基坑监测技术毕业论文.docx

1、基坑监测技术毕业论文基坑监测技术毕业论文声明一 绪 论选题背景及意义选题的背景随着城市建设的发展, 世界各大城市都对地下空间进行了不同用途的开发利用, 如高层建筑多层地下室、地下铁道、地下商场以及多种地下民用和工业设施等。而基坑规模和开挖深度的增大使临时围护结构变形和稳定问题变得复杂和突出, 成为工程界和市政管理部门十分关注的问题。一方面, 平面尺寸和开挖深度的增大引发许多新问题, 根据现有理论和经验难以解决; 另一方面, 随着城市各类建筑物密集程度增大, 相邻环境、地下管线、地面交通对基坑开挖以及施工之后产生的变位和不利影响有更为严格的限制。因此, 做好基坑工程监测, 尤其是施工过程中的深基

2、坑工程监测十分重要。 基坑监测现状国基坑监测技术应用较广泛, 目前绝大多数深基坑工程都进行了施工期监测, 通过设定监测项目的控制值, 监测和保障基坑施工和周边环境的安全。相关的文献资料也较多, 如利用近景摄影测量监测深基坑支护结构位移的新技术、基于人工神经网络的建筑物沉降预测、RBF 神经网络在深基坑监测预测中的运用、非固定站二次基准差分法基坑监测技术、城市基坑工程施工控制及其环境监测和深基坑工程监测与控制等。但是, 目前能够真正成功实施信息化施工的城市基坑项目并不多见。大多数的基坑监测工作只是起到了一些简单的反馈作用, 并不能最终使监测成果的反馈达到更深的层次。目前多数监测单位重视仪器埋设、

3、数据采集, 轻视数据分析和反馈, 仅仅满足于收集资料和提交数据、报表, 进行简单分析, 判断是否超过控制值以报警, 不能结合施工和地质情况对监测成果进行充分、深入的理论分析, 导致花费大量人力物力进行的监测工作不能真正发挥优化设计和及时反馈指导施工的作用。深基坑监测的意义 对于复杂的大中型工程或环境要求严格的项目，往往难从以往的经验中得到借鉴，也难以从理论上找到定量分析、预测的方法，这就必定要依赖于施工过程中的现场监测。首先，靠现场监测据来了解基坑的设计强度，为今后降低工程成本指标提供设计依据。第二，可及时了解施工环境地下土层、地下管线、地下设施、地面建筑在施工过程中所受的影响及影响程度。第三

4、，可及时发现和预报险情的发生及险情的发展程度，为及时采取安全补救措施充当耳目。监测在取得大量测试数据同时对工程总结经验、完善基坑的支撑、提高设计水平有着重要意义。 现以本人已施工完成的汇丰大厦深基坑（四层地下室，基坑深21米，面积约2万平方米）积累的经验，参照相关规和文献，对深坑监测自我观点进行论述，总结深基坑监测存在问题及解决办法。二 深基坑监测的目的和容基坑监测的目的 （1）及时掌握基坑开挖、降水及施工过程中支护结构的实际状态( 位移、倾斜变化值和变化速率等) 及周边环境(建筑物、地下管道、道路)的变化情况, 为基坑施工和周边环境的安全与稳定提供监控数据;（2) 为基坑安全施工提供佐证,

5、做到施工可预控性和防患于未然;（3) 将现场测量结果及时反馈, 做到信息化施工,使施工过程安全、经济、快捷;4) 将现场监测结果与理论预测值比较, 以指导其它工程。深基坑的围护结构形式深基坑施工，必须要有一定的围护结构用以挡土、挡水。围护设施必须安全有效。浅基坑的围护结构以前常用的是钢板桩或放坡表面喷锚；深基坑则大多采用现场浇灌的地下连续墙结构或配有一定数量的锚杆、锚索及腰梁进行围护。基坑外侧打混凝土搅拌桩止水。开挖时，坑必须抽去地下水，按基坑深度及设计的不同，有的中间必须配二到三道水平支撑，水平支撑采用钢管式结构或钢筋混凝土结构；有的直接采用打锚索加上混凝土腰梁加预应力进行加固。围护结构必须

