基坑位移范文（精选7篇）
基坑位移 第1篇
1系统与基坑护壁桩的连接
2系统工作原理
如图2所示,整个报警系统由连杆4、滑动触片11、固定触片12、指示灯13(每个指示灯的颜色不同)、报警器14、和供电单元15组成。当基坑护壁桩发生位移时,在连杆4的拖动下,滑动触片11跟着发生位移,在滑动触片位移过程中,依次与固定铜触片接触,依次点亮与固定铜触片连接的指示灯13,我们根据不同颜色指示灯被点亮的情况进行分析,可以大致了解基坑护壁位移的情况,一旦最后一盏指示灯(红色)被点亮,与指示灯同一回路的报警器将同时响起,说明基坑护壁位移已经达到了设计警戒值,必须采取措施进行抢险。
3几点说明
(1)因为基坑位移过程是一个缓慢的过程,如果两块固定铜触片之间存在缝隙,当滑动铜触片经过缝隙处时,有可能长时间没有指示灯发光。所以,为了确保在基坑位移过程中始终有一盏指示灯发光,以便对基坑的位移情况进行实时判断,相邻两个固定铜触片之间必须有一小部分重叠,当滑动触片位于重叠部位时,有两盏指示灯同时发光。
(2)固定铜触片的数量、长短根据设计对基坑位移的最大允许值来确定,数量越多,长度越短,则对基坑位移情况的判断越准确。(3)固定桩位置的设置必须离开基坑边有一定的距离,以确保固定桩不会因基坑护壁位移而发生位移。(4)指示灯和报警器的安装地点必须选择在值班室或项目现场办公室等经常有人值班的地方,以便一旦发生报警时能够及时发现,及时进行处理。
4结语
本发明专利目前还停留在研发阶段,虽然已获得国家知识产权局受理,但仅仅是理论上可行,尚未得到实际应用的验证,如果诸位同行对此感兴趣且有付诸实施的条件,不妨与我们取得联系,让它真正走进项目,在应用中得到验证,为降低工程安全事故作出贡献。
摘要：针对深基坑坍塌事故频发,介绍一种基坑护壁位移自动监测报警专利技术,目的是寻求合作者,使该技术得以应用,造福社会。
关键词：深基坑,坍塌,自动监测,专利技术
参考文献
基坑深部位移监测相关问题讨论 第2篇
随着我国经济建设的迅猛发展, 高层建筑大量涌现, 基坑工程的规模也迅速发展, 其主要标志是开挖深度的增大, 已发展至20m、30m以上, 在桥梁建设中, 最深基坑深度达到58m[1]。一方面基坑开挖深度越来越深, 技术难度越来越大, 另一方面, 基坑工程事故不断发生。在岩土工程中, 由于地下建 (构) 筑物的受力状态和力学机理是一个非常复杂的问题, 并且现行的岩土力学还不是一门严谨、成熟的科学技术, 所以定量计算与实际情况往往存在一定差距;基坑监测可以实时发现不稳定因素, 验证设计, 指导施工, 保障业主及相关社会利益, 同时也可以积累相关区域的施工特征, 因此, 基坑监测工作具有重大意义。
为适应现行基坑施工的发展形势, 国家、地方相应出台了基坑工程设计规范和合监测规范, 规定开挖深度大于等于5m或开挖深度小于5m, 但现场情况和周围环境较复杂的基坑工程以及其他需要监测的基坑工程应实施基坑工程监测[2]。
在建筑基坑工程仪器监测项目中, 深层水平位移监测为最重要的监测项目之一。基坑开挖过程中, 随着基坑深度的逐渐增加, 支护结构承受的水平土压力日益增加, 基坑水平位移逐渐增大, 而在冠梁、水平支撑及锚固体作用下, 最大水平位移发生点往往并非在支护结构顶部, 而冠梁位移监测仅能反映该点的位移, 不能全面反映边坡整体的位移量和位移趋势, 因此, 深部位移监测显得尤为重要。深部位移是基坑安全性重要参照数据之一, 而深部位移数据的精确性不仅受测斜管安装影响, 同时现场数据测试及后期工后处理都对数据的精确性有较大影响。
1 深部位移监测中存在的问题
测斜仪是一种可精确测量沿垂直方向土层或维护结构内部水平位移的工程测量仪器。测斜仪测量前, 先将有四个互相垂直道槽的侧协管埋入支护结构或支护的土体中, 测量时, 导轮沿道槽上下移动, 根据以重力作用为基础、摆锤为基准的弧角变化, 根据以下公式 (1) 计算各点的累积水平位移。
式中:;St-水平位移量;Xt-测斜管倾角值;Lt-各段点之间的单位长度;C-常数 (采用英制时C=20000, 米制时C=25000)
从以上测斜数据的采集过程中可知, 测斜数据的精确度与测斜管及现场测试密切相关。
1.1 测斜管相关问题
(1) A0槽对位偏差。测线管一般为PVC管, 管壁分布互相垂直的A、B轴, 亦即A0槽和B0槽;测斜管安装时一般将A0槽对准预期的位移方向 (如图1) 。在实际的测斜管安装中, 若测斜管安装于支护结构内部, 由于钢筋笼与测斜管同时吊放, 无法完全保证A0槽与预期位移方向完全一致, 大多数情况下, 两者存在一定的角度 (如图2) , 则在后期的测试中, 测斜管各点的位移方向与预期位移方向存在差距。
(2) 测斜管固定不牢。当测斜管埋设与土体中时, 按规范要求必须逐段灌浆或填实, 实际操作中, 无法完全将测斜管周围土体密实, 造成土体测试位移小于土体实际位移。
(3) 测斜深度不足。因测斜管埋设深度不够或监测设施保护不力造成测试深度小于设计要求深度, 而测斜仪测定时假定测斜仪底部位移为零, 如果不加以处理, 则测得位移小于实际支护结构位移。在如此情况下, 需采用全站仪测定测斜仪管口水平位移来对测斜数据进行处理, 具体处理方法如公式 (2) 。
式中:△-各点水平位移值;△0-实测管口水平位移值;Xt-测斜管倾角变化值
1.2 现场测试相关问题
(1) 电缆接头潮湿或进水。测斜管在埋设于地下, 因安装及地下水影响, 测斜管往往装满或盛水较多, 测斜仪测在测试中大部分处于水下作业。电缆与测斜仪采用“O”型密封圈和螺丝帽连接, 当密封效果不好或保管一起不佳时, 针式接口往往潮湿或附带水, 从而造成测试中测斜读书漂移, 测斜精度降低。
(2) 温度影响。测斜仪中所采用的力平衡伺服加速度计对温度有一定敏感性, 在测试中, 管底温度一般低于仪器温度, 按照相关规定[3], 在测斜读数之前, 应等待10min, 使探头适应钻孔内温度。而实际操作中往往到底即测, 造成测试数据稳定慢、漂移等问题。
(3) 测试位置前后不一。测斜中通常做法是50cm测读一次读数, 并以初始稳定测试值为基准, 与此后测斜读数对比得到支护结构深部位移。若测试中未严格按照50cm测读, 则后期所测位移并非相应深度实际位移。
2 数据处理
