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基坑现场监测关键性要点

348 2021-05-11 15:26:38


从各种基坑工程事故的分析中,我们可以得出这样一个结论,那就是任何一起基坑工程事故,无一例外地与监测工作不力直接有关。换言之,如果基坑工程的环境监测与险情预报及时而准确,就可以防止基坑重大事故的发生,或者说,可以将事故所造成的损失减少到最小,因此,施工过程中的现场监测与信息化施工是基坑工程中不可缺少的组成部分。监测的内容除检查基坑渗漏、周围地表超载、地表开裂以及观察气温、降雨等气象变化并及时采取相应对策外,主要是指对下列项目的连续量测。

(1)基坑周围的地层位移(地面沉降 、水平位移与坑底隆起等)。

(2)支护结构(包括支撑立柱)的水平垂直位移。

(3)地下水位变化,以及周围已有建筑物和地面、地下工程设施的变形(水平位移与沉降、倾斜)及其工作状态变化。

为了做好真实的现场观测,在施工以前,必须设置好观测点和水准基点及变形观察点,并对这些周边建筑物和设施的现状作仔细的勘查和记录。

精密水准仪和精密经纬仪(精度 1")是必备的观测仪器,可用来测量基坑围护结构的竖向和水平位移并据此算出地表或建筑物的倾斜度。地面沉降或基坑侧墙的水平变位也可用设置钻孔的方法将深处的孔,底作为不动点。然后将测杆或钢筋固定在不动点上,与一般收敛计的用法相同;不动点的位置必须足够深,否则测得的就不 只是位移值的全部。

例如,杭州凯悦大酒店曾介绍全套监测与信息化施工资料,该酒店宾馆部分设三层地下室,基坑开挖深度约 14.3 m,地下室平面尺寸最大边长约 162 m,最小边长达 98 m,其形状接近梯形,基坑平面面积约17 700 m²。工程开挖影响范围的土层以粉土和淤泥质土为主,施工过程中对地下连续墙的侧向位移、墙身应力、墙背水土压力及基坑周围地表沉降等进行监测,其实测成果见图 4-36 至图 4-39。

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从图 4-36 实测最大侧向变形约 15 cm,该图表明,逆作施工从士0.00 层至地下一层楼板施工结束后,实测地下连续墙的最大侧向变形约 8 cm,其位置在桩顶;地下二层楼板施工结束后,实测地下连续墙的最大侧向变形约 10.6 cm;全部地下室施工结束后,地下连续墙的最大侧向变形发展到 15 cm,即δ/H=1.05%,其最大变形处的竖向位置在地表以下12.5 m 处。

从图 4-38 给出实测水压力的变化情况,并同时给出了静水压力,从图 4-37 可以看出,随着基坑开挖深度的不断增加,作用干地下 连续墙全深度的水 压力 不断减小。日 均小于静止水压力。由此可见,在按水土分算原则计算土压力时,水压力计算必须考虑基坑渗流作用的影响,如果在主动土压力计算时不考虑渗流作用而直接采用静水压力,则计算结果将大大超过实测值。

图 4-39 给出了测点 T2 的实测地下连续墙墙身弯矩分布及发展图。该图表明,地下一层施工结束后,作用于地下连续墙上的弯矩基本为负值,墙身以迎土面受拉为主;随着开挖的进行,墙身中间部位的弯矩由负转正并不断发展,最大弯矩位于相应工况的坑底附近,基础底板基本施工结束后,墙身最大弯矩达到 2 300 kN·m/m 左右,迎坑面的钢筋拉应力达到 245 MPa。图中同时给出了理论计算的最后工况墙身弯矩分布曲线,显然实测值大大超过计算值。

以上结果与地下连续墙的侧向变形分布及发展是一致的,结合图 4-36 的变形曲线可以看到,地下一层施工结束后,由于悬臂开挖阶段产生了较大的变形,因而工况三的变形曲线形状仍由悬臂阶段控制,顶部大下部小,相应墙身应力也基本为墙背受拉;随着深层变形的发展,墙背拉应力逐渐减少、迎坑面一侧拉应力不断增加,这表明作用于墙身的正弯矩不断发展。

以上实例是通过现场监测取得了大量的实测数据,并在软土地区采用逆作法施工,取

得了成功的典例,而且也是逆作法施工取得监测成果较多的—个项目,当前在地下基坑施工中不重视监测手段的工程为数较多,使不少工程无法跟踪监测与信息化施工来检测效果。

沉降和软土基坑的隆起测定还有专门的分层沉降仪,但是采用钻孔的办法,在开挖前先在不同钻深的孔底上埋置测点并用水准仪的测点量得初始高程,也,可获得开挖后的分层沉降或坑底隆起数据。

用经纬仪—般只能测出坑壁顶部的水平位移,对于多道支承的基坑围护结构来说,顶部水平位移值往往较小而且变化不大,而墙体的最大水平位移发生在下部,所以,重要的工程应该采用测斜仪来量测支护的水平位移;测斜管一般置于墙体背侧,有时就置于墙体混凝土之中,但后者不能获得墙体施工(挖孔,或成槽)过程中引起的位移。利用固定经纬仪的办法可以测量墙体顶部与下部之间的位移差,并据此估计下部墙体的水平位移,问题在于开挖到下部墙体时,该处墙身已经发生了变形,所以只能获得位移的发展信息而得不到其绝对值。基坑围护墙体顶部的竖向沉降也往往很小,地表最大沉降的位置要离开墙顶一段距离,对多道撑锚的基坑来说,单纯依靠坑壁顶部位移的测量很有可能发现不了什么问题。

支撑的轴力和锚杆的拉力最好也有选择地进行量测。地下水位监测比较简单,可设监测孔,埋置带滤料的套管。

为获得可靠数据,必须牢固设置测点,正确选定测点和基准点的位置以及注意温度变

化等环境影响。根据工程的重要性和被保护的周边建筑设施的安全要求,应事先对量测的项目提出警戒值。

基坑工程的现场监测既是检验设计正确性和发展理论的重要手段,又是及时指导正确施工、避免事故发展的必要措施。基坑工程的现场监测与信息化施工是指基坑在开挖开始前到开挖过程直到基坑施工完成的全过程,用各类仪器设备对十体和支护结构的位移、倾斜、沉降、基底隆起等进行综合监测。 及时捕捉大量的岩土性状的信息,再同勘察、设计事先预期的目标进行对比,可以科学地总结采用深基坑施工的经验,对施工过程中可能出现的险情进行及时地预报和超前排除。当有异常情况可立即采取必要的工程措施,将问题抑制在萌芽状态,以确保工程的安全。所以说,现场监测与信息化施工是深基坑施工的必要手段。