6、安全可靠，并能确保施工环境稳定。从经济角度来讲，好的围护设计应把安全指标取在临界点附近，再靠现场监测提供的动态信息反馈来调整施工方案。基坑监测容基坑监测的容主要有: 围护与支撑结构监测、周围环境监测等。 围护与支撑结构监测1) 围护结构顶部水平位移监测。围护结构顶部水平位移是围护结构变形最直观的体现, 因此, 该部位监测是深基坑监测工作中最重要的一个监测容。监测时测点的布置和观测间隔应遵循以下原则:一般间隔58m 布设一个监测点, 在基坑转折处、距周围建筑物较近处等重要部位适当加密布点。基坑开挖初期, 可每隔23 天监测一次; 随着开挖过程进行, 可适当增加观测次数, 以1 天观测一次为宜。当

7、位移较大时, 每天观测12 次。2) 围护结构倾斜监测。一般用测斜仪进行。根据围护结构受力特点及周围环境等因素, 在关键地方钻孔布设测斜管, 用高精度测斜仪进行监测。根据围护结构在各开挖施工阶段的倾斜变化, 及时提供围护结构沿深度方向的水平位移随时间变化的曲线。目前工程中使用最多的是滑移式测斜仪。其基本原理是将测斜探头放入测斜管底部, 提升电缆使测斜探头沿测斜管导槽滑动, 自下而上每隔一定距离逐点量测每个测点相对于铅垂线的偏斜。测点间距一般就是探头本身长度, 因而可以认为量测结果沿整个测斜孔是连续的。这样, 同一量测点任何两次量测结果之差, 即表示量测时间间隔围护结构在该点的角变位。根据这个角

8、变位, 利用简单的几何关系把它们换算成每个测点相对于测斜管基准点的水平位移。设置在围护结构中的测斜点, 一般每边可设置13 点, 测斜管埋置深度一般为2 倍基坑开挖深度。3) 围护结构沉降监测。用精密水准仪按常规方法对围护结构的关键部位进行沉降监测。4) 围护结构应力监测。用钢筋应力计对桩身钢筋和锁口梁钢筋中较大应力断面处的应力进行监测, 以防围护结构的结构性破坏。5) 支撑结构受力监测。即对锚杆和钢筋混凝土及钢筋支撑受力状况进行监测。对锚杆施工前进行锚杆现场拉拔试验, 以求得锚杆容许拉力。施工过程中用锚杆测力计监测锚杆实际受力情况。对钢管支撑, 可用压应力传感器或应变计等监测其受力状态的变化

9、。周围环境监测1) 邻近建筑物沉降和倾斜监测。观测点布置根据建筑物体积、结构、工程地质条件、开挖方案等因素综合考虑, 一般在建筑物角点、中点及周边设置,每栋建筑物观测不少于8 个。观测方法和观测精度与一般沉降观测相同。2) 邻近建筑物裂缝监测。对观测裂缝统一编号, 每条裂缝至少布设两组( 两侧各一个标志为一组) 观测标志, 裂缝宽度数据应精确至0.1mm, 一组在裂缝最宽处, 另一组在裂缝末端进行测绘。对裂缝观测日期、部位、长度、宽度进行详细记录。裂缝观测标志可用油漆平行性标志或用建筑胶粘贴金属片标志, 也可采用在主要裂缝部位粘贴骑缝石膏条的简单方法进行观测。3) 邻近道路、管线变形监测。基坑

10、开挖过程中,同时对邻近道路、管线等设施进行水平位移和沉降观测。基坑开挖时水平方向影响围为1.52 倍开挖深度, 因此用于水平位移及沉降的控制点一般设置在基坑边2.53.0 倍开挖距离以外, 水平位移控制点可更远一些。其它表层土体沉降、水平位移以及深层土体分层沉降和水平位移监测、桩侧土压力监测、坑底隆起监测、土层孔隙水压力测试、地下水位测试等。三 监测点的布置与埋设测点布设合理方能经济有效。监测项目的选择必须根据工程的需要和基地的实际情况而定。在确定测点的布设前，必须知道基地的地质情况和基坑的围护设计方案，再根据以往的经验和理论的预测来考虑测点的布设围和密度。原则上，能埋的测点应在工程开工前埋设

