《基坑監(jiān)測方法在深基坑施工中的應(yīng)用與研究（論文）6300字》

基坑監(jiān)測方法在深基坑施工中的應(yīng)用與研究目錄TOC\o"1-3"\h\u38251引言 引言隨著我國社會的發(fā)展，經(jīng)濟實力不斷提升，城市化建設(shè)加快進度，在一線二線城市的發(fā)展進程之中，已經(jīng)出現(xiàn)了高地價，用地緊張的現(xiàn)象，高層超高層建筑的不斷出現(xiàn)，這就要求工程設(shè)計人員、科研人員、現(xiàn)場的施工人員要嚴格工程施工質(zhì)量，以較高的水準來控制基坑結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)部分的應(yīng)力應(yīng)變變化，控制沉降和保證工程質(zhì)量?；庸こ淌莻鹘y(tǒng)的基礎(chǔ)工程問題，同時也是一個綜合性的巖土工程問題，它既涉及土力學(xué)中強度、穩(wěn)定性與變形問題，還同時涉及到土體與支護結(jié)構(gòu)的共同作用的問題。在實際的建筑工程中，確立合理有效的基坑工程設(shè)計方案及施工措施，對建筑工程整體的施工計劃、施工安全、建筑安全性和正常使用有著極為重要的作用。2深基坑工程特點及常用基坑監(jiān)測方法2.1深基坑工程特點（1）學(xué)科綜合性。基坑工程學(xué)科綜合性較強，融合了土力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)、基礎(chǔ)工程學(xué)等相關(guān)學(xué)科的重要知識點，在深基坑工程的設(shè)計和施工上要考慮到相關(guān)行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準的要求。（2）基坑工程和基坑工程的支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計和選取臨時性和風(fēng)險性大。一般情況下，基坑支護體系作為臨時構(gòu)件，設(shè)計和施工的重視程度往往不高，但是基坑支護結(jié)構(gòu)的安全儲備較小，當(dāng)一旦出現(xiàn)特殊的氣象氣候時往往對基坑工程造成了十分嚴重的影響。（3）深基坑工程的地域性強?；庸こ桃浞值目紤]到工程當(dāng)?shù)氐墓こ痰刭|(zhì)和水文地質(zhì)條件，不同的地區(qū)有著其特有的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)特點，這就要求在基坑的設(shè)計和施工要因地制宜。（4）環(huán)境復(fù)雜性?；娱_挖位置處經(jīng)常存在其他建筑物與構(gòu)筑物，施工過程易受氣候、季節(jié)、周圍建筑物的影響，因此決定了基坑工程設(shè)計、施工具有環(huán)境復(fù)雜性。（5）空間復(fù)雜性。深基坑工程為契合工程特點，基坑臨建建筑物和地下管線的位置、抵御變形的能力、開挖深度和寬度直接影響著基坑大小和施工方案、支護方案的選擇。（6）基坑工程是系統(tǒng)工程?；庸こ讨兄饕练介_挖和支護結(jié)構(gòu)設(shè)計兩方面?；娱_挖過程中，施工組織合理與否將對基坑安全性和可靠性的高低具有重要意義。土方開挖方案和開挖速度不符合要求會導(dǎo)致樁位、支護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大變形，甚至?xí)χёo結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性產(chǎn)生影響。2.2常用基坑監(jiān)測方法2.2.1沉降監(jiān)測（1）埋置沉降監(jiān)測部門根據(jù)監(jiān)測點的分布情況，沿監(jiān)測點規(guī)劃一條水準線，選擇封閉水準線。觀測應(yīng)符合固定變形監(jiān)測、固定儀器、固定人員的“三固定”要求。