高层建筑深基坑工程监测的应用实践
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浅谈深基坑工程监测意义与方法随着城市建设的发展,基坑开挖深度从最初的5~7m发展到目前最深的已达20m之多。
基坑开挖过程会引起基坑周围地层的移动,是一个典型的地下空间问题。
基坑开挖在土体性质、荷载效应、施工环境等综合影响下会引发地下土层、施工环境、邻近建筑物、地下管线、地下设施的变化。
因此对深基坑工程进行监测是必不可少的施工环节,它能够对施工起到重要的指导作用并减少施工风险。
本文对深基坑监测的意义与方法进行阐述。
标签:深基坑;意义与方法;动态监测;信息化管理;一、深基坑工程监测的意义深基坑工程除了进行常规项目监测外还要对基坑周边环境进行监测,预警并防范过大位移、变形与工程事故的发生,更为重要的是通过监测实现整个基坑工程的信息化施工,并及时洞察基坑工程在开挖过程中的稳定性及其变形规律,为后续工程建设提供借鉴,因此深基坑工程监测的意义主要有如下四方面:(1)在基坑施工期间确保基坑围护结构和基底不产生过大的位移和变形,并动态监控基坑开挖过程中的整体稳定性,验证复杂基坑全断面稳定分析和变形计算结果的可靠性。
(2)对基坑开挖影响范围内因基坑开挖诱发的桩基变位进行监测,并结合理论分析和类似工程经验分析和验证桩基对临近基坑变形的敏感程度。
(3)实现信息化施工和管理,根据监测数据及时通报施工中出现的问题以便采取相应的措施;同时利用理论和数值反分析工具,结合具体的施工工况及观测数据预测预报下一步开挖和降水引起的围护结构位移、变形及地面沉降,用监测数据和反分析相结合来指导施工以优化确定下一工况的施工工艺和技术参数,从技术上防患于未然。
(4)将现场测量结果用于信息化反馈优化设计,使设计达到优质安全、经济合理、施工快捷的目的。
二、深基坑工程监测的内容及方法1、监测内容深基坑工程监测的内容主要有以下几个方面:地下管线、地下设施、地面道路和建筑物的沉降、位移;圍护桩地下桩体的侧向位移(桩体测斜)、围护桩顶的沉降和水平位移;围护桩、水平支撑的应力变化;基坑外侧的土体侧向位移(土体测斜);坑外地下土层的分层沉降;基坑内、外的地下水位监测;地下土体中的土压力和孔隙水压力;基坑内坑底回弹监测。
深基坑自动化监测技术研究摘要:在城市建筑工程与市政工程建设中,深基坑的施工会对周边环境产生较大的影响,引起基坑周边环境的位移,因此在基坑工程施工的过程中,通过自动化监测技术可以实时掌握基坑周边土体和支护结构内力的变化情况,了解基坑的变形情况,维护支护系统和周围环境的安全。
关键词:深基坑;自动化;监测技术;周边环境一、基坑监测技术应用现状传统的基坑监测主要采用人工测量的方法,存在许多的弊端:(1)人工监测占用大量的人力物力采集变形数据,数据采集频繁,工作量大,特殊情况下无法监测;监测人员频繁在边坡上作业,存在较大的安全风险;(2)人工监测无法做到对监测数据的实时分析计算,前后数据连续性及可比性差,数据繁琐,变化曲线等图表制作困难。
二、基坑自动化监测技术概述基坑自动化监测以物联网为基础,结构安全监测为依托,利用云计算技术创立基坑健康状态的理念,将基坑监测与物联网结构体系、云计算、互联网等技术结合,建立一套智能基坑在线监测系统。
基坑自动化监测技术的优点:(1)可以克服外界环境和天气的影响,实现全天候自动监测;(2)自动化采集,减少人员投入,随时在线采集监测数据,高效便捷;(3)无需人员到边坡上作业,特殊情况下依旧能够持续监测;(4)实时监测,数据反馈及时,前后数据连续,数据相关性、可靠性较高;(5)图表分析自动生成。
三、基坑自动化监测系统的构成基坑自动化监测通过现场安设的测量机器人、各类监测传感器获取监测物理量,采用机器人一体化测控终端和物联网数据采集存储传输一体化模块,实时采集和传输监测数据,并通过自动化监测系统实现对采集的数据进行分析处理,展示,预警等功能。
