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摘 要:深基坑监测是基坑工程安全开挖的保证,测斜作为一种重要的监测手段,能够实时地反映出基坑在土方开挖中的变化情况。通过在某一桩锚支护深基坑中布置一定数量的测斜管,定期记录施工期间的测斜数据并综合分析其变化趋势,掌握了基坑的变形情况,进一步验证了桩锚支护体系的可靠性,达到了信息化施工的目的。
关键词:基坑;变形;监测; 测斜;控制标准
前言
近年来,随着国民经济和城市建设的快速发展,带动了地下空间的开发利用,使基坑工程的数量和规模迅速增大,如高层建筑深基坑、地下铁路、地下商场、地下停车场、地下道路等。随着基坑开挖深度和规模不断加大,基坑工程施工的难度也不断增大,由于技术、经济原因及管理上的缺陷,在深基坑工程施工中容易出现安全事故,轻则造成邻近建筑物倾斜、结构开裂,道路沉陷、开裂,地下管理断裂; 重则造成邻近建筑物倒塌和人员伤亡。基坑工程是一项风险性较大的工程,稍有不慎就会酿成巨大的工程事故。为了正确评估基坑施工安全,对施工风险进行预警,减小施工事故发生可能,需要在基坑工程施工过程中加强监测工作,通过对监测信息的分析,判断基坑的安全状态,为下一步的基坑开挖施工提供可靠的依据。
1.工程概况
拟建场地位于衡阳市南华大学附一医院内、第二住院部(外科大楼)南侧。南华大学附一医院停车场地下一层,高6米,平面呈矩形,平面尺寸为60.0m×70.0m。采用框架结构,设计地下车库底板标高52.6m,工程重要性等级为二级。基坑支护采用桩锚支护的形式,为了了解基坑支护结构的水平位移状况以及为设计、施工部门提供准确的水平位移测量数据,保证基坑开挖和地下停车场施工的顺利进行,对基坑水平位移进行了测斜观测。
2.地质条件
根据文献[1]和该工程勘察单位提供的《南华大学附一医院地下停车场岩土工程勘察报告》,场地在勘察深度范围内,揭露的深度为第四系人工填土(Q4ml)及第四系河流阶地冲积物(Q4al)下伏下第三系粉砂质泥岩(E),各土岩体的主要特征分别描述如下:
①杂填土(Q4ml):杂色,褐红,呈松散-稍密、稍湿状态,主要有粘性土和建筑垃圾组成,建筑垃圾主要为混凝土及碎砖块,土质不均匀,未经压实,欠固结,全场分布,层厚1.60~4.40m。
②粉质粘土(Q4al):为河流阶地冲积物,褐红、黄褐色,以硬塑~坚硬状态为主,主要由粘性及少量粉粒组成,含铁锰质氧化物,土芯切面较光滑,具光泽,手捻稍有砂感,手感较滑腻,摇震无反应,干强度、韧性中等,全场分布,层厚3.90~6.70m。
③砾砂(Q4al):为河流阶地冲积物,褐色、灰色,呈稍密-中密、湿-饱和状态,主要矿物成分为石英颗粒,粒径大于2mm的颗粒含量为47.5%~50.7%,其骨架间主要由10~20%中粗砂充填,含少量粘性土,土芯呈散粒状,全场分布,层厚3.20~5.00m。
④强风化粉砂质泥岩(E):紫红,泥质结构,风化裂隙很发育,岩芯多呈碎块状夹土状,碎块状岩芯干时可用手折断或捏碎,遇水易软化崩解,勘察深度范围内底部2~5m呈短柱状夹碎块状,柱状节长为5~6cm,控制厚度6.99~10.39m。
地下水类型主要为上层滞水、潜水及基岩裂隙水,主要有地表水及大气降水渗入补给。拟建场地环境类型为II类。按《岩土工程勘察规范》判定标准,场地地下水对混凝土结构具有微腐蚀性;对混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性。
典型的地质图如图1所示。
3.基坑测斜的目的[2]
