论文部分内容阅读
摘 要:基坑工程是一个涉及地质、水文、气象等条件及土力学、结构、施工组织和管理等学科的系统工程.随着经济的快速发展,城市土地资源越来越紧张,基坑工程呈现出了开挖面积大、深度深等特点,且在基坑开挖过程中,土体性状和支护结构的受力状态都在不断变化,显然用传统的固定不变的计算模型和参数来描述不断变化的土体性状是不合适的。为确保基坑工程的顺利施工,需要对基坑进行现场监测,利用监测结果指导现场施工,进行信息反馈优化设计,使设计达到优质安全、经济合理、施工便捷的目的。
关键词:地铁工程;深基坑支护;监测技术
1 基坑监测中监测点的布置要求及方法
1.1 主要布置要求
对于监测点的布置,需要按照一定的顺序依次进行布置操作,主要考虑的因素为施工区域的周边环境以及围护结构的分布状态,首先需要在影响范围内的建筑物中布设监测点,之后完成地面监测点的布设,最后才是在周边的建筑物和围护结构中设置水平监测点;进行周边环境和围护结构的监测点布置时,应使其处于同一断面内,以免出现多组监测数据,为监测结果的计算带来较大的难度;要求监测点的布置能够保障真实的反馈施工作业的安全状态。
1.2 布置方法
(1)建筑物沉降监测。一般将监测点布置在建筑物的四角和拐角处;对于高低悬殊较大的建筑物来说,需将其布置在不同深埋高度的两侧位置;对于框架结构来说,则需要将其布置在纵橫轴线上。在建筑四角所布设的观测点应将其间距控制在制在10 mm~15 mm,具体监测点的布置数量需要根据建筑结构的形态来确定。(2)围护结构水平位移监测。基坑四周的围护结构均需要布设监测点,要求监测点的布置间距为要求监测点的布置间距为15 mm,每边监测点数目不少于目不少于3个。(3)地表沉降监测。布置在基坑开挖区域的四周,在基坑边每隔15 mm设置一个基坑监测点设置一个基坑监测点。
2 基坑监测的频率与周期
对于基坑监测频率的控制需要结合施工区域的环境特点和施工安排来确定,一般在基坑开挖的初期,需要加大基坑监测的力度,而在基坑开挖的中后期,当监测数据趋于稳定后,便可将监测频率控制在每个月一次。在项目施工前,可根据施工作业的特点以及施工环境等因素,确立基坑监测方案,并且得出各个监测点的初始值,为后期的监测数据对比提供依据;在具体施工阶段应进行动态监督;基坑施工完毕后,各类施工影响会逐渐减弱,在监测数据的变量减小,且逐步趋于稳定后,便可将申请结束监测。
3 深基坑变形破坏机理
对于基坑的开挖,坑内土体逐渐被挖去,坑内土体逐渐卸载,导致坑内开挖面以下的土体由于卸载作用而发生向上的位移。同时坑内两侧土体由于坑内部土压力的消失而发生坑内位移,导致基坑围护结构的变形。现主要从以下三个方面来分析基坑变形破坏机理:
3.1 基坑底部土体隆起
基底底部土体隆起主要有两方面原因:(1)随着基坑的开挖,基坑底部土体竖向荷载减小,基底土压力减小,基坑底部土体卸荷后,将向上移动。(2)基坑内土体的开挖使基坑内外部产生压力差,支护结构在土体侧向压力的作用下将向基坑内部移动,基坑底部土体也将向上移动,引起土体隆起。
3.2 围护结构的侧向移动
基坑围护结构侧移的原因主要是随着基坑的开挖,围护结构内部卸去了原有的压力,在土压力差的作用下,围护结构外侧将受到主动土压力作用,基坑底部支护结构内侧在压力差作用下受到被动土压力作用。支护结构内外侧受到的土压力大小不等,产生压力差,支护结构将产生变形及位移。
3.3 基坑外侧地表沉降
随着深基坑的开挖,周围土体卸载出现较大的塑性区,流动性也不断增大,在坑内外压力差的作用下,支护结构外侧土体向坑内和基底移动,坑外和基坑底部土体减少因而坑外地表发生沉降。
4 变形原因分析及处理措施
4.1 引起变形原因分析
4.1.1 真空降水
在第二层土方开挖时,现场发现第一道混凝土支撑底部与垫层之间存在(5~8)cm的缝隙。经现场调查,该现象是由于基坑开挖前真空降水所致,由于真空降水使得淤泥质土固结收缩,软土的固结在提高了淤泥质土的强度同时,也导致了基坑内土体固结沉降,并引发基坑内土体与地连墙之间的缝隙,即真空降水对于围护墙的变形异常存在较大的影响。
4.2 控制变形处理措施
导墙施工质量的精细与否直接影响到槽段的垂直度,因此成槽前应砌筑导墙。导墙内墙面应垂直,墙面垂直度 5 深基坑工程监测的内容
5.1 监测支撑结构的水平位移和沉降位移