11、完成，并应保证有一定的稳定期，在工程正式开工前，各项静态初始值应测取完毕。沉降、位移的测点应直接安装在被监测的物体上，只有道路地下管线若无条件开挖样洞设点，则可在人行道上埋设水泥桩作为模拟监测点，此时的模拟桩的深度应稍大于管线深度，且地表应设井盖保护，不止于影响行人安全；如果马路上有管线设备(如管线井、阀门等)的话，则可在设备上直接设点观测。一级位移监测基准点的建立一级位移监测基准点的建立，应根据现场实地踏勘的情况，考虑基准点的稳定性和观测精度要求以及防止基准点高程变动造成的差错，在工程现场旁离基坑边3倍开挖深度距离的稳定土体中钻孔至中风化岩1M布设三个基准点进行互相校核，三个基准点与场的基准

12、控制点沉降位移一级监测网，具体地点可由现场确定，基准点的埋设方法见附图3.1。图3.1一级基准点的埋设场二级基准点的埋设场二级基准点的埋设，场基准点方便作业，从一级基准点引测的控制点，是与基坑每边成一直线布置的水平位移观测点构成沉降位移二级监测网，具体地点可由现场确定，基准点的埋设方法见附图3.2。图3.2二级基准点的埋设基坑顶部位移观测点的布设基坑顶部位移观测点的布设，如基坑位移监测采用基准点控制，水平位移观测点布置在基坑围护结构顶部。根据现场平面尺寸及测量规要求，一般按平行于基坑围护结构以2030m的间距布设。测斜管的埋设 4:=C （1）在预定的测斜管埋设位置钻孔，测斜管应根据地质情况，

13、埋设在那些比较容易引起塌方的部位，一般按平行于基坑围护结构以2030m的间距布设；根据基坑的开挖总深度，确定测斜管孔深，孔深一般为基坑的深度，即假定基底标高以下某一位置处支护结构后的土体侧向位移为零，并以此作为侧向位移的基准。 |%eu ilEWxr;, （2）将测斜管底部装上底盖，逐节组装，并放大钻孔。安装测斜管时，随时检查其部的一对导槽，使其“十”槽始终与坑壁走向平午或垂直。管注入清水，沉管到孔底时，即向测斜管与孔壁之间的空隙由下而上逐段用砂填实，固定测斜管。 QpwOrxI &WE|（3）测斜管固定完毕后，用清水将测斜管冲洗干净，将探头模型放入测斜管，沿导槽上下滑行一遍，以检查导槽是否畅

14、通无阻，滚轮是否有滑出导槽的现象。由于测斜仪的探头十分昂贵，在未确认测斜管导槽畅通时，不允许放入探头。 CTQF+Oe8O l7:b8 （4）测量测斜管管口坐标及高程，做出醒目标志，以利保护管口。现场测量前务必按孔位布置图编制完整的钻孔列表，以与测量结果对应。 y+$B Y$_ 水位点的埋设基坑在开挖前必须要降低地下水位，但在降低地下水位后有可能引起坑外地下水位向坑渗漏，地下水的流动是引起塌方的主要因素，所以地下水位的监测是保证基坑安全的重要容；水位监测管的埋设应根据地下水文资料，在含水量大和渗水性强的地方，在紧靠基坑的外边，以2030 m的间距平行于基坑边埋设，埋设方法与地下土体测斜管的埋设

15、相同。磁性沉降标的埋设（1）用钻机在场地中预定位置钻孔（实际布设孔位时要注意避开墙柱轴线）。根据各个测点的不同观测目的，考虑到上部结构的重量分布及结构形式以及实际土压力影响深度，综合取定各孔深尺寸及沉降标在孔中的埋设位置。 CA oB:& ND7 gxt-B 工业 （2）用PVC塑料管作为磁性探头的通道 （称为导管），导管两端设有底盖和顶封。将第一个磁性圆环安装在塑料管的端部，放入钻孔中。待端部抵达孔底时，将磁性圆环上的卡爪弹开；由于卡爪打开后无法收回，故这种磁性环是一次性的，不能重复使用，安装时必须格外小心。 969*mcq Z! m0nx （3）将需安装的磁性圆环套在塑料管上，依次放大孔中