（2）根據(jù)水準規(guī)程，對周邊建筑物（構(gòu)筑物）及立柱的沉降點進行觀測，并通過一個封閉的水準線站位測量每個沉降點的高度，支點觀測必須進行兩次。為保證高度基點的可靠性，每次觀測前應(yīng)確定參考點，并進行分析判斷，以保證觀測結(jié)果的可靠性。（3）監(jiān)測系統(tǒng)對原始監(jiān)測數(shù)據(jù)進行校正，計算調(diào)整值，生成監(jiān)測報告和變形曲線，計算各點的標(biāo)高、沉降量和累計沉降量。（4）建筑坡度法是通過測量建筑物地基的相對沉降，利用沉降觀測數(shù)據(jù)計算建筑物的坡度來確定建筑物的坡度。2.2.2水平位移監(jiān)測（1）對于基坑的水平位移，可采用小角度法和極坐標(biāo)法。工作點的穩(wěn)定性應(yīng)采用前貫、橫移、后方交會等方式進行觀察。（2）在基坑變形監(jiān)測中，在基坑位移中，采用極坐標(biāo)法對基坑水平位移進行監(jiān)測。一般基坑的長邊為X軸，垂直基坑的長邊為Y軸。（3）小角度法主要用于觀測基坑的水平位移和變形點。小角法必須設(shè)置觀測點，必須采用強制定心。（4）前方交會時應(yīng)選擇一個相對遙遠的穩(wěn)定目標(biāo)作為路標(biāo)。觀測站與地標(biāo)之間的距離不應(yīng)小于交會邊的長度。觀測點應(yīng)埋在適合不同方向觀測的位置。（5）導(dǎo)線測量法主要用于測量基坑周圍建筑物、構(gòu)筑物緊密時工作點的穩(wěn)定性，采用前交叉法和后交叉法很難檢測工作點的穩(wěn)定性。2.2.3測斜監(jiān)測（1）傾斜儀觀測分為前向測量和后向測量。觀測過程中，先進行前向測量，再進行后向測量，一般每0.5m進行一次。傾斜儀探頭必須放置在傾斜儀管的底部，等待5分鐘，以使探頭適應(yīng)管內(nèi)的水溫。（2）測斜觀測時，每0.5m測點必須處于同一位置，只有電壓穩(wěn)定時才能取測值，以保證測量精度。3深基坑施工案例分析3.1工程概況某泵站基坑工程占地3487.4m2，基坑形狀為一個正16邊形，支護樁軸線的外接圓直徑為46m，基坑深11.5m。旁側(cè)進水方涵管道槽寬小于10m，深8m。蝶閥井基坑近似為16m*10m矩形，深6m?；觽?cè)壁安全等級二級，重要性系數(shù)為1.00，設(shè)計使用年限一年。圖3.1項目地點及效果圖根據(jù)本工程總體施工進度安排，項目部針對深基坑施工編制了詳細的計劃，泵站基坑深基坑工程施工進度計劃安排如下，開挖效果模擬圖如圖3.2所示：泵站基坑鉆孔灌注樁：2018年8月13日～2018年9月1日三軸水泥攪拌樁止水帷幕：2018年8月26日～2018年9月1日原地貌土方卸載：2018年9月6日～2018年9月7日泵站基坑冠梁：2018年9月8日～2018年9月20日降水井施工及基坑降水：2018年9月11日～2018年11月9日第一、二步土方開挖至腰梁：2018年10月8日～2018年10月9日第三部泵站基坑腰梁施工：2018年10月12日～2018年10月16日第四步土方開挖至基底：2018年10月17日～2018年10月21日圖3.2開挖效果模擬圖3.2工程支護方案根據(jù)設(shè)計單位的設(shè)計結(jié)果，本項目基坑工程支護結(jié)構(gòu)設(shè)計為支護樁為19m長Ф1000@1282灌注樁（112顆）和16m長Ф850@600止水帷幕（111組），內(nèi)支撐為兩道2000*1000鋼筋混凝土腰梁分別位于開挖1米和6.5米位置。支護結(jié)構(gòu)斷面效果圖如圖3.3所示。圖3.3支護結(jié)構(gòu)斷面4基坑監(jiān)測方法在案例工程中的應(yīng)用分析基坑監(jiān)測是控制基坑工程在施工過程中質(zhì)量的一種數(shù)值表達手段，也是保證基坑安全施工的一個重要方法。