现在进行深基坑施工的工程监测过程中会应用到大量的相关设备设施,最主要的就是经纬仪和测距仪等一系列能够精准的测量长宽高和角度的仪器设备,采用视线法,小角度法和测距法观测水平位移变形。采用精确的水准测量,观测基坑的垂直位移变形。(1)检测系统运行的过程中,最精准最快速的监测其实还是机器人的监测过程,通常来说一台针对性的监测机器人能够当作一台智能化的信息处理站使用,可以进行目标的全自动搜索定位,施工的过程中更可以获取周围的环境信息,也可以对整个施工环境进行成像。(2)每个制造商的电子水平使用大致统一的结构,其基本结构包括光机械组件,自动调平补偿设备和电子设备。实际应用的过程中,使用到的电子设备主要还是编码器传感器和一些电子元件等,应用的信息交流载体主要是条形码,能够方便的进行电子读取和测量,但是现在存在的问题是不同设备之间没有建立起来一个统一的信息交流平台,更换了制造商之后条形码就不能在设备之间相互流通。
5.2 围护结构的变形监测
在基坑开挖过程中,对围护结构变形的监测至关重要,通过使用测斜仪收集数据并根据数据绘制曲线,可以形象的反映出基坑的变形情况,分析基坑的安全状态,为设计提供参数,指导施工。
5.3 围护结构内应力监测
支撑结构的内部应力监测通常将钢筋应力计安装在代表性位置的钢筋混凝土工程桩和地下连续墙主应力钢筋上。这种应力计应用的主要目的是对结构下方或者围护结构当中所存在的应力进行探测,最为常用的应力计是振弦式应力计,其应用的过程中使用的是非电能源测量原理,通过频率来计算应力的大小,因而应用范围相对来说十分广泛,温度对其的影响效果也是十分小的,绝缘要求低,性能稳定可靠,使用寿命长等,适合长期使用,即使在恶劣环境中也能观测。
6 结语
地铁工程深基坑工程勘察、设计、施工、监测作为一个密不可分的系统,在深基坑施工中,依据监测的数据对施工参数进行优化,完善基坑及周边环境的监测工作,做好信息化施工,确保深基坑和周边环境的安全。未来随着工程技术的进步与发展,深基坑变形监测会取得新一轮技术突破,施工单位在施工过程中应结合多种监测方法进行同时分析,做好数据的采集与对比,加强技术团队建设,为保障施工安全发挥积极作用。
参考文献:
[1]富华.浅议软土地基的深基坑支护形式的选择[J].科技资讯,2019(16):75.
[2]刘运龙.某工程软土地基土方开挖基坑支护变形监测及应对措施[J].中外建筑,2019(6):216-218.
[3]郭嘉,杜守继.土钉支护在上海软土地基深基坑支护中的应用[J].民防苑,2019(1):40-41.
关键词:地铁工程;深基坑支护;监测技术
1 基坑监测中监测点的布置要求及方法
1.1 主要布置要求
对于监测点的布置,需要按照一定的顺序依次进行布置操作,主要考虑的因素为施工区域的周边环境以及围护结构的分布状态,首先需要在影响范围内的建筑物中布设监测点,之后完成地面监测点的布设,最后才是在周边的建筑物和围护结构中设置水平监测点;进行周边环境和围护结构的监测点布置时,应使其处于同一断面内,以免出现多组监测数据,为监测结果的计算带来较大的难度;要求监测点的布置能够保障真实的反馈施工作业的安全状态。
1.2 布置方法
(1)建筑物沉降监测。一般将监测点布置在建筑物的四角和拐角处;对于高低悬殊较大的建筑物来说,需将其布置在不同深埋高度的两侧位置;对于框架结构来说,则需要将其布置在纵橫轴线上。在建筑四角所布设的观测点应将其间距控制在制在10 mm~15 mm,具体监测点的布置数量需要根据建筑结构的形态来确定。(2)围护结构水平位移监测。基坑四周的围护结构均需要布设监测点,要求监测点的布置间距为要求监测点的布置间距为15 mm,每边监测点数目不少于目不少于3个。(3)地表沉降监测。布置在基坑开挖区域的四周,在基坑边每隔15 mm设置一个基坑监测点设置一个基坑监测点。
2 基坑监测的频率与周期
对于基坑监测频率的控制需要结合施工区域的环境特点和施工安排来确定,一般在基坑开挖的初期,需要加大基坑监测的力度,而在基坑开挖的中后期,当监测数据趋于稳定后,便可将监测频率控制在每个月一次。在项目施工前,可根据施工作业的特点以及施工环境等因素,确立基坑监测方案,并且得出各个监测点的初始值,为后期的监测数据对比提供依据;在具体施工阶段应进行动态监督;基坑施工完毕后,各类施工影响会逐渐减弱,在监测数据的变量减小,且逐步趋于稳定后,便可将申请结束监测。
3 深基坑变形破坏机理
