式深基坑施工，必須要有一定的圍護結(jié)構(gòu)用以擋土、擋水。圍護設(shè)施必須安全有效。淺基坑的圍護結(jié)構(gòu)以前常用的是鋼板樁或放坡表面噴錨；深基坑則大多采用現(xiàn)場澆灌的地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)或配有一定數(shù)量的錨桿、錨索及腰梁進行圍護?；油鈧?cè)打混凝土攪拌樁止水。開挖時，坑內(nèi)必須抽去地下水，按基坑深度及設(shè)計的不同，有的中間必須配二到三道水平支撐，水平支撐采用鋼管式結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；有的直接采用打錨索加上混凝土腰梁加預(yù)應(yīng)力進行加固。圍護結(jié)構(gòu)必須安全可靠，并能確保施工環(huán)境穩(wěn)定。從經(jīng)濟角度來講，好的圍護設(shè)計應(yīng)把安全指標取在臨界點附近，再靠現(xiàn)場監(jiān)測提供的動態(tài)信息反饋來調(diào)整施工方案。 （二）基坑監(jiān)測內(nèi)容1、支護結(jié)構(gòu)和被支護土體的側(cè)向變形 2、圍護樁地下樁體的側(cè)向位移（樁體測斜）、支護結(jié)構(gòu)頂部的水平位移 3、地下水位監(jiān)測 4、支撐軸力、錨索應(yīng)力的監(jiān)測5、地下土體中的土壓力和孔隙水壓力 6、鄰近建筑物、地下管線及道路沉降 7、基坑底的回彈或隆起監(jiān)測，監(jiān)測項目的選擇應(yīng)根據(jù)具體的支護、開挖深度，基坑等級及周邊環(huán)境等條件確定，監(jiān)測工作的主要是分析和預(yù)報，采集信息是基礎(chǔ)，分析預(yù)報才是最重要的。三、 監(jiān)測點的布置與埋設(shè)測點布設(shè)合理方能經(jīng)濟有效，監(jiān)測項目的選擇必須根據(jù)工程的需要和基地的實際情況而定。在確定測點的布設(shè)前，必須知道基地的地質(zhì)情況和基坑的圍護設(shè)計方案，再根據(jù)以往的經(jīng)驗和理論的預(yù)測來考慮測點的布設(shè)范圍和密度。原則上，能埋的測點應(yīng)在工程開工前埋設(shè)完成，并應(yīng)保證有一定的穩(wěn)定期，在工程正式開工前，各項靜態(tài)初始值應(yīng)測取完畢。沉降、位移的測點應(yīng)直接安裝在被監(jiān)測的物體上，只有道路地下管線若無條件開挖樣洞設(shè)點，則可在人行道上埋設(shè)水泥樁作為模擬監(jiān)測點，此時的模擬樁的深度應(yīng)稍大于管線深度，且地表應(yīng)設(shè)井蓋保護，不止于影響行人安全；如果馬路上有管線設(shè)備(如管線井、閥門等)的話，則可在設(shè)備上直接設(shè)點觀測。（一）一級位移監(jiān)測基準點的建立一級位移監(jiān)測基準點的建立，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實地踏勘的情況，考慮基準點的穩(wěn)定性和觀測精度要求以及防止基準點高程變動造成的差錯，在工程現(xiàn)場旁離基坑邊3倍開挖深度距離的穩(wěn)定土體中鉆孔至中風(fēng)化巖1M布設(shè)三個基準點進行互相校核，三個基準點與場內(nèi)的基準控制點沉降位移一級監(jiān)測網(wǎng)，具體地點可由現(xiàn)場確定（二）場內(nèi)二級基準點的埋設(shè)場內(nèi)二級基準點的埋設(shè)，場內(nèi)基準點方便作業(yè)，從一級基準點引測的控制點，是與基坑每邊成一直線布置的水平位移觀測點構(gòu)成沉降位移二級監(jiān)測網(wǎng)，具體地點可由現(xiàn)場確定。（三）基坑頂部位移觀測點的布設(shè)基坑頂部位移觀測點的布設(shè)，如基坑位移監(jiān)測采用基準點控制，水平位移觀測點布置在基坑圍護結(jié)構(gòu)頂部。根據(jù)現(xiàn)場平面尺寸及測量規(guī)范要求，一般按平行于基坑圍護結(jié)構(gòu)以2030m的間距布設(shè)。