16、预定深度。确认磁性环位置正确后，弹开卡爪。测量点位要综合考虑基底压力影响深度曲线和地质勘探报告中有关土层的分布情况。（4）固定探头导管，将导管与钻孔之间的空隙用砂填实。 t+5JIQY / PAxPZf_ （5）固定孔口，制作钢筋混凝土孔口保护圈。 eWKSPd7 3ADT Yt. （6）测量孔口标高3次，以平均值作为孔口稳定标高。测量各磁性圆环的初始位置（标高）3次，以平均值作为各环所在位置的稳定标高。3 b8x 土压力计和孔隙水压力计埋设土压力计和孔隙水压力计，是监测地下土体应力和水压力变化的手段。对环境要求比较高的工程，都须安装。孔隙水压力计的安装，也须用到钻机钻孔，在孔中可根据需要按不

17、同深度放入多个压力计，再用干燥粘土球填实，待粘土球吸足水后，便将钻孔封堵好了。土压力计要随基坑围护结构施工时一起安装，注意它的压力面须向外；并根据力学原理，压力计应安装在基坑的隐患处的围护桩的侧向受力点。这两种压力计的安装，都须注意引出线的编号和保护。应力计的埋设应力计是用于监测基坑围护桩体、水平支撑受力及腰梁锚索受力变化的仪器。它的安装也须在围护结构施工时请施工单位配合安装，一般选方便的部位，选几个有代表性的断面，每个断面装二只压力计，以取平均值；应力计必须用电缆线引出，并编好号。编号可购置现成的圈，套在线头上，也可用色环来表示，色环编号的传统习惯是用黑、棕、红、橙、黄、绿、蓝、紫、灰、白分

18、别代表数字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9，现在购买的应力计均有编号及用有颜色的线区分，应力计必须用电缆线引出，并编好号。7GG9!测点布设好以后，必须绘制在地形平面示意图上。各测点须有编号，为使点名一目了然，各种类型的测点要冠以点名，点名可取测点的汉语拼音的第一个字母再拖数字组成，如位移观测可定名为:WY-1,水位观测可定名为:SW-1,应力计可定名为：YL一1，测斜管可定名为：CX一1，如此等等，如图3.3 图3.3 平面示意图四 现场监测方法及工作的一些注意事项基坑监测的频率基坑监测具有高时效性，观测间隔时间应按施工方案执行，基坑监测点布设两天后开始读测原始值,且应不少于2次。当基

19、坑开始挖土时，监测次数要增加，一般情况下基坑开挖施工阶段为每3天一次，但如发现有异常情况应加密观测，可增加至每天一次甚至每两小时一次；基坑开挖完成地下室结构施工阶段应每7天一次；对每个测量项目在基坑设计方案及监测施工方案中均应明确预警值和报警值，如方案中未明确应按相关规规定执行，监测过程中如发现测量项目哪个点位达到预警值应及时在报告中进行预警标识，达到报警值时应及时向基坑施工及设计人员反馈情况，对超报警值部位分析原因，并作出处理意见和相关的安全保证措施。4基坑位移观测位移监测点的观测一般最常用的方法是偏角法同样，测站点应选在基坑的施工影响围之外。外方向的选用应不少于3点，每次观测都必须定向，为

20、防止测站点被破坏，应在安全地段再设一点作为保护点，以便在必要时作恢复测站点之用。初次观测时，须同时测取测站至各测点的距离，有了距离就可算出各测点的秒差，以后各次的观测只要测出每个测点的角度变化就可推算出各测点的位移量。观测次数和报警值与沉降监测相同，当然也可用坐标法来测取位移量。如发现哪次位移过大应及时查看现场有没明显的位移，裂缝等，对测站点及至少每半个月与一级控制网复核一次，以确何测站测的准确无位移。 rg#/kd?V 每次的观测值与初始值比较即为累计量，与前次的观测数据相比较即为日变量。根据公认的数据，日变量大于3mm，累计变量大于35mm即应向有关方面报警。 RBg2iG$ 8| 磁性沉