通过监测数据来反映土体和支护结构的位移变化情况,并将监测数据与设计预估值进行对比分析,判断是否需要修改施工工艺和施工参数,便于优化下一步施工参数,为施工开展提供及时的反馈信息,达到信息化施工的目的;验证基坑开挖方案的正确性,及时分析出现的问题,作为基坑安全制定及时、有效的保护措施的一种补充手段;由于各个场地地质条件、施工工艺和周边环境不同,基坑设计计算中很难将各种复杂因素全部囊括其中,通过对现场的监测结果进行分析、研究,将监测结果用于优化设计,进行局部修改或完善。
4.监测点的布设
测斜管预埋设在支护结构桩体之中。在测点桩体施作之前,将测斜管绑扎在钢筋笼上与其一起下入孔中。具体步骤如下:
4.1 测斜管的连接。单根PVC测斜管长度为2m,单管之间采用接头进行连接。上下管的十字槽应对齐,以保证测斜仪探头的滑轮在管道内能顺畅的运行。为防止泥浆和水泥浆通过缝隙渗入管内,接头处应进行密封处理,接头套管内应涂上玻璃胶,外部与测斜管的缝隙上下5公分用透明胶缠封。
4.2 测斜管的绑扎。将测斜管伸入钢筋笼用铁丝进行固定。固定时尽可能保证测斜管呈直线。固定点宜为接头套管上下两端。钢筋与测斜管间宜留一定的间距,避免在下放钢筋笼时由于钢筋弯曲导致测斜管断裂。管顶端和末端应用封盖底盖进行封闭。
4.3钢筋笼下放时,应使测斜管十字槽垂直对准基坑内侧,以保证将来监测数据的准确性。桩孔注浆前应将测斜管内注满水,防止水泥浆内渗。
本次监测根据相关布设原则[3]与设计要求在基坑支护上布置15点。(其中2号、12号、15号孔因施工原因已损坏)各测量点的具体布设位置见图2。
5. 监测方法
测量所采用的仪器为CX—系列测斜仪。测量精度为0.1mm/500mm。仪器自动记录每次的读数。具体步骤如下:
①将测斜仪探头正方向对准基坑内侧,滚轮沿着十字槽放入测斜管中,待仪器下至管底稳定后,自管底至顶每0.5m[4]测量一次,每次的累加值即为测斜孔的倾斜量。
② 将仪器头反转180度,再次自管底开始测量,取得反方向的测试数据。
将初次测量的位移数据作为基准点,一般需测两次以上,取得较稳定的值。以后每次再测量的数据与初始值相减,所得差值即为该点土体水平位移值。 本次测量时间从2011年9月基坑支护施工前开始,至2012年4月在挖孔桩施工期间,对基坑支护不同深度处的水平位移情况进行了监测。
6. 控制指标
本次基坑的监测频率如表1所示。
当基坑测斜指标达到报警值时,须及时通知各方,同时加大监测频率并提出处理方案并实施。
7.监测成果
测斜监测得到的偏移曲线如图3所示。
从测量结果来看,主要有以下几点:
①由于测斜孔安装与灌注桩中,与支护固定成为一体,所以测斜点位移的数据比较稳定,趋势较为直观和明朗,与桩顶水平位移监测所得的变形趋势基本一样。
②在测量期间基坑大部分测斜点的位移总体都控制在1cm左右,符合设计的要求。测斜点最大的位移发生在5号孔和9号孔,通过施工巡查记录可以发现,5号孔正好处于供电室的位置,很多重型用电设备经常滞留和摆放于5号孔之上。9号孔的位置又为施工
③单位进场材料的默认堆放点,大量施工材料长时间堆放于此。因此位移较其他孔稍大。
④ 3号孔和8号孔在11月21日的测量中倾斜加量明显出现负值,原因是当天进行了第一排锚索张拉,而3号孔和8号孔相对靠近于张拉锚索,因此受到的影响较其他孔大。
8.结论
① 测斜管的预埋和保护是否到位决定了测斜数据能否可靠取得。因此,测斜管埋设和保护是测斜监测的基础和前提。
② 各测斜点的累计位移量基本控制在1cm之内,远远低于设计所要求的5cm,说明桩锚支护结构能够很好的控制基坑的变形。
③ 测斜数据很好的反映了基坑施工的进展,实时地表现了基坑的变形情况,为可能遭遇的危险状况提供预警,从侧面保证了施工安全顺利的进行,达到了信息化施工的目的。
参考文献
[1] BG50021—2001,岩土工程勘察规范.北京:中国建筑工业出版社.
[2] 何春保.测斜监测在深基坑施工中的应用.科学技术与工程,2008;8(23):6406-6409+6417.