测斜数据一般采用DMM和DigiPro两款软件进行数据处理和图形处理, 也可采用数据软件结合人工处理的方法。各种数据处理方法均基于测斜数据:A0、B0、A180及B180, 其结论稍微不同。DMM软件结论包括A、B轴位移和A、B、A-B曲线图;DigiPro软件结论包括A、B、AB位移及图形。以下具体介绍工程测斜实侧。
某地下停车场综合改造工程基坑周边长度约5000m, 开挖深度约5.5m, 基坑南段主要采用桩+内支撑 (局部预应力锚索) 支护组合的支护结构体系。北段采用喷锚支护结构及自然放坡处理。基坑支护结构按安全等级二级设防, 为监测在开挖期间边坡的变形, 基坑支护结构采用深部位移监测。由于一些原因, 部分深部位移测斜管A0轴未与基坑方向垂直, 为保险起见, 在一测斜管相邻桩体中埋入另一根测斜管, 以进行监测数据对比, 本文假定正确安装的测斜管为1#管, 其相邻测斜管为2#管。
(1) 1#管监测数据及分析
1#号管同时采用DMM和DigiPro两款软件进行分析, 具体数据如表1, 图形如图2。分析表1数据可知, 采用DMM和D igiPro软件分析得到深部位移在A0轴及B0轴位移量相同;A0轴位移量普遍大于B0轴, 而DigiPro分析得到的AB复合项位移普遍大于A0轴;由此可知, 基坑位移方向并非完全与基坑垂直, 实际的位移为A0、B0轴向量之和。同时DigiPro所得到AB复合位移并非A0轴与B0轴的向量和, 证明如下:
因A0、B0轴相互垂直, 则假定组成两轴组成坐标平面且轴方向无升降, 则, 那么基坑实际位移为:
即:, 由表1知, DigiPro所得AB复合数据并不与真正的基坑实际位移相同。
(2) 2#号监测管数据分析
2#号测斜管因为与预计位移方向有一定偏差, 其深部位移监测结果如表2, 监测位移如图3。
(3) 1#号管与2#号管综合分析
分析表1和表2可知, 1#号测斜管A0轴大于2#管, 而B0轴则反之。由以上数据说明:测斜管A0轴安装方向与预计位移方向有偏差时, 其深部位移测量值在A0轴方向变小、B0轴方向增大, 而AB复合方向位移一般大于A、B轴方向的位移。现行规范并未对基坑深部位移到底取A0轴或AB复合方向位移作出规定, 由以上分析可知, 若A0轴方向严格与预计位移方向相同, 则A0轴位移值与实际深部位移值较为接近;若A0轴与位移方向有一定偏差, 则A0值减小, 而B0增大;而对于AB复合值而言, 测斜管A0轴的偏差对其影响不大。考虑到以上测斜管取值的难度, 作者认为监测单位采用DMM数据分析软件所得到的"三维图"较为准确、直观, 该图分别给出A0、B0水平位移图和A-B俯视图, 如图4和图5。
3 总结
(1) 基坑支护结构深部位移监测的准确性受测斜管安装、现场测试及测试环境影响;
(2) 基坑深部位移大小及方向应参考A0、B0两个方向的位移;A0槽所对应方向并非完全对应于基坑深部位移方向, 且数值偏小;
(3) DMM与DigiPro数据处理软件在A0与B0方向所得数据相同, 但是DigiPro软件的AB复合值不是A0、B0两个方向的向量和, 其值大于该两个方向中任何一个方向的测量值, 测量结果偏于保守;
(4) DMM软件处理测斜数据后形成独有的三维视图, 较为准确、直观反应了基坑的实际变形, 建议监测报告中引入该结论。
参考文献
[1]林鸣, 徐伟.深基坑工程信息化施工技术[M].北京:中国建筑工业出版社, 2006.
[2]GB50497-2009, 建筑基坑工程监测技术规范
基坑位移 第3篇
关键词：基坑墙顶水平位移监测
基坑墙顶水平位移是指因基坑开挖引起的围护结构墙顶监测点移动轨迹在垂直于基坑边方向上的水平分量。由于基坑开挖场地条件的限制, 墙 (桩) 顶水平位移监测费时费力且监测精度不高, 在监测方法选择错误的情况下, 甚至有可能出现监测数据出错的状况发生, 事倍功半。本文就目前施工过程中常用的几种墙 (桩) 顶水平位移监测方法进行了总结和进一步的探索。
一、视准线法
1. 监测点布置 (见图1)
(1) 在基坑的每一直线边的两端不受开挖变形影响的地方各埋设1个工作基点A、B;
(2) 在A、B两点连线的基坑围护墙顶按设计要求埋设工作测点C; (工作测点选点时可在A或B点安置仪器, 后视另一工作基点再确定各测点位置, 以使各工作测点较准确地位于A、B的连线上) 。
2. 监测方法
(1) 监测时, 在一个工作基点上 (如A点) 设站, 后视另一工作基点 (如B点) , 固定仪器的照准部;
(2) 用带毫米刻划的直尺的零点对准工作测点中心, 大致垂直基坑边并水平地放置;
(3) 用已固定照准部的仪器望远镜直接读取直尺的刻划值d, d的符号根据点与视线的关系确定, 既工作测点位于视线的基坑边为正, 反之为负。
3. 数据处理
(1) C点当次位移变化量△i通过下式计算可得:
(2) 累计位移值可用当次读数减初始读数求得, 也可用各次位移值累加求得:
式中:△i—监测点第i次位移变化量;
di、di-1、d0—第i次、i-1次、初次监测时监测点偏离视线量;
△累i—监测点第i次累计位移量。
(3) 特点
观测方便, 计算简单。
(4) 适用范围
适用于矩形基坑, 工地周边视野开阔, 工作基点有条件布设在不受基坑变形影响的地方。
二、极坐标法
1. 测点布置
(1) 在基坑以外不受变形影响的地方设置工作基点A、B, A-B距不小于A点到最远工作测点的距离;
(2) 在需要监测的基坑边设置工作测点。
2. 基本监测方法
在A点安置全站仪, 后视B点, 按坐标测量方法设置好仪器, 然后观测工作测点C的坐标值X、Y。当使用经纬仪观测时, 则观测仪器站点到工作测点的平距及水平角, 再计算工作测点的坐标。
3. 数据处理
(1) 矩形基坑
矩形基坑可用测前换算或测后换算两种方法处理。
1) 测前换算就是在监测前把A、B两点的统一坐标换算成坐标轴线与所监测的基坑平行的假定坐标, 然后根据假定坐标对各工作测点进行坐标监测, 直接测取各工作测点的假定坐标值, 根据此坐标值用简单加、减法计算各点的位移变化量。
工作基点坐标换算:
图中A点的统一坐标XA、YA可用下式换算成假定坐标xA、yA:
式中:xA、yA—A点在假定坐标系统中的纵横坐标值;
XA、YA—A点的统一坐标值;
α—统一坐标系纵轴与假定坐标系纵轴间夹角。