（四）水位點的埋設(shè)基坑在開挖前必須要降低地下水位，但在降低地下水位后有可能引起坑外地下水位向坑內(nèi)滲漏，地下水的流動是引起塌方的主要因素，所以地下水位的監(jiān)測是保證基坑安全的重要內(nèi)容；水位監(jiān)測管的埋設(shè)應(yīng)根據(jù)地下水文資料，在含水量大和滲水性強的地方，在緊靠基坑的外邊，以2030 m的間距平行于基坑邊埋設(shè)，埋設(shè)方法與地下土體測斜管的埋設(shè)相同。（五）土壓力計和孔隙水壓力計埋設(shè)土壓力計和孔隙水壓力計，是監(jiān)測地下土體應(yīng)力和水壓力變化的手段。對環(huán)境要求比較高的工程，都須安裝。孔隙水壓力計的安裝，也須用到鉆機鉆孔，在孔中可根據(jù)需要按不同深度放入多個壓力計，再用干燥粘土球填實，待粘土球吸足水后，便將鉆孔封堵好了。土壓力計要隨基坑圍護結(jié)構(gòu)施工時一起安裝，注意它的壓力面須向外；并根據(jù)力學(xué)原理，壓力計應(yīng)安裝在基坑的隱患處的圍護樁的側(cè)向受力點。這兩種壓力計的安裝，都須注意引出線的編號和保護。（六）應(yīng)力計的埋設(shè)應(yīng)力計是用于監(jiān)測基坑圍護樁體、水平支撐受力及腰梁錨索受力變化的儀器。它的安裝也須在圍護結(jié)構(gòu)施工時請施工單位配合安裝，一般選方便的部位，選幾個有代表性的斷面，每個斷面裝二只壓力計，以取平均值；應(yīng)力計必須用電纜線引出，并編好號。編號可購置現(xiàn)成的號碼圈，套在線頭上，也可用色環(huán)來表示，色環(huán)編號的傳統(tǒng)習(xí)慣是用黑、棕、紅、橙、黃、綠、藍、紫、灰、白分別代表數(shù)字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，現(xiàn)在購買的應(yīng)力計均有編號及用有顏色的線區(qū)分，應(yīng)力計必須用電纜線引出，并編好號。7GG9!測點布設(shè)好以后，必須繪制在地形平面示意圖上。各測點須有編號，為使點名一目了然，各種類型的測點要冠以點名，點名可取測點的漢語拼音的第一個字母再拖數(shù)字組成，如位移觀測可定名為:WY-1,水位觀測可定名為:SW-1,應(yīng)力計可定名為：YL一1，測斜管可定名為：CX一1，如此等等。四、現(xiàn)場監(jiān)測方法及工作的一些注意事項（一）基坑監(jiān)測的頻率基坑監(jiān)測具有高時效性，觀測間隔時間應(yīng)按施工方案執(zhí)行，基坑監(jiān)測點布設(shè)兩天后開始讀測原始值,且應(yīng)不少于2次。當(dāng)基坑開始挖土?xí)r，監(jiān)測次數(shù)要增加，一般情況下基坑開挖施工階段為每3天一次，但如發(fā)現(xiàn)有異常情況應(yīng)加密觀測，可增加至每天一次甚至每兩小時一次；基坑開挖完成地下室結(jié)構(gòu)施工階段應(yīng)每7天一次；對每個測量項目在基坑設(shè)計方案及監(jiān)測施工方案中均應(yīng)明確預(yù)警值和報警值，如方案中未明確應(yīng)按相關(guān)規(guī)范規(guī)定執(zhí)行，監(jiān)測過程中如發(fā)現(xiàn)測量項目哪個點位達到預(yù)警值應(yīng)及時在報告中進行預(yù)警標識，達到報警值時應(yīng)及時向基坑施工及設(shè)計人員反饋情況，對超報警值部位分析原因，并作出處理意見和相關(guān)的安全保證措施。（二）基坑位移觀測位移監(jiān)測點的觀測一般最常用的方法是偏角法同樣，測站點應(yīng)選在基坑的施工影響范圍之外。外方向的選用應(yīng)不少于3點，每次觀測都必須定向，為防止測站點被破壞，應(yīng)在安全地段再設(shè)一點作為保護點，以便在必要時作恢復(fù)測站點之用。初次觀測時，須同時測取測站至各測點的距離，有了距離就可算出各測點的秒差，以后各次的觀測只要測出每個測點的角度變化就可推算出各測點的位移量。觀測次數(shù)和報警值與沉降監(jiān)測相同，當(dāng)然也可用坐標法來測取位移量。