基坑监测的实践及结果分析

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  [摘 要]深基坑的开挖会对周围建筑产生重要影响,造成严重的安全生产隐患。基坑监测工作是为了确保建设工程质量和安全的重要措施之一。本文结合工程实例,主要对其基坑监测的实践及结果进行分析。
  [摘 要]基坑监测;结果分析
  中图分类号:TU563 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)20-0086-02
  1 工程概况
  1.1工程简介
  本工程建筑总面积为10 187.2 m2,地上5层,地下1层,建筑高度为23.1 m。基坑长度为87. 3m,宽度为12 m -41.15 m,周长约为241 m。标准段基坑深度为4.975 m-5. 6 m,部分基坑深度为2. 975 m,设备房基坑深度为6. 6m。基坑安全等级为二级。
  1.2工程地质及水文地质条件
  根据工程地质勘察报告,场地地层岩性自上而下为:①杂填土层,厚度1. 50 m-5.60m,平均3.33 m;②淤泥质粘土层,厚度0.60m-4.80m,平均2.91m;③细砂层,厚度2.70m-14.50m;①粉质粘土层,厚度1.60m-6.20 m;⑤全风化泥质粉砂岩层,厚度12.00m-20.50m;⑥强风化泥质粉砂岩层,厚度10.50m-29.00m;⑦中风化泥质粉砂岩,埋深19.20 m-37.20 m。
  场地主要含水砂土层的厚度较大,分布较广,地下水水量较为丰富。地下水与该地表水体有密切的水力联系,并与地表水互为补给。地下水位主要受潮汐影响,勘察施工期测得地下水位埋深1.65 m-3.35 m。
  2 基坑支护方案及监测项目
  2.1基坑支护方案
  基坑支护结构采用悬臂钻孔灌注桩,止水帷幕采用600400双排水泥土搅拌桩,止水帷幕相邻桩体之间搭接长度为200 mm。坑内加固采用格栅式水泥搅拌桩,其中基坑地面以下加固深度为5m,加固范围为坑边局部5m范围内格栅式加固。
  2.2监测项目
  综合考虑该工程地质条件及水文地质条件,以及基坑周围环境对监测项目的影响,确定监测项目如下:基坑顶部水平位移、基坑顶部沉降、支护结构测斜、周边地表竖向位移、地下水位。根据基坑工程的受力特点及由基坑开挖引起的基坑结构及周围环境的变形规律,布设监测点如图1所示。各监测项目的控制值及报警值见表1。
  3 监测结果分析
  通过获取实时监测数据资料,并对监测结果进行处理、分析,准确判断基坑的变化趋势,确保基坑及周围环境的安全。
  3.1基坑顶部水平位移结果分析
  本工程在基坑顶部布设了12个水平位移监测点,选取WY3、WY5、WY10 、WY12进行分析,各监测点水平位移变化曲线如图2所示。基坑开挖过程中最大水平位移为14.2 mm(WY3,9月7日)。
  由图2可知,各监测点水平位移随基坑开挖,呈现逐渐增大的趋势。图中在基坑开挖初期和基坑开挖完成后出现两个明显的转折点。基坑开挖初期,WY3监测点水平位移发展较其他监测点快,是因为此监测点处开挖速度快,而且监测点位置靠近集水井,同时基坑对面正在进行施工,对土体产生扰动作用。基坑开挖完成后,水平位移变化速度变缓,并且逐步趋向稳定。
  3.2 基坑顶部沉降结果分析
  在基坑四周选取WY3、WY5、WYl0、WY12分析,各监测点沉降变化曲线如图3所示。从图3可知,累计沉降量最大的点是WY3,下沉了4.03 mm(9月9日)。
  结合图2、图3分析可知,基坑顶部沉降与水平位移变化趋势基本一致。总趋势是逐渐增大,并且存在两个明显的转折点。基坑顶部水平位移大的位置,其沉降也较大。
  3.3支护结构测斜结果分析