平行于y轴基坑边工作测点当次位移量的计算:
平行于x轴基坑边工作测点当次位移量的计算:
累计位移量计算:
也可利用上述当次位移量计算公式, 把第i-1次观测假定坐标值换成初始假定坐标值进行计算。
式中:△C—监测点当次位移量, 大、小值是以基坑两边的假定坐标值相比较来区分;
累C—监测点累计位移量;
xi、yi—监测点第i次观测假定坐标值;
xi-1、yi-1—监测点第i-1次观测假定坐标值。
2) 测后换算就是每次根据A、B两点的统一坐标测出各工作测点的统一坐标值, 再根据统一坐标系与选取的假定坐标系轴线夹角和两次观测所得的坐标值差计算位移量。
工作测点位移量换算:
图中XOY为统一坐标轴, X′与基坑边垂直且正向指向基坑内边的假定坐标系纵轴。
当C点由于基坑变形由C位置移到C′位置时, 其位移引起的C点在垂直于基坑边的位移量△C可根据两次测得的C点坐标值由下式计算而得:
监测点的累计位移量可选用下式计算而得:
式中:△C—监测点的当次位移量;
Xi、Yi—监测点的第i次观测坐标值;
Xi-1、Yi-1—监测点的第i-1次观测坐标值;
X0、Y0—监测点的初始观测坐标值;
α—假定坐标纵轴 (垂直基坑边且指向基坑内) 在统一坐标系中的方位角。
累C—监测点的累计位移量。
(2) 圆弧、近似圆弧基坑的位移量计算
当基坑为圆形、圆弧或近似圆弧形状时, 可根据设计图的相关数据求得圆或弧的圆心坐标, 根据每次测得的工作测点坐标用反算法求解观测点位到圆心的距离R。
监测点的当次位移量计算:
近心边:△C=Ri-Ri-1 (3-12) ,
远心边:△C=Ri-1-Ri (3-13) 。
监测点的累计位移量计算:
近心边:累C—Ri-R0 (3-14) ,
远心边:累C—R0-Ri (3-15) 。
式中:R—监测点到圆心距离;
X、Y—工作测点当次观测坐标值;
XO、YO—圆或圆弧的圆心坐标值;
△C—工作测点的当次位移量, 近心边与远心边是以基坑边距离圆心的相对远近来区分;
累C—工作测点的累计位移量;
Ri、Ri-1、R0—工作测点第i、i-1及初始观测所得圆心距。
4. 特点:
工作基点较少, 设置较灵活, 设站次数少, 监测效率较高。
5. 适应范围:
适应于任何形状的基坑
三、结语
1.墙顶水平位移监测精度受影响的因素较多, 本文未对各监测方法的监测精度进行分析, 监测工作中必须根据不同工程的监测精度需要选择适合的仪器和监测方法。
2.本次介绍的只是比较常用的几种水平位移监测方法, 它们各具特性和适用条件。工作中可根据基坑监测条件、监测精度要求、仪器标称精度和工作习惯进行选择。
参考文献
[1]姜晨光.基坑工程理论与实践.化学工业出版社, 第1版, 2009 (05) .
[2]刘俊岩.建筑基坑工程检测技术规范实施手册.中国建筑工业出版社, 第1版, 2010 (06) .
基坑位移 第4篇
近年来, 我国城市化进程不断加快, 高层建筑越来越多, 由此产生了大量的基坑工程, 且往往紧邻地铁隧道。由于基坑开挖导致影响范围内的土体应力释放, 打破了土体原有的应力平衡, 致使基坑围护结构发生侧移, 基坑开挖范围以外的土体发生位移, 从而带动周围隧道产生移动。隧道的过大变形将导致支护结构开裂、隧道内渗水等问题, 严重者甚至危及行车安全, 给人们的人身安全带来极大威胁。因此, 在深基坑开挖过程中对邻近隧道的变形分析及安全评价显得至关重要。
王卫东[1]、高广运等[2]对基坑施工引起运营地铁车站和隧道的变形进行了数值模拟, 发现基坑开挖卸荷会使隧道产生位移, 由于隧道相对土层的刚度较大, 隧道的变形以竖向上抬的刚体变位为主。
张陈蓉等[3]利用位移控制有限元方法以及位移控制两阶段简化理论方法对基坑开挖引起的管线受力变形进行了分析, 模拟基坑开挖对邻近环境的影响。
O’Rourke等[4,5,6]采用三维有限元模拟了浅沟槽开挖对邻近的铸铁管线的影响。当管线与周围土体之间不产生相对位移时, 可以不考虑施工对管线的影响。
邹伟彪等[7]对邻近基坑的地铁隧道进行监测, 宋兆锐等[8]通过数值分析对地铁隧道进行分析, 并采取一定措施, 控制邻近隧道的变形。因此, 在基坑开挖过程中, 对邻近地铁隧道变形分析及安全评价至关重要[9,10,11,12]。
以上研究可以看出, 虽然国内外在基坑开挖对隧道影响方面已有不少研究, 但对于其规律性的总结仍不够完善, 特别是近年来越来越多的基坑工程在已建成的地铁隧道周边开挖, 因而, 基坑开挖引起邻近隧道位移变化规律的研究迫在眉睫。
1 数值模拟
1. 1 假设条件
采用有限元软件MIDAS/GTS建立数值模型, 在计算模型中, 认为土体开挖前在自重作用下已经充分固结, 并且本工程采用人工降水, 因此忽略地下水渗流的影响。
本文土体采用摩尔库仑模型模拟。结构材料假定为线弹性本构关系。
1. 2 计算模型和参数
计算模型的尺寸为175 m × 60 m, 基坑平面宽度77. 5 m, 隧道直径6 m, 埋深13 m。
模型边界条件: 在对称面上施加对称边界条件, 竖向边界约束水平方向位移, 底面约束竖向方向的位移, 上表面边界自由。初始应力场按自重应力场考虑。几何模型图和网格图如图1, 图2所示。
根据场地的岩土工程勘察报告, 基坑所处的地层参数见表1。由表1 可以看出, 基坑内土层为砂性土。
2 基坑不同开挖深度对隧道影响分析
2. 1 计算工况划分
计算分六种工况, 隧道埋深13 m, 工况Ⅰ ~ 工况Ⅵ隧道与基坑围护结构距离3 m ~ 21 m, 每3 m一个工况。每一个工况下, 基坑开挖深度为2 m ~ 29 m, 每3 m为一步序, 共十步。
2. 2 工况分析
基坑开挖会引起隧道向基坑一侧的水平位移, 并随着开挖深度增加逐渐增大, 如图3 所示。当开挖深度小于隧道埋深时, 管片水平变形较小; 当开挖超过隧道埋深时, 管片水平变形急剧增加, 且距离隧道越近, 水平变化率越大。
隧道基坑开挖深度增加, 隧道竖向位移先出现少量上浮, 后出现下沉, 此过程必然存在一个最小值, 此开挖深度, 基本与隧道埋深相接近 ( 见图4) 。
隧道水平位移随着开挖深度增加而增大, 当达到隧道埋深时, 竖向位移较小, 此时水平位移也尚未增加很多, 所以, 当基坑开挖到此深度时, 隧道位移均较小, 但超过隧道埋深时, 隧道位移急剧增加, 水平位移增加50% 以上, 需要及时采取支护措施。