在深基坑開挖之前，土體一直處于靜力平衡狀態(tài)，隨著土體的開挖卸荷，我們事先建立的圍護結(jié)構(gòu)對土體產(chǎn)生力的作用，從而使支護結(jié)構(gòu)后的土體所受土壓力逐漸由靜止土壓力發(fā)展為主動土壓力，支護結(jié)構(gòu)前的土體逐漸發(fā)展為被動土壓力狀態(tài)，這種應(yīng)力狀態(tài)的重新分布導(dǎo)致了基坑土體和圍護結(jié)構(gòu)的變形。另外，由于基坑工程開挖面積較大，地質(zhì)條件復(fù)雜、施工環(huán)境難以控制，在開挖過程中深基坑的變形難以預(yù)測，因此，要求我們在基坑工程建設(shè)中進行有目標(biāo)的現(xiàn)場監(jiān)測，以反映施工過程中現(xiàn)場變形的真實情況，實現(xiàn)基坑工程的信息化施工和管理，為甲方提供及時、可靠的信息，同時可以及時掌握基坑的變形動態(tài)，便于施工人員合理判斷工程的安全程度，從而對后續(xù)的工序進行優(yōu)化和調(diào)整，避免事故的發(fā)生。在本項目基坑工程施工過程中，項目部一方面對基坑支護體系及周邊環(huán)境安全進行有效的監(jiān)測，確保為信息化施工提供有效的參數(shù)。另一方面，對根據(jù)監(jiān)測資料及時地控制和調(diào)整施工進度、施工方法，對施工全過程進行動態(tài)控制。因此，按照國家相關(guān)規(guī)范和地方規(guī)定的要求下，本項目的監(jiān)測布置如圖4.1所示。圖4.1基坑監(jiān)測點位平面布置圖在項目施工過程中工作人員對地表沉降、樁頂水平位移、樁頂豎向位移、土體的深層位移進行了現(xiàn)場監(jiān)測，監(jiān)測點位較多，監(jiān)測數(shù)據(jù)量較大，文章篇幅有限，無法一一列出，因此本文將選出具有代表性的、能反應(yīng)基坑變形規(guī)律的測點進行數(shù)據(jù)的整理和分析。4.1基坑地表沉降監(jiān)測本項目監(jiān)測方案中地表沉降監(jiān)測的點位共有24個，分別為DB01-DB24，先選取地表沉降監(jiān)測點DB01-DB10進行分析。詳細監(jiān)測數(shù)據(jù)如表4.1所示。表4.1地表沉降檢測表單位：mmDB01DB02DB03DB04DB05DB06DB07DB08DB09DB102019/10/7-0.56-0.05-0.28-0.56-0.20-0.48-0.15-0.55-0.34-0.402019/10/8-0.60-0.22-0.38-0.72-0.36-0.87-0.80-0.73-0.92-0.922019/10/9-0.72-0.35-0.50-0.83-0.51-1.03-1.06-0.90-1.27-1.402019/10/10-0.98-0.66-1.07-1.52-0.75-1.22-1.36-1.46-2.01-1.742019/10/11-1.34-0.95-1.48-2.05-1.06-1.42-1.67-2.03-2.65-2.092019/10/12-1.58-1.11-1.74-2.48-1.23-1.60-2.08-2.34-2.91-2.292019/10/13-1.74-1.31-1.92-2.66-1.39-1.80-2.27-2.49-3.07-2.432019/10/14-1.95-1.50-2.11-2.92-1.62-2.00-2.45-2.65-3.24-2.682019/10/15-2.19-1.64-2.23-3.07-1.81-2.12-2.62-2.84-3.34-2.832019/10/16-2.35-1.94-2.38-3.23-2.06-2.27-2.75-3.02-3.46-2.962019/10/17-2.58-2.13-2.54-3.43-2.32-2.43-2.96-3.23-3.64-3.152019/10/18-2.81-2.35-2.8-3.59-2.45-2.66-3.16-3.38-3.8-3.332019/10/19-2.92-2.47-2.92-3.69-2.62-2.79-3.34-3.53-3.97-3.442019/10/20-3.23-2.59-3.11-4.00-2.8-3.04-3.54-3.64-4.25-3.572019/10/21-3.36-2.71-3.25-4.10-2.97-3.18-3.62-3.76-4.39-3.76圖4.2DB01-DB10沉降變化曲線如圖4.2變形曲線所示。