如發(fā)現(xiàn)哪次位移過大應(yīng)及時查看現(xiàn)場有沒明顯的位移，裂縫等，對測站點及至少每半個月與一級控制網(wǎng)復(fù)核一次，以確何測站測的準確無位移。 rg#/kd?V 每次的觀測值與初始值比較即為累計量，與前次的觀測數(shù)據(jù)相比較即為日變量。根據(jù)公認的數(shù)據(jù)，日變量大于3mm，累計變量大于35mm即應(yīng)向有關(guān)方面報警。 RBg2iG$ 8| （三）磁性沉降標的測量rS 6、側(cè)向位移的初始值應(yīng)取基坑降水之前，連續(xù)3次測量無明顯差異之讀數(shù)的平均值。 gq9IJ 8(-c7、觀測間隔時間通常取定為3d。當(dāng)側(cè)向位移的絕對值或水平位移速率有明顯加大時，必須加密觀測次數(shù)。 p3VHd# xS.Rpx/8 （五）地下水位觀測水位觀測使用30m鋼尺水位計,儀器最小分辨率為1mm。首次必須測取水位管管口的標高，從而可測得地下水位的初始標高。在以后的工程進展中，可按需要的周期和頻率，測得地下水位和地下各土層標高的每次變化量和累計變化量。（六）應(yīng)力計的測量錨索應(yīng)力測量主要是采用振弦頻率測定儀進行測量，當(dāng)被測荷載作用在錨索測力計上，將引起彈性圓筒的變形并傳遞給振弦，轉(zhuǎn)變成振弦應(yīng)力的變化，從而改變振弦的振動頻率。電磁線圈激振鋼弦并測量其振動頻率，頻率信號經(jīng)電纜傳輸至頻率測定儀上，即可測讀出頻率值，從而計算出作用在錨索測力計的荷載值。測量過程中應(yīng)及時做好記錄，記錄時應(yīng)記清各不同顏色線的讀數(shù)，采集完數(shù)據(jù)后進行內(nèi)業(yè)處理計算。（七）鄰近建筑物、地下管線及道路沉降測量鄰近建筑物、地下管線及道路沉降，基坑底的回彈或隆起監(jiān)測可用水準儀及經(jīng)緯儀進行觀測，觀測方法與基坑觀測方法相同，但精度可降低些。（八）監(jiān)控報警值的確定原則滿足設(shè)計計算的要求，不能大于設(shè)計值；滿足監(jiān)測對象的安全要求，達到保護的目的；對于相同條件的保護對象，應(yīng)該結(jié)合周圍環(huán)境的要求和具體的施工情況綜合確定；滿足現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)范、規(guī)程的要求；在保證安全的前提下，綜合考慮工程質(zhì)量和經(jīng)濟等因素，減少不必要的資金投入。 （九）監(jiān)測自始至終要遵循“五定”原則1、監(jiān)測依據(jù)的基準點、工作基點和被觀測物的觀測點位要穩(wěn)定；2、所用儀器、設(shè)備要穩(wěn)定；3、固定人員觀測和整理成果；4、觀測時的環(huán)境條件基本一致；5、觀測路線、鏡位、程序和方法要固定。 監(jiān)測數(shù)據(jù)必須填寫在為該項目專門設(shè)計的表格上。所有監(jiān)測的內(nèi)容都須寫明：初始值、本次變化量、累計變化量。工程結(jié)束后，應(yīng)對監(jiān)測數(shù)據(jù)，尤其是對報警值的出現(xiàn)，進行分析，繪制曲線圖，并編寫工作報告。因此，記錄好工程施工中的重大事件是監(jiān)測人員必不可少的工作。mUR;l 五、基坑監(jiān)測中存在的常見問題深基坑工程支護技術(shù)雖已在全國不同地區(qū)、不同的地質(zhì)條件下取得了不少成功的經(jīng)驗，甚至在一些達到國際水平，但仍存在一些問題需進一步研究或提高，以適應(yīng)現(xiàn)代化經(jīng)濟建設(shè)的需要。深基坑工程支護施工過程中常常存在的問題主要有以下幾種：（一）土層開挖和邊坡支護不配套常見支護施工滯后于土方施工很長一段時間，而不得不采取二次回填或搭設(shè)架子來完成支護施工一般來說，土方開挖技術(shù)含量相對較低，工序簡單，組織管理容易。而擋土支護的技術(shù)含量高，工序較多且復(fù)雜，施工組織和管理都較土方開挖復(fù)雜。所以在施工過程中，大型工程均是由專業(yè)施工隊來分別完成土方和擋土支付工作，而且絕大部分都是兩個平行的合同。