3 基坑与隧道间距对隧道影响分析
3. 1 计算工况划分
计算分为28 个工况。在开挖深度分别为23 m, 26 m和29 m时, 模拟隧道与基坑围护结构距离分别为3 m ~ 30 m, 每米作为一个工况。
3. 2 工况分析
由上节计算可知, 开挖深度不超过20 m时, 隧道距基坑位置满足规范要求的3 m距离, 其水平及竖向位移均可满足要求; 当开挖深度23 m时, 隧道距基坑10 m, 其水平及竖向位移均可满足位移限界要求; 当开挖深度26 m时, 隧道距基坑18 m, 其水平及竖向位移均可满足位移限界要求; 当开挖深度29 m时, 隧道距基坑24 m, 其水平及竖向位移均可满足位移限界要求。
由图5 和图6 可知, 随着隧道与基坑距离的增加, 基坑开挖引起的隧道最终水平位移越小, 当距离小于1 /2H ( H为基坑开挖深度) 时, 隧道位移随开挖深度变化较大, 当超过1 /2H以后, 隧道位移逐渐趋于平缓。
因此, 当基坑距离隧道1 /2H以内开挖时, 应及时有效地施加支护措施, 以避免隧道出现过大变形, 当隧道距离基坑超过H以后, 基坑开挖对隧道的影响已经可以满足规范要求。
4 结语
通过上述工况分析, 总结不同开挖深度, 隧道与基坑不同间距情况下, 隧道最大水平及竖向位移, 得到如下规律:
1) 当基坑开挖不超过隧道埋深位置时, 隧道位移较小, 但超过此深度时, 隧道位移急剧增加, 水平位移增加50% 以上, 需要及时采取支护措施。
2) 当基坑距离隧道1 /2H以内开挖时, 应及时有效地施加支护措施, 以避免隧道出现过大变形, 当隧道距离基坑超过H以后, 基坑开挖对隧道的影响已经可以满足规范要求。
3) 隧道埋深h ( h < 15 m) , 基坑开挖深度H < h, 隧道与基坑间距0. 5D ( D为隧道直径) 以上时, 管片水平及竖向位移均可满足规范要求; 当h < H < 2h时, 隧道与基坑间距1. 5D以上时, 管片水平及竖向位移均可满足规范要求; 当H > 2h时, 隧道与基坑间距2. 5D以上时, 管片水平及竖向位移均可满足规范要求。超过上述距离后, 需要及时施加有效支护措施。
摘要：以沈阳某基坑开挖工程为例, 利用有限元数值模拟方法, 对基坑开挖深度及基坑与隧道间距等关键参数进行了分析, 结果表明:基坑开挖不超过隧道拱顶埋深时, 隧道水平位移较小, 竖向出现少量上浮, 但开挖超过拱顶埋深时, 隧道水平变形急剧增加, 拱顶开始出现下沉, 随着隧道与基坑距离的增加, 基坑开挖引起的隧道最终位移越小。
基坑位移 第5篇
1.1 工程概况
本工程为广西南宁市风尚80·公寓楼工程, 该工程为地下2层, 地上30层的高层建筑, 建筑高度107.97米。框架剪力墙结构, 桩筏基础。地下为2层立体车库, 一层为架空设备层, 二～三十层为住宅。
基坑深11.3～14.10m, 基坑设计采用的是土钉墙与钻孔灌注桩相结合的深基坑支护方法, 且所处地下水位较高。本工程周边环境较为复杂, 四周为基础形式各不相同的建筑楼盘, 北面、西面均为高层建筑, 距城市干道3m;南面紧靠南宁市机关车队宿舍;东面距中国海事办公楼10m。场地狭小, 周围均为居民、商业区。本工程采用三面喷锚一面支护桩支护方式, 采取土方分层分段开挖方式进行基础施工。
1.2 基础及围护设计概况
根据建研地基基础工程有限公司广西分公司《风尚80·公寓楼基坑支护》设计方案, 南面3-3剖为钻孔灌注桩, 设计安全等级一级, 桩顶钢筋混凝土环梁配以锚索锁定。西北面1-1、东面2-2剖为喷锚支护, 设计安全等级二级。
降水采用深井降水, 基坑外四周设降水井7口, 井深24米。护井管采用优质焊接钢管制作, 外径270mm, 内径260mm, 壁厚5m m。在含水层 (砾砂层及圆砾层) 段, 设长约8m填砾石缠绕过滤器, 管周开滤孔, 孔径20mm, 圆周上孔距56.5mm, 轴向孔距45m m, 每周孔数16个, 垫筋Ф6.5×15根, 缠镀锌铁丝8～10号, 缠丝间距2～3mm, 滤管四周回填2～7mm近圆形石英质砾石。井管上部四周用粘土止水。
基坑排水设置集水明排:在基坑四角或每隔15～30m设一个集水井, 并在基坑边坡坡顶和坡底分别施工砖砌排水沟 (规格300×400) , 将上层滞水导入集水井, 沉淀后直接采用抽水泵集中抽入市政排污管内。
1.3 施工重难点
本工程基坑周边环境复杂, 四周为大型建筑及公用设施, 基础类型复杂多样, 且周围紧靠居民区, 北临市政道路, 地下管线密集, 给锚杆施工及土方开挖带来不便。需根据不同情况加强基坑监测, 保证基坑沉降量及位移量在允许范围内。
南面紧靠南宁市机关车队职工宿舍, 随土方开挖, 车队宿舍围墙倾斜度明显增大, 采用钢管架斜支撑对其进行加固, 保证其稳定。
由于地下水位高, 水源丰富, 降水难度大, 采用深井井点降水。又由于现场地质情况与地质报告存在差异, 降水井不能正常成孔。地下水位偏高将导致涌砂和管涌, 给边坡支护及基坑施工带来极大困难。场地狭窄, 交通不便, 使机械运转、材料物资等运输、储存受限制, 基坑位移控制成为施工的重难点问题。
基坑挖深:四周裙楼11.30m、主楼12.50m、13.10m三种标高, 最深处14.10m, 属深基坑施工。周边建筑保护要求高, 工期紧, 施工难度大。总计土方开挖量约3万m3, 土钉950孔约10000m, 喷射混凝土2600m3, 锚索52道, 支护桩49根, 基础桩110根, 基础桩桩长30m以上, 总工期150天, 含基础桩施工45天。由于该工程处在闹市居民区及商业密集区对整个工序施工制约相当大。如钻孔灌注桩、土方施工, 因夜间扰民不能连续施工等。而在工期紧迫的市中心完成如此大的施工任务量, 对施工方案及现场管理也提出了更高的要求。
2 基坑位移控制目标、存在问题及影响因素
2.1 基坑位移控制目标
依据基坑设计图纸要求, 基坑位移控制目标: (1) 坡顶水平累计位移<35mm; (2) 坡顶竖向累计位移<40mm; (3) 基坑周边地表竖向位移累计<35mm;
2.2 影响深基坑位移的主要因素分析及解决方案:
2.2.1 开挖方式不合理因素