隨著基坑施工進行，在10月8日，基坑開始進行第一步，地表沉降監(jiān)測點發(fā)生變化，因開挖深度較淺，各個測點沉降監(jiān)測變化較為穩(wěn)定，沉降略有增長，增長速率較為恒定。10月9日，基坑開始進行第二部開挖，和冠梁的施工。至第三步開挖開始，由于開挖體積變大和深度增加，各個測點監(jiān)測數(shù)據(jù)反應(yīng)了基坑施工情況，沉降變形量逐漸變大，變化速率相比于前一階段也有所提升。10月12日開始進行第三部開挖，基坑開挖深度增加，通過分析各個測點監(jiān)測數(shù)據(jù)并借助地表沉降測點沉降數(shù)據(jù)變化曲線可以得出，在第三步開挖過程中，地表沉降的變化量和變化速率是最快的。10月15開挖深度為11.5m，基坑開挖完成。以DB02、DB09測點為例并觀察其沉降變化曲線，進行第一步開挖前后，開挖深度較淺，沉降變化量為0.58mm，當(dāng)基坑進行第二步開挖，DB09測點數(shù)值從-0.92mm變成-1.27mm，變化量和變化速率最大均出現(xiàn)在第三部開挖過程中，DB09監(jiān)測點沉降數(shù)值增長為-2.91mm，變化速率為0.547mm/天。當(dāng)基坑開挖到11.5m時，DB09地表沉降監(jiān)測結(jié)果為-3.34mm。在后續(xù)施工過程中監(jiān)測點的沉降變形略有增長但是變化率趨于穩(wěn)定。對于DB02測點，以同樣的時間節(jié)點進行監(jiān)測分析，進行第一步開挖前后，沉降變化為-0.22mm，當(dāng)基坑進行第二步開挖完成，DB02測點數(shù)值增長為-0.35mm，第三步開挖過程結(jié)束后沉降變?yōu)?1.11mm，而當(dāng)基坑開挖結(jié)束以后測點變形為-1.64mm。對比圖4.3中兩個測點的變化趨勢不難看出，因DB02測點距離基坑開挖處較遠受到基坑開挖而產(chǎn)生的沉降變形較小，地表沉降并沒有發(fā)生突變的情況，沉降變化均勻。相比DB09測點距離基坑開挖處較進，受基坑分步開挖而產(chǎn)生的變形更為明顯，沉降的改變受基坑開挖的影響較大。二者的觀測數(shù)值均能反映施工場地沉降的變化規(guī)律，基坑開挖對地表沉降的影響也隨著觀測點據(jù)基坑開挖位置處的距離而相應(yīng)減小。圖4.3DB02、DB09沉降對比曲線4.2基坑樁頂水平位移監(jiān)測本工程中，基坑支護樁樁頂位移監(jiān)測的點位一共由WY1—WY8、WY1A、WY5A，共10個點位構(gòu)成，布置縝密，監(jiān)測方案較為科學(xué)?，F(xiàn)取較有代表性的6個點位進行分析。表4.2樁頂水平位移監(jiān)測報表單位：mmΔWY2ΔWY3ΔWY4ΔWY6ΔWY7ΔWY82018/10/71.0440.8060.9490.7280.8251.2172018/10/81.8031.3891.7721.6761.3601.9032018/10/92.6251.4872.1542.0621.5132.1022018/10/103.2892.2362.8792.8181.5812.6082018/10/113.6403.1303.1953.2653.1053.1142018/10/123.8283.2653.3843.4893.2283.3242018/10/133.7703.0413.5173.2653.4793.5362018/10/144.2153.2653.3843.1383.6143.6012018/10/154.0853.5363.3962.6933.8903.4002018/10/164.0723.5783.2562.6633.9923.2022018/10/174.2943.7703.1782.5243.9403.7122018