21、降标的测量rS 4.4Gz5J4.6侧向位移的初始值应取基坑降水之前，连续3次测量无明显差异之读数的平均值。 gq9IJ 4.8(-ca_ 4.7观测间隔时间通常取定为3d。当侧向位移的绝对值或水平位移速率有明显加大时，必须加密观测次数。 p3VHd# xS.Rpx/8 地下水位观测4.5.1水位观测使用30m钢尺水位计,仪器最小分辨率为1mm。4.5.2首次必须测取水位管管口的标高，从而可测得地下水位的初始标高。在以后的工程进展中，可按需要的周期和频率，测得地下水位和地下各土层标高的每次变化量和累计变化量。应力计的测量锚索应力测量主要是采用振弦频率测定仪进行测量，当被测荷载作用在锚索测力计上

22、，将引起弹性圆筒的变形并传递给振弦，转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振钢弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至频率测定仪上，即可测读出频率值，从而计算出作用在锚索测力计的荷载值。测量过程中应及时做好记录，记录时应记清各不同颜色线的读数，采集完数据后进行业处理计算。邻近建筑物、地下管线及道路沉降测量邻近建筑物、地下管线及道路沉降，基坑底的回弹或隆起监测可用水准仪及经纬仪进行观测，观测方法与基坑观测方法相同，但精度可降低些。监控报警值的确定原则 4.8.1满足设计计算的要求，不能大于设计值；4.8.2满足监测对象的安全要求，达到保护的目的； 4.8.3对于相同条件的保护对

23、象，应该结合周围环境的要求和具体的施工情况综合确定； 4.8.4满足现行的有关规、规程的要求； 4.8.5在保证安全的前提下，综合考虑工程质量和经济等因素，减少不必要的资金投入。 监测自始至终要遵循“五定”原则4.9.1监测依据的基准点、工作基点和被观测物的观测点位要稳定；4.9.2所用仪器、设备要稳定；4.9.3固定人员观测和整理成果；4.9.4观测时的环境条件基本一致；4.9.5观测路线、镜位、程序和方法要固定。 监测数据必须填写在为该项目专门设计的表格上。所有监测的容都须写明：初始值、本次变化量、累计变化量。工程结束后，应对监测数据，尤其是对报警值的出现，进行分析，绘制曲线图，并编写工作

24、报告。因此，记录好工程施工中的重大事件是监测人员必不可少的工作。五 基坑监测中存在的常见问题 深基坑工程支护技术虽已在全国不同地区、不同的地质条件下取得了不少成功的经验，甚至在一些达到国际水平，但仍存在一些问题需进一步研究或提高，以适应现代化经济建设的需要。深基坑工程支护施工过程中常常存在的问题主要有以下几种：土层开挖和边坡支护不配套常见支护施工滞后于土方施工很长一段时间，而不得不采取二次回填或搭设架子来完成支护施工一般来说，土方开挖技术含量相对较低，工序简单，组织管理容易。而挡土支护的技术含量高，工序较多且复杂，施工组织和管理都较土方开挖复杂。所以在施工过程中，大型工程均是由专业施工队来分别

25、完成土方和挡土支付工作，而且绝大部分都是两个平行的合同。这样在施工过程中协调管理的难度大，土方施工单位抢进度，拖工期，开挖顺序较乱，特别是雨期施工，甚至不顾挡土支护施工所需工作面，留给支护施工的操作面几乎是无法操作，时间上也无法完成支护工作，以致使支护施工滞后于土方施工，因支护施工无操作平台完成钻孔、注浆、布网和喷射砼等工作，而不得不用土方回填或搭设架子来设置操作平台来完成施工。这样不但难于保证进度，也难于保证工程质量，甚至发生安全事故，留下质量隐患。边坡修理达不到设计、规要求常存在超挖和欠挖现象一般深基础在开挖时均使用机械开挖、人工简单修坡后即开始挡土支护的砼初喷工序。而在实际开挖时，由于施