(1) 存在问题:操作面狭小;开挖深度深;土质差。 (2) 解决方案:配合护坡工序分段分层开挖, 留取门口车道土, 采用钢板铺路循环利用先挖周边土再挖中间核心土方法加以解决。
2.2.2 支护方案不合理因素
(1) 存在问题:原设计第一排锚杆, 影响市政管道无法成孔;土质差, 粉粘土层难以成孔;支护桩施工进度慢影响周边居民, 喷锚支护剖面土质无法成孔;车队宿舍位移沉降明显。
(2) 解决方案:经与设计方沟通, 原第一排锚杆位置下降0.3米, 锚杆间距由原来的1.5米改为1.3米。锚杆长度由原来的9米改为18米;不易成孔位置在经设计同意后改为打钢化管锚管;第一道钢梁位置上移, 护壁桩间隙之间的上部配以锚杆喷浆加固。
2.2.3 降水不理想因素
(1) 存在问题:原降水井降水效果不理想;原降水井数量不够;排水系统不完善。
(2) 解决方案:经现场调研观测, 在基坑周边平均加打六口降水井, 采取明排措施完善基坑积水排泄系统, 并派专人负责记录, 观察降水情况;在基坑地下水丰富地段沿基坑边缘挖排水沟, 并在一定距离位置挖积水坑进行明排;在基坑周边设置挡水线防止外围水进入基坑, 基坑坡脚1-2米位置设置排水沟, 排除基坑内积水, 防止泡坡脚等现象。
2.2.4 教育培训少因素
(1) 存在问题:对作业人员教育培训少, 导致对施工方案不熟悉, 对现场操作不规范。
(2) 解决方案:定期、不定期对作业工人进行教育培训, 使他们熟悉施工方案、现场操作、施工注意事项等;加强教育培训的频次, 提高他们的安全质量意识, 使他们熟练掌握施工工艺和操作步骤。
3 施工方案的进一步优化及实施
3.1 护坡桩及锚索施工
护坡桩桩径800m m, 桩长24m共49根。护坡桩一侧按设计放坡开挖至-3.0m, 并对车队宿舍等侧栏杆及地面动态进行观测, 同时按设计做好护坡喷锚工作, 情况无异常时采用支护桩施工。与锚索、冠梁协同进行作业, 减少了单独占用工期时间。
3.2 土钉墙施工
土钉施工共九道, 施工土质为粘土层和粉砂, 因此采用进口SM-400钻机成孔;同时钻孔时要密切注意粉砂层处的施工避免造成孔洞透水。在土钉的施工过程中, 土方施工要及时创造工作面, 避免土钉作业的窝工。同时钢筋网和混凝土面板施工也要及时进行, 以免影响下一步土方的开挖。土钉墙与土方积极配合, 争取不单独占用工期。
3.3 土方开挖施工
3.3.1 开挖方法“分层、分段、先撑后挖、快挖快撑、保持基坑围护体受力均衡”是基坑开挖施工的原则.
由于该工程开挖的特点是深度大、土方量大、要求工期短, 并要配合土钉、锚索施工, 贯穿整个基坑支护工程, 是本工程的重点。安排足够的挖、运土车辆、合理配置设备及挖运土施工顺序、搞好现场施工管理至关重要。为此项目部安排现场专职值班人员3名及测量人员对土方挖运深度、进度、对土方堆放场地、高度要求进行控制, 放线定位要准, 坑口线误差小于50m m。施工中严格按要求进行分层分片开挖, 配合土钉、锚索施工。
3.3.2 开挖顺序-5.00米标高以上的土方分层分段开挖支护, 及时将土方外运, 为基础桩施工及时提供施工工作面。
-5.00米标高以下土方, 地质报告为粉土层, 且含水率较大, 如按以上运输方式汽车无法在基坑内行走, 必须垫2cm厚钢板或20～30cm砖渣、石渣, 增加了施工成本。
经对方案的优化, -5.00米标高以下土方采用一步开挖到位。即先将基坑四周土方分层开挖至设计基底标高, 保留基坑核心土。做好支护后再挖中间土, 从一端用两台反铲挖掘机装运土方, 同时分段进行桩承台、基础底板施工, 最后由一台长臂反铲挖掘机收坡道土方。采用这种施工方法, 大大提高了施工效率, 减少了基坑的暴露时间, 确保了基坑及周边建筑物的安全。
4 施工阶段现场管理
4.1 组织管理
4.1.1 根据工程的特点,
建立以总承包为主导的现场项目部管理体系, 最大限度地整合资源, 提高工作效率。
4.1.2 制定早晚一次各工序施工协调会议制度,
以“天”为单位, 进行施工进度的节奏控制。
4.1.3 建立“现场指挥中心”制度, 作为夜间挖土现场指挥部,
业主代表、监理部、总包、挖土、降水、监测等单位联合办公, 提高现场问题处理的效率。
4.1.4 加强现场安全措施有效落实, 如基坑防护栏、水平安全网、基坑安全马道、基坑照明、配电箱设置、路面防滑措施等;
提前编制详细的专项方案, 审查通过后严格执行。
4.1.5 加快后续工序搭接施工,
如破桩后及时清理, 争取下道工序的作业面。
4.1.6 周密的施工部署, 因冠梁支撑系统混凝土浇筑完毕后有一个强度提升的阶段,
原设计为C35混凝土, 我方将混凝土标号提高至C40早强混凝土, 15天即达到C35。在养护期间, 施工冠梁外的土方, 合理统筹。
4.2 技术管理
(1) 要求甲方委托的第三方监测单位及时提供关于基坑支护位移、周边建筑、道路沉降及位移数据。 (2) 降水水位观测每天一次, 密切监视地下水位状况。水位降至开挖面500mm以下方可进行开挖。 (3) 组织召开深基坑开挖专题会议, 对开挖方案的安全性进行专家论证, 切实落实质量安全技术交底手续。 (4) 及时完成设备、材料的检测及报审, 及时办理相关合同、安全协议及工程保险。 (5) 提前编制基坑开挖紧急预案、事故处理预案。 (6) 加强支护桩冠梁混凝土养护工作, 要求及时追踪3d、7d强度试压报告, 为方案实施提供数据支持。 (7) 采用坑中心岛式开挖, 多机接力, 减少运输车辆通道回填渣土工作量, 缩短工期。 (8) 针对围护体局部渗漏采取有效补救措施, 如使用堵漏剂、坑外注浆、坑周围局部打压木桩, 钢板、水泵抽水等防排结合方式进行排水作业, 抽排废水经沉淀处理后充分利用, 如养护及场地防尘喷洒等。 (9) 严格按设计要求的基坑外侧堆载限值堆放, 注意开挖过程中对支撑系统和降水井的保护, 降水井及桩身300mm范围内人工配合挖土。坑底300mm范围内人工配合挖除, 防止坑底土超挖。 (10) 监测、开挖、降水、环保节能等方案编制审批工作提早完成, 为开挖创造技术条件。
4.3 协调管理