[3] 陈争、杨平、杜平.基坑测斜数据分析.山西建筑,2008;34(3):356-357.
[4] 闫文斌、李鸿轶、徐顺明.测斜距选取对基坑监测结果的影响研究.基础工程设计.
关键词:基坑;变形;监测; 测斜;控制标准
前言
近年来,随着国民经济和城市建设的快速发展,带动了地下空间的开发利用,使基坑工程的数量和规模迅速增大,如高层建筑深基坑、地下铁路、地下商场、地下停车场、地下道路等。随着基坑开挖深度和规模不断加大,基坑工程施工的难度也不断增大,由于技术、经济原因及管理上的缺陷,在深基坑工程施工中容易出现安全事故,轻则造成邻近建筑物倾斜、结构开裂,道路沉陷、开裂,地下管理断裂; 重则造成邻近建筑物倒塌和人员伤亡。基坑工程是一项风险性较大的工程,稍有不慎就会酿成巨大的工程事故。为了正确评估基坑施工安全,对施工风险进行预警,减小施工事故发生可能,需要在基坑工程施工过程中加强监测工作,通过对监测信息的分析,判断基坑的安全状态,为下一步的基坑开挖施工提供可靠的依据。
1.工程概况
拟建场地位于衡阳市南华大学附一医院内、第二住院部(外科大楼)南侧。南华大学附一医院停车场地下一层,高6米,平面呈矩形,平面尺寸为60.0m×70.0m。采用框架结构,设计地下车库底板标高52.6m,工程重要性等级为二级。基坑支护采用桩锚支护的形式,为了了解基坑支护结构的水平位移状况以及为设计、施工部门提供准确的水平位移测量数据,保证基坑开挖和地下停车场施工的顺利进行,对基坑水平位移进行了测斜观测。
2.地质条件
根据文献[1]和该工程勘察单位提供的《南华大学附一医院地下停车场岩土工程勘察报告》,场地在勘察深度范围内,揭露的深度为第四系人工填土(Q4ml)及第四系河流阶地冲积物(Q4al)下伏下第三系粉砂质泥岩(E),各土岩体的主要特征分别描述如下:
①杂填土(Q4ml):杂色,褐红,呈松散-稍密、稍湿状态,主要有粘性土和建筑垃圾组成,建筑垃圾主要为混凝土及碎砖块,土质不均匀,未经压实,欠固结,全场分布,层厚1.60~4.40m。
②粉质粘土(Q4al):为河流阶地冲积物,褐红、黄褐色,以硬塑~坚硬状态为主,主要由粘性及少量粉粒组成,含铁锰质氧化物,土芯切面较光滑,具光泽,手捻稍有砂感,手感较滑腻,摇震无反应,干强度、韧性中等,全场分布,层厚3.90~6.70m。
③砾砂(Q4al):为河流阶地冲积物,褐色、灰色,呈稍密-中密、湿-饱和状态,主要矿物成分为石英颗粒,粒径大于2mm的颗粒含量为47.5%~50.7%,其骨架间主要由10~20%中粗砂充填,含少量粘性土,土芯呈散粒状,全场分布,层厚3.20~5.00m。
④强风化粉砂质泥岩(E):紫红,泥质结构,风化裂隙很发育,岩芯多呈碎块状夹土状,碎块状岩芯干时可用手折断或捏碎,遇水易软化崩解,勘察深度范围内底部2~5m呈短柱状夹碎块状,柱状节长为5~6cm,控制厚度6.99~10.39m。
地下水类型主要为上层滞水、潜水及基岩裂隙水,主要有地表水及大气降水渗入补给。拟建场地环境类型为II类。按《岩土工程勘察规范》判定标准,场地地下水对混凝土结构具有微腐蚀性;对混凝土结构中的钢筋具有微腐蚀性。
典型的地质图如图1所示。
3.基坑测斜的目的[2]
通过监测数据来反映土体和支护结构的位移变化情况,并将监测数据与设计预估值进行对比分析,判断是否需要修改施工工艺和施工参数,便于优化下一步施工参数,为施工开展提供及时的反馈信息,达到信息化施工的目的;验证基坑开挖方案的正确性,及时分析出现的问题,作为基坑安全制定及时、有效的保护措施的一种补充手段;由于各个场地地质条件、施工工艺和周边环境不同,基坑设计计算中很难将各种复杂因素全部囊括其中,通过对现场的监测结果进行分析、研究,将监测结果用于优化设计,进行局部修改或完善。