图1 基坑自动化监测系统的构成四、基坑自动化监测的方法4.1 基坑水平位移自动化监测基坑水平位移监测可使用徕卡TM50全站仪进行自动化观测。
全站仪固定在观测墩上,观测墩的位置尽量避开线缆和遮挡物,使通视效果达到最佳,能长期保存,结构稳定。
监测点棱镜安装在被监测基坑边坡或者围护桩的顶部,并与固定在观测墩上的全站仪通视。
分析深基坑在高层建筑施工技术的应用摘要:深基坑工程支护是建筑工程施工过程中经常遇见的工程,目前在全国不同地区、不同的地质条件下取得了不少成功的经验,甚至一些技术达到了国际水平。
本文对深基坑工程的主要特点,类型,设计及施式方面作了阐述,供参考。
关键词:深基坑基坑支护施工工艺1.我国深基坑工程的主要特点随着城市建设中高层、超高层建筑的大量涌现,深基坑工程越来越多。
同时,密集的建筑物大深度的基坑周围复杂的地下设施,使得放坡开挖这一传统技术不再能满足现代城镇建设的需要,因此,深基坑开挖与支护引起了各方面的广泛重视。
尤其是90年代以来,基坑开挖与支护问题已经成为我国建筑工程界的热点问题之一,基坑工程数量、规模、分布急剧增加。
经过十几年的发展,目前我国深基坑工程具有以下特点:(1)建筑趋向高层化,基坑向大深度方向发展;(2)基坑开挖面积大,长度与宽度有的达数百米,给支撑系统带来较大的难度;(3)在软弱的土层中,基坑开挖会产生较大的位移和沉降,对周围建筑物、市政设施和地下管线产生严重威胁;(4)深基坑施工工期长、场地狭窄,降雨、重物堆放等对基坑稳定性不利;(5)在相邻场地的施工中,打桩、降水、挖土及基础浇注混凝土等工序会相互制约与影响,增加协调工作的难度;(6)支护型式的多样性。
迄今为止,支护型式有数十种。
2工程概况2.1总体概况某工程占地面积为17500m2,地下建筑面积为 35000m2,地下建筑面积约为 40万m2,地下二层,地上50层,总高度约l60m。
工程基础结构形式有桩基础、基础承台、筏板基础,主体结构形式为现浇钢筋砼框剪结构。
工程采用弹性聚合物的外防水体系。
主楼基础厚度为1.4m~1.8m,局部底板为3m厚,裙房底板厚度为0.6m~0.8m,工程基础顶标高为-7.60m。
工程地质情况:表层厚度2.5m内为杂填土,黄海高程-1.82m~-41.62m处为粉质粘土,-41.62m~-56.62m处为粉质粘土,部分夹薄砂层,-56.62m~-79.12m处为粉砂层,地质条件较差,同时地下水位较高。
深基坑监测存在的若干问题及对策探讨深基坑监测存在的若干问题及对策探讨随着城市化进程的加快,越来越多的高层建筑和地下工程被建造起来,而深基坑作为建筑工程中常见的设施之一,其大规模的开挖对周围环境和地下水位等方面产生了严重的影响。
为保障建筑工程安全顺利完成,深基坑监测显得尤为重要。
但是目前在深基坑监测过程中还存在着一系列的问题和挑战。
本文将针对深基坑监测存在的若干问题进行分析,探讨对策。
一、基础数据不够全面深基坑监测的第一步需要进行一系列的基础数据采集,如地形、地质构造、地下水位、地下管线分布等。
然而,由于采取的监测手段和仪器不同,导致监测数据的准确性和全面性都存在着一定的误差。
此外,由于缺乏正确的监测方法和技术手段,使得基础数据的获取存在很大的难度和不确定性。
对此,我们可以通过运用各种现代化的技术手段来完善深基坑监测的数据采集工作。
通过现代化的数据分析和处理技术,来提高监测数据的准确性和全面性。
同时,完善监测技术和方法,优化仪器设备,提升监测效率。
二、监测频率和持续时间的不足深基坑监测的周期和持续长度都应该根据监测对象的实际情况来制定,并需要在监测过程中不断进行调整和优化。
但是,由于监测周期和持续长度的不足,往往不足以满足监测需求,导致监测效果不理想。
