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岩土研究院

不同条件下基坑工程监测频率的研究探讨

338 2021-05-08 10:28:14


城市建设的发展,带动了地下空间的开发利用,深基坑工程的数量和规模也随之迅速增大,如高层建筑深基坑、大型管道的深沟槽、地铁工程的基坑等大量涌现。这些基坑工程往往处于已建房屋和城市生命线工程(如洪水、供气管道)的密集地区,对基坑支护的设计和工程施工提出了严峻的挑战,也促使设计理论和施工技术日益进步。

然而,在基坑工程中,由于地质、水文、荷载、施工等条件以及外界其他各种因素的多种影响,现有的计算理论还不能全面准确地反映工程的各种复杂变化,只有在施工过程中进行综合、系统的现场监测,才能对支护结构和周围十体的力学件质进行全面的了解,以确保工程的顺利进行,尤其对于软土地区的大中型工程,现场监测更为重要。

统计分析发现,任何一起基坑事故无一例外地与监测不力或险情预报不准确有关【1】。基坑环境监测及施工监控既是检验设计正确性和发展理论的重要手段,又是及时指导施工,避免事故发生的必要措施。全过程的基坑安全监测、动态化设计和信息化施工,可为业主、设计、监理及施工各方随时修正设计方案、调整工程进度、及时采取应急措施提供翔实的数据。

基坑工程监测是指基坑开挖施工过程中,用科学仪器设备和手段对支护结构、周边环境(如土体、建筑物、道路、地下设施)的位移、倾斜、沉降、应力、开裂、基底隆起以及地下水位的动态变化、土层孔隙水压力变化等进行综合观测。信息化施工就是根据前一阶段施工期间监测到的岩土变位等各种行为表现,以捕捉其中的岩士信息,并及时比较监测结果与勘察、设计所预期性状的差别,对原设计成果进行评价并判断施工方案的合理性,同时通过反分析方法计算和修正岩土力学参数,预测下一阶段工程可能出现的新动态,从而为施工期间设计优化和合理组织施工提供可靠的信息,对后续施工方案及步骤提出建议,对施工过程中可能出现的险情进行及时预报,当有异常和危险情况时立即采取必要的工程措施的过程【2】。

基坑工程现场监测技术在近年取得了迅速的应用和发展,但与工程实际要求相比,还存在一定的差距,其主要问题表现在以下几个方面【3】;

(1)测试仪器和传感器难以满足实际工程监测的稳定性和耐久性需求,国外虽有良好的产品和元件,但价格昂贵,往往超出工程允许资金投入的几倍,甚至几十倍。

(2)由于缺乏统一技术规定,为达到相同监测目的所采用的测试手段和方法、测试频率等相当任意和不规范,有的其至连测试精度亦相差 1~2 个数量级。测试人员仅停留在提交数据报表,未能真正起到信息化施工和预警预报的作用。

(3)现场监测的目的是及时掌握基坊围护结构和相邻环境的变形和受力,对可能出现的险情和事故提出警报。目前,对于警戒值的确定还缺乏定量化指标和判别准则,客观上限制和削弱了现场监测指导施工进程的作用。

(4)建立地区性的数据网络和成果汇集,对于资源共享、提高水平将有着不可估量的积极作用,而目前有关各工程项目监测资料的汇总和总结尚无统一规划和系统收集。

总之,关于基坑工程现场监测技术,尚有大量的问题有待探讨。本专题研究将重点探讨不同条件下基坑工程监测频率的合理取值向题。

在基坑监测方案设计中,监测频率的确定是一个比较复杂的问题,应综合考虑基坑工程及地下工程的施工进程、施工工况以及其他外部环境影响因素的变化,应能及时反映监测项目的重要发展变化情况,以便对设计与施工进行动态控制,纠正设计与施工中的偏差,保证基坑及周围环境的安全。基坑工程的监测频率还与投入的监测工作量和监测费用有关,若监测频率过高,造成浪费;过低,则易遗漏基坑某些重要变化时刻,达不到监测目的。因此,既要注意不能遗漏重要的变化时刻,也应当注意合理调整监测工作量,控制监测费用。

研究监测频率的主要目的是在满足监测目的的条件下,选择合理监测频率,使监测工作既经济又有效,即以最少的花费获得所需要的监测数据,并达到所需要的精度。

关于不同条件下基坑工程监测频率,一些学者和工程技术人员曾做过论述,《建筑基坑工程技术规范》YB 9258297【4等规范对主要监测项目的监测频率作出具体规定,有关专家也提出了一些建议,但大多是凭经验和直观感觉,均缺乏充足的理论依据。从基坑监测的工程实践看,监测频率取值相当任意和不规范。因此,十分有必要对不同条件下基坑工程监测频率的合理取值问题作一深入探讨。