对于基坑的开挖,坑内土体逐渐被挖去,坑内土体逐渐卸载,导致坑内开挖面以下的土体由于卸载作用而发生向上的位移。同时坑内两侧土体由于坑内部土压力的消失而发生坑内位移,导致基坑围护结构的变形。现主要从以下三个方面来分析基坑变形破坏机理:
3.1 基坑底部土体隆起
基底底部土体隆起主要有两方面原因:(1)随着基坑的开挖,基坑底部土体竖向荷载减小,基底土压力减小,基坑底部土体卸荷后,将向上移动。(2)基坑内土体的开挖使基坑内外部产生压力差,支护结构在土体侧向压力的作用下将向基坑内部移动,基坑底部土体也将向上移动,引起土体隆起。
3.2 围护结构的侧向移动
基坑围护结构侧移的原因主要是随着基坑的开挖,围护结构内部卸去了原有的压力,在土压力差的作用下,围护结构外侧将受到主动土压力作用,基坑底部支护结构内侧在压力差作用下受到被动土压力作用。支护结构内外侧受到的土压力大小不等,产生压力差,支护结构将产生变形及位移。
3.3 基坑外侧地表沉降
随着深基坑的开挖,周围土体卸载出现较大的塑性区,流动性也不断增大,在坑内外压力差的作用下,支护结构外侧土体向坑内和基底移动,坑外和基坑底部土体减少因而坑外地表发生沉降。
4 变形原因分析及处理措施
4.1 引起变形原因分析
4.1.1 真空降水
在第二层土方开挖时,现场发现第一道混凝土支撑底部与垫层之间存在(5~8)cm的缝隙。经现场调查,该现象是由于基坑开挖前真空降水所致,由于真空降水使得淤泥质土固结收缩,软土的固结在提高了淤泥质土的强度同时,也导致了基坑内土体固结沉降,并引发基坑内土体与地连墙之间的缝隙,即真空降水对于围护墙的变形异常存在较大的影响。
4.2 控制变形处理措施
导墙施工质量的精细与否直接影响到槽段的垂直度,因此成槽前应砌筑导墙。导墙内墙面应垂直,墙面垂直度
5.1 监测支撑结构的水平位移和沉降位移
现在进行深基坑施工的工程监测过程中会应用到大量的相关设备设施,最主要的就是经纬仪和测距仪等一系列能够精准的测量长宽高和角度的仪器设备,采用视线法,小角度法和测距法观测水平位移变形。采用精确的水准测量,观测基坑的垂直位移变形。(1)检测系统运行的过程中,最精准最快速的监测其实还是机器人的监测过程,通常来说一台针对性的监测机器人能够当作一台智能化的信息处理站使用,可以进行目标的全自动搜索定位,施工的过程中更可以获取周围的环境信息,也可以对整个施工环境进行成像。(2)每个制造商的电子水平使用大致统一的结构,其基本结构包括光机械组件,自动调平补偿设备和电子设备。实际应用的过程中,使用到的电子设备主要还是编码器传感器和一些电子元件等,应用的信息交流载体主要是条形码,能够方便的进行电子读取和测量,但是现在存在的问题是不同设备之间没有建立起来一个统一的信息交流平台,更换了制造商之后条形码就不能在设备之间相互流通。
5.2 围护结构的变形监测
在基坑开挖过程中,对围护结构变形的监测至关重要,通过使用测斜仪收集数据并根据数据绘制曲线,可以形象的反映出基坑的变形情况,分析基坑的安全状态,为设计提供参数,指导施工。
5.3 围护结构内应力监测
支撑结构的内部应力监测通常将钢筋应力计安装在代表性位置的钢筋混凝土工程桩和地下连续墙主应力钢筋上。这种应力计应用的主要目的是对结构下方或者围护结构当中所存在的应力进行探测,最为常用的应力计是振弦式应力计,其应用的过程中使用的是非电能源测量原理,通过频率来计算应力的大小,因而应用范围相对来说十分广泛,温度对其的影响效果也是十分小的,绝缘要求低,性能稳定可靠,使用寿命长等,适合长期使用,即使在恶劣环境中也能观测。
6 结语
地铁工程深基坑工程勘察、设计、施工、监测作为一个密不可分的系统,在深基坑施工中,依据监测的数据对施工参数进行优化,完善基坑及周边环境的监测工作,做好信息化施工,确保深基坑和周边环境的安全。未来随着工程技术的进步与发展,深基坑变形监测会取得新一轮技术突破,施工单位在施工过程中应结合多种监测方法进行同时分析,做好数据的采集与对比,加强技术团队建设,为保障施工安全发挥积极作用。
参考文献:
[1]富华.浅议软土地基的深基坑支护形式的选择[J].科技资讯,2019(16):75.
[2]刘运龙.某工程软土地基土方开挖基坑支护变形监测及应对措施[J].中外建筑,2019(6):216-218.
[3]郭嘉,杜守继.土钉支护在上海软土地基深基坑支护中的应用[J].民防苑,2019(1):40-41.