4.监测点的布设
测斜管预埋设在支护结构桩体之中。在测点桩体施作之前,将测斜管绑扎在钢筋笼上与其一起下入孔中。具体步骤如下:
4.1 测斜管的连接。单根PVC测斜管长度为2m,单管之间采用接头进行连接。上下管的十字槽应对齐,以保证测斜仪探头的滑轮在管道内能顺畅的运行。为防止泥浆和水泥浆通过缝隙渗入管内,接头处应进行密封处理,接头套管内应涂上玻璃胶,外部与测斜管的缝隙上下5公分用透明胶缠封。
4.2 测斜管的绑扎。将测斜管伸入钢筋笼用铁丝进行固定。固定时尽可能保证测斜管呈直线。固定点宜为接头套管上下两端。钢筋与测斜管间宜留一定的间距,避免在下放钢筋笼时由于钢筋弯曲导致测斜管断裂。管顶端和末端应用封盖底盖进行封闭。
4.3钢筋笼下放时,应使测斜管十字槽垂直对准基坑内侧,以保证将来监测数据的准确性。桩孔注浆前应将测斜管内注满水,防止水泥浆内渗。
本次监测根据相关布设原则[3]与设计要求在基坑支护上布置15点。(其中2号、12号、15号孔因施工原因已损坏)各测量点的具体布设位置见图2。
5. 监测方法
测量所采用的仪器为CX—系列测斜仪。测量精度为0.1mm/500mm。仪器自动记录每次的读数。具体步骤如下:
①将测斜仪探头正方向对准基坑内侧,滚轮沿着十字槽放入测斜管中,待仪器下至管底稳定后,自管底至顶每0.5m[4]测量一次,每次的累加值即为测斜孔的倾斜量。
② 将仪器头反转180度,再次自管底开始测量,取得反方向的测试数据。
将初次测量的位移数据作为基准点,一般需测两次以上,取得较稳定的值。以后每次再测量的数据与初始值相减,所得差值即为该点土体水平位移值。 本次测量时间从2011年9月基坑支护施工前开始,至2012年4月在挖孔桩施工期间,对基坑支护不同深度处的水平位移情况进行了监测。
6. 控制指标
本次基坑的监测频率如表1所示。
当基坑测斜指标达到报警值时,须及时通知各方,同时加大监测频率并提出处理方案并实施。
7.监测成果
测斜监测得到的偏移曲线如图3所示。
从测量结果来看,主要有以下几点:
①由于测斜孔安装与灌注桩中,与支护固定成为一体,所以测斜点位移的数据比较稳定,趋势较为直观和明朗,与桩顶水平位移监测所得的变形趋势基本一样。
②在测量期间基坑大部分测斜点的位移总体都控制在1cm左右,符合设计的要求。测斜点最大的位移发生在5号孔和9号孔,通过施工巡查记录可以发现,5号孔正好处于供电室的位置,很多重型用电设备经常滞留和摆放于5号孔之上。9号孔的位置又为施工
③单位进场材料的默认堆放点,大量施工材料长时间堆放于此。因此位移较其他孔稍大。
④ 3号孔和8号孔在11月21日的测量中倾斜加量明显出现负值,原因是当天进行了第一排锚索张拉,而3号孔和8号孔相对靠近于张拉锚索,因此受到的影响较其他孔大。
8.结论
① 测斜管的预埋和保护是否到位决定了测斜数据能否可靠取得。因此,测斜管埋设和保护是测斜监测的基础和前提。
② 各测斜点的累计位移量基本控制在1cm之内,远远低于设计所要求的5cm,说明桩锚支护结构能够很好的控制基坑的变形。
③ 测斜数据很好的反映了基坑施工的进展,实时地表现了基坑的变形情况,为可能遭遇的危险状况提供预警,从侧面保证了施工安全顺利的进行,达到了信息化施工的目的。
参考文献
[1] BG50021—2001,岩土工程勘察规范.北京:中国建筑工业出版社.
[2] 何春保.测斜监测在深基坑施工中的应用.科学技术与工程,2008;8(23):6406-6409+6417.
[3] 陈争、杨平、杜平.基坑测斜数据分析.山西建筑,2008;34(3):356-357.
[4] 闫文斌、李鸿轶、徐顺明.测斜距选取对基坑监测结果的影响研究.基础工程设计.