为了解决这个问题,我们需要通过制定细化的监测方案,依据监测对象的实际情况进行制定监测周期和持续长度,并及时更新,以达到相应的监测效果。
同时,要配合好日常维护和运营,进行实时监控,及时发现监测数据异常,进行预警和处理,做到监测全时化、全方位化。
三、经费缺乏由于深基坑监测所涉及到的数据采集、监测设备使用、数据处理等各项工作都需要耗费大量的人力和物力,所以经费的缺乏成为深基坑监测的重要问题。
这不仅会使监测工作受到严重的制约,而且会产生监测不科学、监测设备老化等问题。
为了解决经费缺乏的问题,我们要首先做好安全和环保工作,对于那些安全隐患较大的深基坑项目,可以采取赞助或者投资合作的方式来给予经济上的支持,减少监测成本。
一、深基坑施工监测技术(一)技术内容基坑工程监测是指通过对基坑控制参数进行一定期间内的量值及变化进行监测,并根据监测数据评估判断或预测基坑安全状态,为安全控制措施提供技术依据。
监测内容一般包括支护结构的内力和位移、基坑底部及周边土体的位移、周边建筑物的位移、周边管线和设施的位移及地下水状况等。
监测系统一般包括传感器、数据采集传输系统、数据库、状态分析评估与预测软件等。
通过在工程支护(围护)结构上布设位移监测点,进行定期或实时监测,根据变形值判定是否需要采取相应措施,消除影响,避免进一步变形发生的危险。
监测方法可分为基准线法和坐标法。
在水平位移监测点旁布设围护结构的沉降监测点,布点要求间隔15~25m 布设一个监测点,利用高程监测的方法对围护结构顶部进行沉降监测。
基坑围护结构沿垂直方向水平位移的监测,用测斜仪由下至上测量预先埋设在墙体内测斜管的变形情况,以了解基坑开挖施工过程中基坑支护结构在各个深度上的水平位移情况,用以了解和推算围护体变形。
临近建筑物沉降监测,利用高程监测的方法来了解临近建筑物的沉降,从而了解其是否会引起不均匀沉降。
在施工现场沉降影响范围之外,布设 3 个基准点为该工程临近建筑物沉降监测的基准点。
临近建筑物沉降监测的监测方法、使用仪器、监测精度同建筑物主体沉降监测。
(二)技术指标(1)变形报警值。
水平位移报警值,按一级安全等级考虑,最大水平位移≤0.14%H;按二级安全等级考虑,最大水平位移≤0.3%H。
(2)地面沉降量报警值。
按一级安全等级考虑,最大沉降量≤0.1%H;按二级安全等级考虑,最大沉降量≤0.2%H。
(3)监测报警指标一般以总变化量和变化速率两个量控制,累计变化量的报警指标一般不宜超过设计限值。
若有监测项目的数据超过报警指标,应从累计变化量与日变量两方面考虑。
(三)适用范围用于深基坑钻、挖孔灌注桩、地连墙、重力坝等围(支)护结构的变形监测。
(四)工程案例深圳中航广场工程、上海万达商业中心等。
深基坑施工中的基坑监测技术摘要:在我国城市建设发展过程中,随着地价的逐渐增加。
由于地下土体性质、荷载条件、施工环境的复杂性,基坑开挖过程中的不确定性较大,因而对施工的影响也越来越大。
基于此,本文对新形势下基坑监测技术的重要意义以及深基坑施工中的基坑监测技术的措施进行了分析。
关键词:基坑监测;深基坑;施工;技术在社会经济与科技飞速进步的背景下,各类基础工程建设项目也在不断扩张。
由于受到原始地质环境和施工技术的影响,在施工过程中要加强关注对地基基坑的建设和监测,这样有利于维护工程建设质量与建设安全性。
基坑监测技术在目前的建筑工程项目中应用较多,不仅可以实现不同方向上的基坑变形监测,还可以对地质结构进行检测,并通过与其他技术的结合,发挥监测技术在建工项目中的重要价值。
1 新形势下基坑监测技术的重要意义建筑基坑是建筑施工的基础,起着承载建筑的重要作用。
新形势下,建筑行业在发掘土地资源的过程中,不断加深基坑的深度,使得建筑基坑的建设施工难度加大,同时也对建筑周边的环境造成了一定的影响。