/10/184.2954.0312.9612.4413.8953.6352018/10/194.1233.9812.9122.0253.7124.0612018/10/203.9004.0312.9831.8383.6244.1442018/10/213.6403.8952.7462.1263.7593.962圖4.4樁頂水平位移變化曲線隨著基坑開挖，支護樁頂水平位移在第一步第二步開挖后，監(jiān)測數(shù)值產(chǎn)生顯著變化，產(chǎn)生向內(nèi)側(cè)發(fā)展的水平位移，基坑第三步開挖之后，變形量穩(wěn)定增長，直至基坑開挖完成，在基坑開挖完全完成以后，各個測點的水平位移變化換緩慢，測點出現(xiàn)水平位移減小的情況。以WY2、WY8測點水平位移為例，測點中變形相對較大且特點也尤為突出。如下圖所示，隨著基坑的開挖卸荷，基坑支護結(jié)構(gòu)向內(nèi)產(chǎn)生水平位移。在10月8日-10月9日，基坑進行了第一步和第二步開挖，從WY2和WY8測點的變形，很明顯的表現(xiàn)出位移變化速率突然提高。10月12日隨著第三步開挖的開始，基坑開挖深度變大，變形量依然再增加，但變化速率成放緩趨勢?；又ёo樁頂水平位移，在基坑完全開挖之后，支護樁頂水平位移監(jiān)測數(shù)值出現(xiàn)了由增大到減小的趨勢。在整個基坑開挖過程之中，WY2測點最大水平位移為4.295mm，在完全開挖之后，水平位移減小為3.64mm。測點水平變形速率最大的時間段發(fā)生在第三步開挖過程中，為0.405mm/d。同時對比WY8測點，該測點最大水平位移為4.144mm，在完全開挖之后，水平位移減少為3.962mm。測點最大水平變形速率的時間段同樣發(fā)生在基坑第三步開挖過程中，為0.327mm/d。圖4.5WY2、WY8樁頂水平位移監(jiān)測曲線4.3基坑樁頂豎向位移監(jiān)測影響支護樁樁頂豎向位移的因素較多，坑內(nèi)土體的開挖、內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)置是主要的影響因素，支護樁的不均勻變形會產(chǎn)生較大隱患，可能導(dǎo)致混凝土冠梁和腰梁拉裂，危及結(jié)構(gòu)的安全。因此本案樁頂豎向位移點和水平位移點布置一致，相同點位同樣對樁頂?shù)呢Q向位移進行監(jiān)測，現(xiàn)取具有代表性的6個測點進行分析。WY02-WY08點位樁頂豎向位移監(jiān)測數(shù)據(jù)如下表所示。表4.3基坑樁頂豎向位移監(jiān)測報表單位：mmWY02WY03WY04WY06WY07WY082019/10/70.510.390.410.350.470.182019/10/80.690.610.930.610.640.522019/10/90.840.741.150.790.80.672019/10/101.251.031.49-1.181.260.962019/10/111.641.391.781.571.71.472019/10/121.91.691.951.891.971.712019/10/132.161.882.162.072.161.952019/10/142.342.052.392.272.322.172019/10/152.472.232.582.492.452.372019/10/162.652.392.712.662.612.582019/10/17-2.812.552.892.822.832.742019/10/182.972.713.042.933.022.972019/10/193.182.893.253.113.143.152019/10/203.343.073.633.43.293.522019/10/213.453.213.853.593.473.65圖4.6基坑支護樁頂豎向位移變化曲線從WY02到WY08測點的豎向位移變化曲線中，樁頂豎向的變形趨勢較為統(tǒng)一，各個測點在基坑分步開挖的過程中，變化量和變化速率變形較為明顯，在基坑完全開挖以后樁頂豎向位移變化量較為穩(wěn)定。