(1) 针对扰民及投诉现象建立对外协调制度, 定期走访, 及时处理居民关注的问题。 (2) 建立积极配合城管监察部门的检查制度。 (3) 设立确保“邕城杯”的目标, 申报“南宁市安全文明工地”, 争创“广西区安全文明工地”;争取区、市等各政府部门的支持, 创建良好的外部环境。 (4) 渣土证、夜间施工证、施工许可证等提早申报和办理。 (5) 及时通报重大危险源, 夜间施工提前公布安民告示等信息。 (6) 加强夜间巡查, 对噪声、光污染严格监控, 外出车辆覆盖、及时清洗、洒土及时清扫。 (7) 设立节点目标奖、无安全事故竞赛奖等, 做好节前安全施工动员工作。 (8) 积极筹备大底板浇注计划, 包括图纸会审、方案确认, 尽可能实现工序“无缝对接”, 设立“大底板浇注倒计时牌”并实行赶工激励措施。 (9) 针对施工方案的调整, 及时与设计沟通, 在设计的指导下完成施工技术的变更和改进。
5 方案实施效果
本案以价值工程为导向, 项目实施过程中体现的综合效益有:
5.1 工期按时完成, 因周边环境复杂,
四周为居民区, 上访、扰民事件频频发生, 影响出土方量, 能按时完成实属不易。
5.2 提高了开挖作业期间基坑的安全性能。
从工程土方开挖至基坑土方开挖至设计坑底标高, 周边建筑物累积最大沉降量25.98mm;地表累计最大沉降量15.60mm;围护结构支护桩冠梁顶水平位移累计最大值25mm;均在设计和规范要求的警戒范围以内。
深基坑施工结束后经现场测定, 坡顶水平累计位移28mm<35m m;坡顶竖向累计位移32m m<40m m;基坑周边地表竖向位移累计27mm<35mm, 均达到基坑位移控制目标要求。
5.3 讲究时空效应,
组织科学的流水施工, 减少二次翻运土方工作量, 提高挖土效率, 体现了良好的技术效益。
5.4 对控制噪声、扬尘、光污染等现象起到立竿见影的效果,
监测数据表明开挖阶段周边建筑的沉降及倾斜影响均在受控范围, 达到良好的环境效益。
5.5 施工过程中加强与各方面的协调沟通,
组织创建“工地与街道共建文明社区”的活动, 树立企业“真心缔造美好家园”的理念, 体现了良好的社会效应。
6 结束语
地下施工技术是当今最活跃, 发展最迅速, 影响最广泛, 渗透力最强的工程技术领域之一, 也是衡量一个工程单位技术实力的标志之一。通过本工程深基坑现场施工实践, 解决了深基坑施工中的一些技术问题和管理问题, 针对该工程深基坑施工位移控制方面的理论经验总结, 对今后我公司地下领域施工有着重要的意义。
本论文从施工角度出发, 结合现场施工技术管理, 提出了高层建筑在复杂环境下深基坑位移控制的施工管理经验, 取得了良好的效果, 为我公司房建施工在市区复杂环境下深基坑施工提供了参考经验。本工程的建成, 将为南宁市五象广场商业中心增添新的城市景观, 也为我公司立足南宁的建筑市场打下坚实的基础。
摘要：基坑施工的好坏直接影响到工程的工期和安全质量, 对整个工程起着决定性的影响。本工程基坑开挖深度较深, 且所处地下水位较高, 周边环境也相当复杂。在这种特殊的情况下, 控制周边建筑物和基坑的位移尤为重要。本工程通过制定科学合理的土方开挖方案、并采取有效的支护方法和对其施工过程实施有效监控, 确保了深基坑施工和毗邻建筑物的安全, 使临近城市设施不会遭受破坏, 同时保证了深基坑施工的进度、安全及质量要求。
关键词：深基坑,土方开挖,基坑支护,位移控制
参考文献
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[4]建筑地基基础工程施工质量验收规范 (GB50202-2002) ;
[5]锚杆喷射混凝土支护技术规范 (GB50086-2001) ;
[6]土层锚杆设计与施工规范 (CECS22:90) ;
基坑位移 第6篇
1 基坑开挖数值计算理论
1.1 初始应力场的计算
在进行数值计算时, 需要施加由上覆岩土体构造应力产生的初始地应力, 一般可按如下公式取得初始地应力:
其中, σz0为初始应力;z为应力计算点的深度。
初始地应力没有统一的理论计算模型, 一般可采用埋深的构造函数加以确定, 本文选取的初始地应力的计算模型如图1所示, 水平初始地应力与垂直初始地应力的比值K0可定义为:
其中, v为土的泊松比。
1.2 土体开挖荷载
对应于土体开挖过程中的应力状态的改变可定义土体开挖荷载加以数值计算分析, 其计算模型如下所示[5]:
其中, {Fi}为第i次开挖阶段的开挖荷载;[B]为应变矩阵;[Vi]为第i节点开挖土体的体积;{σi-1}为土体的应力;[N]为单元形函数矩阵;{γ}为土的自重列向量。
2 工程实例
2.1 数值计算模型的建立
该工程地下支护结构为4层, 设计高程±0.000为22.5 m, 基础埋深为19.1 m。开挖过程可分为四个工况:第一工况开挖深度为0 m~4.0 m, 第二工况开挖深度为4.0 m~8.05 m, 第三工况开挖深度为8.05 m~13.5 m, 第四工况开挖深度为13.5 m~19.1 m。围护结构采用地下连续墙+钻孔灌注桩组合结构形式, 地下连续墙深度为36.1 m, 厚度为1 000 mm;钻孔灌注桩长度为50.0 m, 桩径为1 000 mm, 采用逆作法施工。降水方案采用各工况开挖前提前降水至开挖底面下1 m处。基坑截面形式为矩形, 根据对称性, 取其一段对称平面, 按平面问题进行计算。对称段宽度取为36.0 m, 计算宽度取为74.0 m, 计算深度取为62.0 m。承压水初始水头取为18.0 m, 设计目标动水位标高取为1.7 m, 水位降取为16.3 m。由于基坑计算断面下穿城市主干道, 因此在计算模型中取其为竖直向下作用的均布载荷, 其值为-10.0 k N/m。此基坑工程岩土体分层特性如表1所示, 支护结构参数如表2所示。
计算时采用15结点三角形单元模拟土体, 模型的左右边界水平方向位移取为零, 竖直方向允许发生一定变形;下边界水平方向和竖直方向的变形均取为零;上边界为周围地表, 取为自由面。网格划分精度选择中等粗糙程度, 并对地下连续墙及基坑底部周围的网格进行一定的加密处理。计算模型见图2。
2.2 数值模拟结果分析
四次降水条件下, 基坑及周围岩土体中地下水渗流运动方向由基坑周围岩土体, 绕过地下连续墙, 向着基底岩土体富集;在基底岩土体中, 地下水富集程度由基坑周界向基坑中心逐渐加密;因此基坑底部中心承受最大的渗流集中力。计算结果显示基坑周围岩土体中孔隙水压力较小, 主要为地下水渗流导致周围岩土体的孔隙水压力的消散, 使得周围地表在岩土体自重应力的作用下发生较大的沉降;而对于基底岩土体, 孔隙水压力显著增加, 但均小于上覆岩土体自重应力, 未构成明显基底隆起破坏。