为了确保建筑本身的安全性、稳定性以及保护周边环境,基坑监测技术由此得到了进一步加强。
基坑监测技术的主要工作是检查和监控建筑基坑和周边环境,保证基坑的建设施工进度和在整个施工过程中的施工质量。
该技术对于基坑施工的监测从施工前就已开始,通过详细了解建筑工程所在位置范围的地质条件,基坑监测技术以真实的施工规划数据承担起了为基坑施工提供指导的任务。
相关数据中包括施工区域地质土体的分析数据和负荷数据等,这为基坑的施工排除了诸多不确定因素,使得后期施工的开展具有更明确的施工方向。
在施工的过程中,基坑监测技术通过对施工具体情况的实时监测,收集、分析基坑施工的各项数据,从而得到基坑强度的相关结果,为工程施工进行成本控制提供科学依据。
在施工的过程中,基坑监测技术还可为相关技术、施工人员提供基坑的具体情况,如地下管道和线路的分布等,为避免基坑施工破坏地下设施提供重要参考。
第36卷第13期 ・104・ 2 0 1 0年5月 山 西 建 筑
SHANXI ARCHI I、ECTURI V0】.36 No.13
May.2010
文章编号:1009—6825(2010)13 0104—03 高层建筑深基坑工程监测的应用实践
郑辉赵志川 摘要:以杭州市区某深基坑工程的监测为例,介绍了基坑监测的目的和主要监测内容,阐述了主要监测方法,并对监测 结果进行分析,得出施工期间基坑是安全的结论,为类似工程的施工监测积累了经验。 关键词:高层建筑,深基坑,监测,水平位移,轴力 中图分类号:TU463 文献标识码:A
随着社会经济的发展,高层建筑出于结构和功能应用上的需 要,不断加大和加深对地下空间的利用,基坑开挖的深度随之增 大,从几米一直发展到几十米深。在基坑开挖过程中,土体应力 状态发生改变,由静止土压力状态转变为被动土压力状态,引发 基坑内外土体变形,直接影响到基坑本身与周围邻近建筑以及地 下管线等设施的安全。鉴于土体性状、基坑施工条件及其过程的 复杂性,迄今无精确方法可以计算基坑变形,而基坑工程是临时 性工程,投入的资金一般有限,伴随的风险也比较大。本文以杭 州市区某深基坑工程的监测为例,对监测技术在深基坑工程中的 应用作一介绍与分析。 1工程概况 某工程总建筑面积31 650 m2,占地面积3 000 m2,拟建建筑 物为综合楼(16层)及地下室2层等,最大单柱荷载约16 000 kN。 本工程设2层地下室,地下室采用桩基承台基础,工程桩采用钻 孔灌注桩。基坑主要开挖深度为11.2 m,10.90 m,属一级基坑。 根据地质勘察报告,基坑开挖影响范围以内的土层自上而下 分布依次为杂填土,粉土,淤泥质粉质黏土以及粉质黏土。基坑 周边环境为:基坑北侧为2幢保留的已有建筑(5层、12层),围护 桩中心线距离建筑最近10.6 m;基坑东侧为小巷,围护桩中心线 距离用地红线最近约5.8 m;南侧为大街,围护桩中心线距离用地 红线最近约6.6 m;基坑西侧为小巷,围护桩中心线距离用地红线 最近约3.4 m,巷内有雨水管和污水管。 2基坑监测目的 深基坑工程的理论和技术目前还不尽成熟,每个深基坑的条 件不一,在基坑开挖与施工过程中,存在着时间和空间上的延滞, 以及降雨、堆载、挖机撞击等各项偶然因素的作用,使得基坑工程 具有其复杂性和不确定性。因此,必须对基坑施工过程进行实时 监测,只有做好现场动态监测,实行信息化施工,才能及时获取基 坑开挖过程中土体受力与变形情况,掌握基坑开挖对周边环境的 影响,以便能及时采取措施为调整设计方案提供科学的依据。 3监测内容 根据本基坑工程特点,主要确定以下监测内容:围护结构水平