WY02到WY08測點的豎向位移變化量分別為2.94mm、2.82mm、3.44mm、3.24mm、3mm、3.47mm。變化速率分別為0.20mm/d、0.19mm/d、0.23mm/d、0.22mm/d、0.2mm/d、0.23mm/d。樁頂豎向位移變化趨勢和地表沉降變化趨勢及變化速率也大致相同。特別是地表沉降距樁頂位置較近的測點數(shù)值較為接近。4.4基坑深層水平位移監(jiān)測基坑深層水平位移的監(jiān)測是對基坑深層土體動態(tài)變化作用的重要體現(xiàn)，對基坑深層水平位移的實時監(jiān)測，有利于保障基坑整體的穩(wěn)定性和對施工過程的指導(dǎo)作用。本案共設(shè)置有4個深層水平位移監(jiān)測位置，每個位置可以監(jiān)測土體從-0.5m至-18m處的基坑深層水平位移數(shù)值?，F(xiàn)取其中一個測點A1位置處的水平位移大小。表4.4A1測點深層水平位移監(jiān)測報表時間測點工況一工況二工況三工況四完全開挖0.5m2.062.172.522.942.521m2.072.262.683.052.681.5m2.423.013.954.194.682m3.163.624.215.205.792.5m3.654.205.006.306.853m3.925.616.397.557.653.5m4.226.277.538.268.984m4.727.228.219.129.654.5m4.958.599.6510.9911.465m5.169.9111.4212.5612.965.5m5.3311.3012.0014.1414.566m5.6312.2613.9915.2115.776.5m5.8813.4014.8516.6216.957m6.1213.6815.0117.8218.267.5m6.4914.0516.9518.6618.968m6.9714.6917.2720.0720.298.5m7.2214.9218.0020.8621.159m7.3715.2218.3421.8822.189.5m7.3915.7519.2322.6323.3410m7.4215.9219.6423.0123.6210.5m7.5216.2719.9422.7923.5711m7.3116.1519.5122.0622.9611.5m7.0715.5818.9220.8621.6912m6.5215.0518.2119.3119.9912.5m6.1713.7917.4818.1318.7113m5.9813.1615.9816.8917.3713.5m5.4211.2814.3615.0015.1614m4.959.5812.0512.6512.7214.5m4.687.269.209.8210.0115m3.225.287.818.078.5215.5m2.103.035.816.166.6216m1.652.574.014.444.7316.5m1.241.832.472.993.4317m0.951.022.022.232.6417.5m0.560.691.191.511.9218m0.500.731.171.691.27通過分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，不難發(fā)現(xiàn)隨著基坑開挖的進行，相同測點深度的基坑水平逐漸變大。總體來說，隨著施工進度的增加，支護結(jié)構(gòu)深層水平位移呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢，基坑深層水平位移變化量較大，向坑內(nèi)位移作用明顯。深層水平位移發(fā)生的位置與基坑開挖深度較為接近，并且在基坑完全開挖后，深層水平位移最大，最大值位于11m深度測點，最大值為23.62mm。從基坑深層水平位移變化曲線中可以看出，基坑的整個開挖過程支護樁均表現(xiàn)出向基坑內(nèi)側(cè)移動的趨勢。在基坑施工進行中，深