采用等间距的测点布置方式, 于地下连续墙上每3 m间隔布置一个地下连续墙水平位移监测点, 共计12个监测点, 获取在四种开挖工况条件下地下连续墙的水平位移时空效应累计变化规律, 如图3所示。第一种开挖工况下, 地下连续墙水平位移变化速率最大;随着开挖的进行, 水平位移逐渐趋于稳定;在第三种工况及第四种工况条件下, 水平位移表现出“中间大, 两端小”的变化规律, 主要由于第一、二层横撑支护结构逐渐发挥了支护功能, 控制了上覆周围地表的水平位移, 基底下覆岩土体又对地下连续墙起到了锁脚的功能, 进而又限制了周围地表下覆岩土体的水平位移, 而中部大变形区为开挖第三、四层岩土体后的未加横撑支护的基坑, 在周围地表下覆岩土体的侧向土压力作用下, 即表现出较大的水平位移;四种开挖工况条件下地下连续墙最大水平位移为9.25 mm, 即本基坑开挖降水条件下周围地表最大水平位移为9.25 mm。同时水平位移云图显示, 周围地表的最大影响范围为33.6 m。
针对4种开挖工况条件, 基坑周围地表沉降的时空效应累计变化曲线如图4所示。由图4可知, 基坑开挖过程中, 离基坑周界越近的区域地表沉降值越大;第一次开挖工况下, 周围地表沉降速率最快;在第四次开挖工况下, 基坑周界地表点出现最大沉降, 最大累积沉降值为11.3 mm;4种工况条件下, 周围地表沉降符合标准的沉降槽曲线, 在距离基坑40 m处均趋于稳定。综合水平位移时空效应累计变化规律, 确定本基坑开挖对周围地表的影响范围为40 m, 近似为2.2H (H为基坑开挖深度) 。
3 现场监控量测分析
根据数值模拟分析结果及以往基坑周围地表沉降监测规律[7], 选取基坑开挖边界外2.5倍的开挖设计深度 (2.5H) 作为地表沉降监测范围。各监测点之间间距均布为5 m;地下连续墙水平位移监测点按3 m间隔沿深度方向均匀布置。监测周期起于基坑开挖, 止于地下结构物施工结束[8,9,10]。本超深基坑周围地表累计沉降最大断面监测数据如表3所示, 累计水平位移最大断面监测数据如表4所示。同时将此监测断面实测数据与数值模拟分析数据进行对比分析, 对比分析曲线如图5, 图6所示。
由图5, 图6可以看出, 实测数据比数值模拟分析数据略大, 分析原因主要是数值模拟过程中未能全面考虑现场施工载荷的影响, 主要包括基坑周围堆载和车辆荷载。但是数值模拟数据拟合曲线与实测数据拟合曲线的相关系数分别为91.4%, 96.2%, 说明两者数据相似性较高, 此数据精度符合工程实际的要求。
4 控制措施
1) 由现场及数值模拟分析可知, 基坑开挖前的围护墙施工及基坑降水均会引起较大的地表沉降。因此针对施工工艺特点, 采取了如下控制措施:a.对于围护墙的施工, 严格控制施工速度和施工质量, 围护墙施工完成5 d后并检测墙体实际强度达到设计强度时, 方可进行顶层土方开挖, 同时开挖过程中不得碰撞冠梁、水平支撑和立柱;b.需要合理减小挤土效应及振动影响, 保证混泥浆密度, 保证护壁效果, 保证成孔及成槽质量, 控制施工速度;c.根据施工进度和基坑涌水量的要求, 降水井单井抽水量优化调整为50 m3/h, 开泵20 min后, 降水井抽水含砂量不超过1/60 000, 长期运行降水井抽水含砂量不超过1/120 000。2) 由实际监测和数值模拟误差分析可知施工荷载对地表沉降也存在一定影响, 为了避免此类荷载的影响, 严禁在基坑周边10 m范围内堆土、行走施工车辆, 堆放施工所需材料荷载不得超过5 k Pa。3) 对于基坑周边40 m范围内的重要建 (构) 筑物采取地基加固或结构物补强处理。
5 结语
1) 由于受到土体强度差、地下水位高等因素的影响, 软土地区开挖深度大于10 m的超深基坑工程开挖对周围地表影响程度极大, 最大累计沉降值为12.2 mm, 最大水平位移为9.5 mm。2) 根据数值模拟及现场实际监测数据分析可知, 超深基坑开挖对周围地表的影响范围约为2.2倍的基坑开挖深度, 本超深基坑周围地表影响半径为40 m。3) 采用PLAXIS有限元模拟软件获取的周围地表累计沉降曲线与现场监测沉降曲线的相关系数最小为91.4%, 此误差精度符合工程实际的要求;同时可以定义一安全指数K取为1.1, 以K与数值模拟累计变形值的乘积作为评价超深基坑周围地表累计变形指标, 可充分保证周围地表沉降预测的准确性, 从而形成一套定量化的超深基坑开挖周围地表变形评价模型。4) 针对软土地区超深基坑开挖对周围地表主要的几个影响因素, 提出了相应的控制措施, 现场实施结果显示周围地表变形得到了有效控制, 周围重要建 (构) 筑物基础未出现明显开裂。
摘要：选取武汉19.1 m超深基坑工程为研究对象, 结合PLAXIS数值模拟和现场综合监测数据分析, 建立了一套定量化的超深基坑开挖周围地表变形评价模型, 研究结果表明:超深基坑开挖对周围地表影响半径为2.2倍的开挖深度, 安全指数为1.1与数值模拟地表变形值乘积可定量评价实际地表变形。
关键词：超深基坑,PLAXIS,影响半径,安全指数
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基坑位移 第7篇
基坑水平位移监测能及时了解基坑在开挖过程中的水平位移发展情况, 为确保基坑开挖过程中的安全提供有效预警。传统的基坑位移监测方法有视准线法、小角法、极坐标法、前方交会法、后方交会法等[1~3]。不论哪种方法工作的前提都是工作基点稳定或者工作基点位移能精密测量出来。在施工过程中, 施工场地狭小。施工机械、车辆、临时堆积的材料等往往阻碍视线, 基坑开挖过程中对周围土体的影响也会造成工作基点的移动。传统单一的监测方法已不能很好适应目前基坑水平位移监测工作。针对工作基点布设在基坑内部区域的特殊基坑, 结合全站仪方向线偏移法和极坐标法, 能够有效解决以上问题。
1 常用全站仪监测方法
1.1 方向线偏移法原理