豫西丘陵和鄂尔多斯高原7个构造活动区。区内重大工程建设 [4] 中要从宏观上把握工程地质灾害规律,合理避让构造活动强烈的 地区,选择构造活动相对较弱的工程场地。 [5] 4结语 r,] 我国客运专线铁路网建设正在全面进行中,笔者针对客运专LO J 线建设线路选线过程中应该注意的工程地质问题进行探讨,并且 提出几点建议,希冀对我国客运专线建设有所裨益。 J 参考文献: [1]刘东生.黄土与环境[M].北京:科学出版社,1985. L [2] 张宗祜.中国黄土[M].石家庄:河北教育出版社,2003. [3] 彭建兵,马润勇,席先武.区域稳定动力学的应用实践研究 L J [M].北京:地质出版社,2006. 石文慧.关于铁路工程地质及路基工作[J].铁道工程学报, 1988(3):7-12. 何震宁.超前加深地质工作提高铁路勘测设计质量[J].铁 道工程学报,1998(3):81—85. 韩 毅,李隽蓬.铁路工程地质[M].北京:中国铁道出版 社.1988:1-6. 冯 强.山西省地质灾害及其治理对策浅析[J].山西建筑, 2008,34(36):119—120. 铁道部第一设计院.路基[M].北京:中国铁道出版社,2001: 140—147. 张倬元,王士天,王兰生.工程地质分析原理[M].北京:地 质出版社,1993.
On thoughts of engineering geological problems in railway passenger special line construction WEI Jian-bing AN Hai-bo Abstract:Combining with the investigation project for route selection for Yuncheng to Xi’an section along Datong to Xi’an passenger special line,it analyzes the regional stability of the large—scale engineering construction and the geological disaster effect of the project environment, and points out the directional principle and factual measures to solve these problems,SO as to reduce or avoid the economic and financial dam— ages caused by the geological disasters,and to provide reference for the railway p{lss锄g日spedal line eonstruction in c ̄plicated gedogical a船s. Key words:railway passenger special 1ine,project geology,geologi【cal disaster
收稿日期:2010一O1—07 作者简介:郑辉(1977一),男,工程师,中国石化浙江石油分公司,浙江杭州310009 赵志川(1976.),男,工程师,广字集团股份有限公司,浙江杭州310006 荤153背 郑辉等:高层建筑深基坑工程监测的应用实践 ・105・ 位移10点;支撑轴力监测14组;地下水位监测12点。其中,水 平位移监测、支撑轴力监测以及地下水位监测在正常情况下坑深 大于2 m后挖土期间每天1次,其余时间1 d~3 d 1次,当出现异 常情况后,调整为每天监测2次。此外,另行布置了50个沉降监 控点以监测周边建筑物和道路在施工期间的沉降。根据本基坑设 计,确定警戒值为基坑周边最大水平位移超出40 ram.或坑顶水平 位移连续3 d大于3 mm/d。地下水位单日下降超过1 000 mlTl,或 者每天超过500 rn_rn。