  支护结构测斜是基坑监测的一个主要内容,是考察支护结构安全状况的重要指标。在基坑平面不同位置上布置了12个支护结构测斜监测孔,各监测孔曲线变化趋势非常相似,现选取12号测斜孔(CX12)进行分析,结果显示。7月24日,在埋深0.5 m处产生最大水平位移0.5mm; 9月11日,在埋深3 m处产生最大水平位移5.8 mm。
  在基坑开挖初期,基坑周边土体及建筑物向基坑内挤压,CX12呈现向基坑内变形的前倾型变化趋势,支护结构顶部水平位移最大。随着基坑开挖深度的增加,周边土体及建筑物压力作用点也逐渐下移,支护结构出现“鼓肚”形变形特征,变形曲线逐渐向弓形变化,最大水平位移发生的部位也随之下移。底板浇筑之后,与周围的支护结构形成一个箱型结构,大大提高了基坑的稳定性。地下结构的施工也对基坑逐渐起到支撑作用,支护结构的测斜逐渐趋向稳定。
  3.4周边地表竖向位移结果分析
  周边建筑物与场地有足够的距离,工程建设对邻近建筑物影响不大。在地表路面布置了8个沉降监测点,从基坑四周地表各选取一点DM3、DM4、DM5、DM8进行分析。
  通过分析可知,各监测点沉降值都在10mm范围内。在基坑开挖过程中,由于开挖面土体应力释放以及基坑内降水引起土体固结沉降,使地表沉降较明显。基坑开挖完成后,地表沉降变化相对较小,基本趋于稳定。但是,由于地表土体的回弹以及基坑内部结构施工对周围土体的挤压,造成周边地表局部位置短时间内出现相对隆起再下降的变化,累计沉降量减小。周边地表最大沉降量出现在DM3、DM4监测点,约为5 mm。基坑东侧整体沉降较其他方向大。
  3.5地下水位结果分析
  场地临江,河道水位的涨退潮是基坑施工必须考虑的因素。降雨量的多少将直接引起水位的变化,因此,在降雨量大的期间应加密地下水位的监测。
  根据基坑周围的水文地质条件,布设了12个地下水位监测点。在基坑四周各选取一点SW3、SW5、SW10、SW12进行分析,各监测点的地下水位变化可知,基坑开挖初期,SW12监测点水位小幅上升,其它监测点基本呈现下降趋势。随着开挖深度的增加以及基坑内降水措施的使用,SW5、SW10、SW12监测点地下水位整体呈下降变化。由于河道水位的涨退潮、降雨等因素的影响,引起了地下水位在短时间内出现了小幅度“下降一上升一下降”的起伏变化。9月9日,SW12地下水位下降0.704m,己经接近报警值(0. 8 m ),应该密切注意地下水位的变化,确保基坑的安全。
  8月8日,SW3监测点地下水位开始出现上升,接下来的水位监测中发现,SW3监测点水位持续呈上升趋势。8月13日,水位上升最大高度达0.517 m,尚未达到报警值。8月22日,基坑北侧承台及东北侧集水井处发生地下涌水现象。现场采取封堵及抽排水措施,但是以上位置的水位未能下降。经专家研究讨论后,对地下涌水现象,判断为止水帷幕的质量原因造成。决定采取以下处理方案:(1)将抗渗等级提高;(2)钢筋距離加密的同时可以考虑钢筋直径缩小;(3)完善混凝土施工方案,确保混凝土施工的质量,保证地下室底板无裂缝。采取措施之后,水位得到有效控制,SW3监测点水位逐步趋向稳定,并有小幅的下降。
  4 结论
  通过对监测结果分析,得出如下结论:
  (1)基坑顶部水平位移与沉降变化趋势基本致。总的变化趋势是逐渐增大,靠近集水井位置的监测点发展速度快,并且存在两个明显的转折点。
  (2)随着基坑的开挖,支护结构的最大水平位移位置由支护结构顶部逐渐下移,变化曲线呈现为弓形。
  (3)基坑开挖完成以后,由于周边地表土体的回弹,造成地表局部位置出现相对隆起再下降的变化,累计沉降量减小。
  (4)河道水位的涨退潮、降雨量的多少是引起水位变化的重要因素。止水帷幕的质量是防止基坑涌水涌沙的重要保障。
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