方向线偏移法也叫做单站改正法或反演小角法, 这种方法只需设站一次加改正来完成所有观测点水平位移的测量, 其原理如图1所示。P点为工作基点, P'为工作基点发生位移后的位置, A、B、C、D为布设在P点四周的基准点且AB与CD所在直线正交[4]。进行水平位移监测时, 测量∠AP'B、∠CP'D, 根据之前已测得∠APB、∠CPD, 可得角度变化量Δα=∠APB-∠AP'B;Δβ=∠CPD-∠CP'D。由角度变化量可得工作基点P在X、Y轴方向的水平位移量:
式中, PA、PB、PC、PD分别为工作基点P到基准点A、B、C、D的距离, ρ=206 265″。水平距离测量误差对工作基点P的位移影响很小, 可略去不计, 可采用高精度的仪器 (例如全站仪) 多次观测边长, 利用平差求得距离的最或然值。从而可事先算得工作基点位移系数, 以后只要测量角度变化Δα、Δβ, 即可算得工作基点X方向和Y方向的位移值ΔX、ΔY, 从而进行其他点的监测工作。mα、mβ为全站仪测角中误差。
由误差传播定理可得:
1.2 极坐标法原理
如图2所示, P、A、N分别为工作基点、定向点、监测点, αPA为起始方位角、αPN为PN边方位角;PN平距D;P点坐标 (XP, YP) , N点坐标 (XN, YN) [5]。
由图形的坐标关系可得:
对 (3) 式进行全微分, 由误差传播定理可得N点中误差:
式中, mxP、myP、mαΡΑ为工作基点P点的起始数据误差, mD, mαPA、mαPN为全站仪的测距及测角中误差, mn为监测点N的坐标中误差。
1.3 改进极坐标法
应用极坐标法监测基坑水平位移原理简单, 监测过程中只需要测量水平角与水平位移, 工作量较小, 且只需要满足施工现场通视的条件即可。针对目前城市深基坑施工过程中施工场地狭小, 即使通视条件在整个施工工期内都能满足要求, 但工作基点容易发生位移, 其数据成果连续性、准确性、可靠程度难以有效保证。因此, 确定工作基点是否发生位移以及工作基点位移量的精确值, 就成为基坑水平位移观测的关键性工作。若要充分发挥极坐标法在基坑水平位移监测中工作量小的特点, 就需要对传统极坐标法加以改进: (1) 如图1所示, 在以工作基点P为交点的两条正交直线上选取4个远离基坑的稳定点坐位水平位移监测的基准点。利用方向线偏移法就能确定出工作基点P的位移值ΔX、ΔY; (2) 在距离工作基点P-ΔX、-ΔY的位置做标记P0, 则P0位置为上次测量时工作基点的真实位置。在P0处假设全站仪, 用极坐标法对所布设的水平位移监测点进行监测[6]。
2 工程实例
以西安市某圆形基坑为例, 基坑开挖半径为43 m, 平均开挖深度为19 m, 采用钢筋混凝土钻孔灌注桩排桩挡墙与喷锚支护结合的加固方式, 为保证基坑围护结构以及周围建筑物安全就成了本工程施工的关键, 因此, 做好该基坑水平位移监测工作, 及时了解基坑顶部水平位移的变化情况, 对该工程有十分重要的意义。图3为基坑平面示意图。工作基点P布设在基坑圆心附近, 沿基坑边缘布设18个水平位移观测点, 基准点A、B、C、D距离P点的距离分别为102、103、101、104 m, 基准点位置均布设在基坑3倍基坑开挖深度以外的稳定区域, 满足规范要求。
根据现场勘查, 监测方案结合方向线偏移法与极坐标法来监测基坑水平位移。该方法可以方便、快速测定工作基点发生位移量, 节约作业时间。再从工作基点测定其他水平观测点, 可以大幅度提高实际测量工作的效率。
2.1 精度估算
该工程使用宾得R-442N型全站仪, 其测边精度为± (1+2ppm·S) mm, 测角精度为±2″, 对于工作基点P以及水平位移监测点, 水平角观测2测回, 平距观测1测回, 水平位移监测点距离工作基点的最远距离为44.3m。将相关数据代入公式 (2) 、 (4) , 对水平位移监测点精度估算可得:
可知该方法是可以满足基坑水平位移监测工作精度要求。如果在测量中增加测回数, 水平位移监测点采用强制对中螺杆测量标志等措施, 可进一步提高监测精度。
2.2 实测数据分析
依据JGJ8-2007《建筑变形测量规范》, 在基坑周围布设18个水平位移观测点, 根据该工程的特点, 测量频率在开挖过程中取1次/3天[4], 表1为考虑工作基点水平位移因素下部分水平位移监测值成果表。
mm
注:取偏向基坑内部的位移值为“+”:偏向基坑外部的位移值为“-”。
该工程取基坑变形控制标准为:累计变形值≦30mm, 连续5 d内变形大于1 mm/d应预警。由实测数据可以看出基坑水平位移的一些规律, 基坑在开挖过程中前15 d监测点水平位移呈现出缓慢增大的趋势, 累计变形值、日位移变形速率均为超过限值。开挖15~21 d出现连续阴雨天气, 且降雨量较大。水平位移监测点点S5、S6日变形速率均超过限值, 并及时向施工单位发出预警通知。
经现场勘查发现, S5、S6附近区域地势较低, 且路面由于重型施工车辆碾压存在明显的裂缝, 雨水在此区域汇集, 并渗入路面裂缝对路基造成一定程度冲刷, 基坑侧壁出现土体滑动现象。为防止基坑水平位移进一步增大, 造成基坑坍塌的危险, 施工单位在停雨的间隙, 及时将出现裂缝的路边彻底拆除, 对路基中出现的空洞处用水泥砂浆填实, 重新铺设新的混凝土路面。并采取一定的排水措施, 引流此区域的雨水积水。停雨以后的监测工作表明, 基坑水平位移急剧增大的趋势得到有效控制, 施工单位所采取的紧急措施也是可行、有效的。
3 结语
针对基坑水平位移监测工作中, 工作基点布设在基坑内部区域的特殊情况, 结合方向线偏移法与极坐标法, 在确定工作基点在基坑开挖过程中位移量的前提下, 对水平位移监测点进行监测, 能方便、快捷、准确的掌握基坑水平位移的发展趋势, 监测工作的精度也能满足要求, 达到了深基坑施工过程中及时反馈变形信息的目的。
摘要：传统极坐标法在监测基坑水平位移过程中, 若工作基点发生位移, 会造成监测成果连续性、可靠性无法保证的问题。工程中某些特定形状基坑, 工作基点布设基坑变形区域内部, 针对此种现象, 通过将方向线偏移法与传统极坐标法两种监测手段相结合, 对极坐标法加以改进。在确定工作基点位移的前提下, 对水平位移监测点进行观测, 并结合实践工程进行验证, 该方法能取得较好的水平位移监测精度, 能达到及时反馈信息的目的。
关键词：极坐标法,精度分析,基坑,水平位移
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