支撑轴力的预警值为6 000 kN。 4主要监测方法 1)深层土体水平位移观测。深层土体水平位移通过埋设测 斜管采用测斜仪进行监测。测斜管是采用特制的硬性聚氯乙烯 塑料管,埋设在基坑外侧的土体中,认为测斜管底端是不动点,各 点相对于底端的位移即为该处的水平位移。具体测试方法为:将 测斜仪感应方向对准侧向位移方向导槽内,将测斜仪轻轻滑至管 底,停置片刻使其稳定并测其读数,提升测斜仪每隔0.5 m测读 一次,直至管口。然后将测斜仪旋转180。插入同一对导槽内,按 上述方法重复测试一次,消除仪器误差。2)水位观测。水位观测 孔的布设以能达到监测目的为原则,在基坑开挖以前埋设。水位 观测孔采用q,50 PVC管,间隔打孔后用纱布包裹,埋设在孔径108 钻孔中。3)支护结构主要受力构件内力监测。频率仪和钢筋计 一般采用钢弦式,钢筋计型号必须与所测钢筋的直径一致。一般 在绑扎所测构件的钢筋笼时将钢弦式钢筋计的两端与主要受力 筋对焊在一起,接头处再用钢筋绑焊,一个断面至少需安装2只 钢筋计以推算断面的受力情况。钢筋计的导线端口应予以保护。 5监测结果分析 本基坑对深层土体水平位移的监测布置了10根测斜管,除 基坑东侧CX3在开挖后不久被堆载长期掩埋而无法测试外,其余 均工作正常。从对土体深层水平位移监测的情况看,最大水平位 移发生在基坑北侧的CX6,如图1所示。从图1可见,基坑开挖 工作从4月下旬开始以来,土体深层水平位移随着施工的进行在 逐渐增大。本基坑是从西北向东南方向分段分层开挖的,5月期 间CX06水平位移增长最为显著,而后随着基坑左半部分施工的 逐渐到位,CX06的水平位移增长逐步放缓并趋于稳定。鉴于本 工程支护体系的特点,土体沿深度的水平位移呈上下小、中间大 的形态,最大位移值35.5 mm,发生在深度约9 m的位置。 0 5 10 l5 账 20 25 30 位移/rrrn 20 40 60 图1 CX06侧向位移曲线 根据对14组支撑轴力的监测情况,ZL1—3~ZL1—5轴力增幅 最大,超过了警戒值。图2给出了位于基坑左半部分的ZL0—1~ ZL1—5的轴力随时间变化的曲线。自5月后,随着开挖工作的深 入,轴力在快速增长,在5月底达到并开始超过警戒值。对于 ZL1—3--ZL1—5轴力超过警戒值的情况,施工各方进行了研究,认 为轴力大幅增长的重点是在ZL1—3和ZL1—4所在支撑,其他支撑 轴力情况总体基本表现正常。ZL1—3和ZL1—4所在支撑在整个支 撑体系中处于不利位置,长度较长,特别是ZL1 4。在实际工程 中,混凝土收缩、徐变以及温度等非荷载因素同样可以引起轴力 的变化。从对现场检查情况来看,支撑构件表观正常,未出现异 常裂缝。因此,研究决定:1)加大监测频率,密切进行观测;2)对 基坑西侧进行针对性抽水,适当降低孔隙水压力,缓解轴力的进 一步发展。在进行针对性抽水后,ZI 1—3和ZL1—4的轴力逐渐开 始稳定,22 1—4超出报警值约58%。
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图3基坑水位变化图 本基坑工程从4月下旬开始,至9月下旬基本结束。从实测 情况看,尽管部分监测数据超过了预警值,但从其他监测数据以 及现场情况综合分析判断,地下室施工期间基坑是安全的。 6结语 研究表明,深基坑工程的设计与施工是十分复杂的,迄今没 有精确的方法可以预测土体各项参数变化,任何基坑设计与施工 必须辅以基坑监测才能及时发现问题、预测情况。只有及时准确 的进行现场监测,才能验证支护结构设计,为施工提供实时反馈, 从而指导基坑开挖和支护结构施工,切实保障施工安全。 参考文献: [1]黄运飞.深基坑工程实用技术[M].北京:兵器工业出版社, 1996. [2]姚俭文.基坑工程动态监测及其分析[J].福建建筑,2009