這樣在施工過程中協(xié)調(diào)管理的難度大，土方施工單位搶進度，拖工期，開挖順序較亂，特別是雨期施工，甚至不顧擋土支護施工所需工作面，留給支護施工的操作面幾乎是無法操作，時間上也無法完成支護工作，以致使支護施工滯后于土方施工，因支護施工無操作平臺完成鉆孔、注漿、布網(wǎng)和噴射砼等工作，而不得不用土方回填或搭設(shè)架子來設(shè)置操作平臺來完成施工。這樣不但難于保證進度，也難于保證工程質(zhì)量，甚至發(fā)生安全事故，留下質(zhì)量隱患。（二） 邊坡修理達不到設(shè)計、規(guī)范要求常存在超挖和欠挖現(xiàn)象一般深基礎(chǔ)在開挖時均使用機械開挖、人工簡單修坡后即開始擋土支護的砼初噴工序。而在實際開挖時，由于施工管理人員不到位，技術(shù)交底不充分，分層分段開挖高度不一，挖機械操作手的操作水平等因素的影響，使機械開挖后的邊坡表面平整度，順直度極不規(guī)則，而人工修理時不可能深度挖掘，只能就機挖表面作平整度修整，在沒有嚴格檢查驗收就開始初噴，故出現(xiàn)擋土支付后出現(xiàn)超挖和欠挖現(xiàn)象。（三） 成孔注漿不到位、土釘或錨桿受力達不到設(shè)計要求深基坑支護所用土釘或錨桿鉆孔直般為100150的鉆桿成孔，孔深少則五、六米，深則十幾米，甚至二十多米，鉆孔所穿過的土層質(zhì)量也各不相同，鉆孔如果不認真研究土體情況，往往造成出渣不盡，殘渣沉積而影響注漿，有的甚至成孔困難、孔洞坍塌，無法插筋和注漿。再者注漿時配料隨意性大、注漿管不插到位、注漿壓力不夠等而造成注漿長度不足、充盈度不夠，而使土釘或錨桿的抗拔力達不到設(shè)計要求，影響工程質(zhì)量，甚至要做再次處理。（四） 噴射砼厚度不夠、強度達不到設(shè)計要求目前建筑工程基坑支護噴射砼常用的是干拌法噴射砼設(shè)備4，其主要特點是設(shè)備簡單、體積小，輸送距離長，速凝劑可在進入噴射機前加入，操作方便，可連續(xù)噴射施工。雖然干噴法設(shè)備操作簡單方便，但由于操作手的水平不同，操作方法和檢查控制等手段不全，混凝土回彈嚴重，再加上原材料質(zhì)量控制不嚴、配料不準、養(yǎng)護不到位等因素，往往造成噴后砼的厚度不夠、砼強度達不到設(shè)計要求。（五） 施工過程與設(shè)計的差異太大深層攪拌樁的水泥摻量常常不足，影響水泥土的支護強度。我們發(fā)現(xiàn)在同樣做法的支護，發(fā)生水泥土裂縫，有時不是在受力最大的地段，檢查下來，往往是強度不足，地面施工堆載在局部位置往往要大大高于設(shè)計允許荷載。施工質(zhì)量與偷工減料的現(xiàn)象也并不少見。基坑挖土是支護受力與變形顯著增加的過程，設(shè)計中常常對挖土程序有所要求來減少支護變形，并進行圖紙交底，而實際施工中土方老板往往不管這些框框，搶進度，圖局部效益。（六 ）設(shè)計與實際情況差異較大深基坑支護由于其土壓力與傳統(tǒng)理論的擋土墻土壓力有所不同，在目前沒有完善的土壓力理論指導(dǎo)下，通常仍沿用傳統(tǒng)理論計算，因此有誤差是正常的，許多學(xué)者對此進行了許多研究，在傳統(tǒng)理論土壓力計算的基礎(chǔ)上結(jié)合必要的經(jīng)驗修正可以達到實用要求。問題是對這樣一個極為復(fù)雜的課題，脫離實際工程情況，往往會造成過量變形的后果。如某些設(shè)計、不考慮地質(zhì)條件、地面荷載的差異，照搬照套相同坑深的支護設(shè)計。必須根據(jù)實際地面可能發(fā)生的荷載，包括建筑堆載、載重汽車、臨時設(shè)施和附近住宅建筑等的影響，比較正確地估計支護結(jié)構(gòu)上的側(cè)壓力。六、深基坑技術(shù)的發(fā)展趨勢基坑向著大深度、大面積方向發(fā)展，周邊環(huán)境更加復(fù)雜，深基坑開挖與支護的難度愈來愈大。因此，從工期和造價的角度看兩墻合一的逆作法將是今后發(fā)展的主要方向。但逆作法施工受樁承載力的限制很大，采用逆作法時不能采用一柱一樁，而是一柱多樁，增加了成本和施工難度。如何提高單樁承載力，降低沉降，減少中柱樁（中間支承柱），達到一柱一樁，使上部結(jié)構(gòu)施工速度可以放開限制，從而加快進度，縮短總工期，這將成為今后的