26、工管理人员不到位，技术交底不充分，分层分段开挖高度不一，挖机械操作手的操作水平等因素的影响，使机械开挖后的边坡表面平整度，顺直度极不规则，而人工修理时不可能深度挖掘，只能就机挖表面作平整度修整，在没有严格检查验收就开始初喷，故出现挡土支付后出现超挖和欠挖现象。成孔注浆不到位、土钉或锚杆受力达不到设计要求深基坑支护所用土钉或锚杆钻孔直般为100150的钻杆成孔，孔深少则五、六米，深则十几米，甚至二十多米，钻孔所穿过的土层质量也各不相同，钻孔如果不认真研究土体情况，往往造成出渣不尽，残渣沉积而影响注浆，有的甚至成孔困难、孔洞坍塌，无法插筋和注浆。再者注浆时配料随意性大、注浆管不插到位、注浆压力不够

27、等而造成注浆长度不足、充盈度不够，而使土钉或锚杆的抗拔力达不到设计要求，影响工程质量，甚至要做再次处理。喷射砼厚度不够、强度达不到设计要求目前建筑工程基坑支护喷射砼常用的是干拌法喷射砼设备4，其主要特点是设备简单、体积小，输送距离长，速凝剂可在进入喷射机前加入，操作方便，可连续喷射施工。虽然干喷法设备操作简单方便，但由于操作手的水平不同，操作方法和检查控制等手段不全，混凝土回弹严重，再加上原材料质量控制不严、配料不准、养护不到位等因素，往往造成喷后砼的厚度不够、砼强度达不到设计要求。施工过程与设计的差异太大深层搅拌桩的水泥掺量常常不足，影响水泥土的支护强度。我们发现在同样做法的支护，发生水泥土

28、裂缝，有时不是在受力最大的地段，检查下来，往往是强度不足，地面施工堆载在局部位置往往要大大高于设计允许荷载。施工质量与偷工减料的现象也并不少见。基坑挖土是支护受力与变形显着增加的过程，设计中常常对挖土程序有所要求来减少支护变形，并进行图纸交底，而实际施工中土方老板往往不管这些框框，抢进度，图局部效益。设计与实际情况差异较大深基坑支护由于其土压力与传统理论的挡土墙土压力有所不同，在目前没有完善的土压力理论指导下，通常仍沿用传统理论计算，因此有误差是正常的，许多学者对此进行了许多研究，在传统理论土压力计算的基础上结合必要的经验修正可以达到实用要求。问题是对这样一个极为复杂的课题，脱离实际工程情况，

29、往往会造成过量变形的后果。如某些设计、不考虑地质条件、地面荷载的差异，照搬照套相同坑深的支护设计。必须根据实际地面可能发生的荷载，包括建筑堆载、载重汽车、临时设施和附近住宅建筑等的影响，比较正确地估计支护结构上的侧压力。工程监理不到位按规定高层建筑、重大市政等的深基坑是必须实行工程监理的，大多数事故工程都没有按规定实施工程监理，或者虽有监理而工作不到位，只管场工程，不管场外影响，实行包括设计在的全过程监理的就更少。客观地说深基坑工程监理要求监理人员具有较高业务水平，在我国现阶段主要就只是监控支护结构工程质量、工期、进度，而对于设计监理与对住宅及周边环境的监控尚有一定差距，巫待完善与提高。 施工监测不重视主要是建设单位为省钱不要求施工监测，或者虽设置一些测点，数据不足，忽视坑边住宅的检测，或者不重视监测数据，形同虚设。支护设计中没有监测方案，结果发生情况不能及时警报，事故发生后也不易分析原因，不利于事故的早期处理，省了小钱化大钱。为了减少支护事故，有待精心设计、精心施工、强化监理，保护坑边住宅与环境，提高深基坑支护技术和管理水平。