分析工程深基坑监测技术应用

2015-10-12曹振科

地球 2015年7期

关键词：张拉锚索深基坑

曹振科

（广东省地质局第三地质大队广东东莞523057）

分析工程深基坑监测技术应用

曹振科

（广东省地质局第三地质大队广东东莞523057）

随着高层建筑的建造、大型市政设施及大量地下空间的开发，都会产生大量的深基坑工程和环境土工问题。为了确保基坑设计、施工的可靠性和安全性,必须进行基坑的现场监测。现场监测作为确保基坑工程施工安全可靠进行的必要手段,对改进和提高设计水平等具有现实的指导意义。对其应用进行了初步的分析研究。

深基坑工程监测技术应用

0　引言

由于目前基坑工程的设计假设工况模型还无法完全反映出施工过程中的具体情况，加之基坑工程具有较高的复杂性，所以必须通过基坑监测得到各种变形数据来为下一步施工提供参考依据。通过信息化的管理方式将有关施工信息传达给各个施工单位，帮助其合理地判断当前的支护结构以及周边环境的安全状态，以便在发生事故时能够及时采取有效措施进行处理，使施工单位能够更加准确地进行安全施工。

1　工程概况

某深基坑工程地处市内繁华地段,地理位置极为特殊。周边建筑物情况非常复杂,基坑北侧为市级保护文物祠堂,施工时需精心保护;西侧为22层商务大楼,东侧为业主办公楼(2层)、邮政枢纽(.2层),东南侧为热力站(3层)及电力开闭站(2层),基坑离热力站最近距离仅为0.85m,基坑深23.22～23.72m,局部集水坑深达26.77m,基坑面积约.10000m2,周长约500m,属一级深基坑工程。

2　监测成果分析

基坑开挖和降水施工将不可避免地对周边环境带来不利影响,为此应加强对外围环境及支护结构的监测,及时了解施工中的动态变化情况,以指导施工,便于及时采取相应措施。为确保基坑支护结构及周围建筑物的安全,在基坑开挖、支护及后续结构施工阶段进行了以下项目的监测:基坑支护结构水平位移观测、周围建筑物沉降观测、锚索预应力监测、基坑水位观测等。

2.1位移观测

为观测方便且能及时掌握支护结构的变形情况,基坑位移观测点设置在护坡桩桩顶连梁上,各观测点间距为20～30m。本工程共布设了24个水平位移观测点,基坑开挖期间每天观测2次,每层锚杆张拉前后各观测一次,遇下雨、基坑受扰动等增加观测频率。根据周围建筑物的实际情况,规定祠堂、业主办公楼、电力开闭站、变压站等重要建筑物前基坑位移预警值为20mm;基坑周围无重要建筑物位移预警值为40mm。

实测监测点位移变化情况如图1所示。随着基坑开挖深度的增加,这些测点水平位移从开始、2mm一直增长到8、9mm,W.7点甚至增长到接近.4mm。测点W.7从2009年6月29日至7月7日8d位移增加了8mm，位移增长相对较快,现场调查发现在基坑北侧与祠堂之间的空地上堆积了大量的钢筋为.5t,距基坑边坡约6m)，造成该区域附加荷载急剧增加,支护结构的水平位移也大幅增加。该区域测点W. 8位移较大也是此原因。将钢筋等材料移走后持续监测,发现支护结构的水平位移已逐渐趋向稳定。由此可见信息化施工对于指导安全施工有着极其重要的作用。

图1　部分测点水平位移变化图

2.2沉降观测

本工程基坑开挖非常深,槽壁有易坍塌的人工填土、粉土、砂土和碎石土层,同时在坑深范围内存在多层地下水,为了防止降水及基坑开挖对周围重要建筑物产生过大的不利影响,施工过程中,对距基坑较近的重要建筑物设置沉降观测点。沉降观测仪器采用精密水准仪,在基坑2倍坑深以外合适位置布置半永久水准基点,在被观测建筑物墙上标记沉降观测点,距离约20m,离开地面高度约0.5m左右,沉降预警值为20mm。

降水施工及基坑开挖阶段时每天观测遇到雨天以及各种可能危及支护安全的水害来应加强观测频率,每天观测2～3次。水准基点要联测检查,以保证沉降观测成果的准确性。每次沉降观测应该做到“定机定人”,监测时需连续进行,全部测点需要一次测完。实际监测结果表明,在本工程采取的支护结构下,周围建筑物沉降较小,最大沉降仅为5mm左右,出现在距离基坑最近的热力站,其墙体并没有出现裂缝。

每次开挖后技术人员对工作面地层进行肉眼观察，并记录结果。如果水文、地质情况没有变化，每10m做一次观测记录；如果水文，地质情况有变化，包括水位、水量、水质、地层性质、厚度等，根据地质情况变化及时记录。若渗漏的地下水中含有泥砂，立即报警。对已施工的支护结构裂缝进行观察和记录描述，如发现异常立即报警。数据处理：将所有的记录当天存入计算机监测管理系统，统一管理。

2.3锚索预应力监测

为确保支护结构的安全可靠,采用GMS型锚索测力计对锚索的内力进行监测。该测力计稳定性好,抗干扰能力强,密封可靠,便于现场安装操作,对后续施工影响小。

分别在前3排锚索中选取锚索进行预应力监测,第4排锚索由于施工进度原因未来得及进行监测。以上监测结果表明:锚索张拉及锁定过程中,有较大的预应力损失。锚索预应力损失按照施工过程可分为:张拉过程中的损失、锁定瞬间的损失、钢绞线应力松弛造成的损失及土体变形等其他因素造成的损失。

对锚索施加预应力的过程中,发现锚索测力计的示数与千斤顶的油泵示数存在差异,即张拉产生了预应力损失,从监测结果来看,张拉过程中开始时预应力损失所占比例较大,随着张拉力的不断加大,预应力损失所占的比重越来越少。张拉过程中产生预应力损失的原因一方面可能是千斤顶标定有误差,油泵压力表精度不够,造成读数有误差;另一方面可能与张拉前锚索钢绞线的弯曲程度有关。因此张拉时在保证千斤顶做好足够精度标定的情况下采取预张拉的措施有利于减少张拉过程中的预应力损失。

2.4水位监测

基坑施工过程中,为保证基坑开挖及土方运输的顺利进行,必须进行降水工作。基坑支护完成后,为保证后续结构施工的顺利进行,必须保证基坑的地下水位在基底以下0.5m,为防止地下水位上升对底板防水层造成破坏,需要对地下水位进行监测。

本工程水位观测井,间距为50m左右。采用电测水位计测量地下水位,测线采用平行电缆制作,并做好深度标记,表头使用电流表或者万能表,入水部分采用短钢筋制作。降水之前先进行预观测,取3次观测的平均值作为起始值。开始降水后,每3d观测.次,地下水位稳定后可减为每周1次。水位监测工作应该贯穿整个基坑开挖和结构施工阶段,直至结构后浇带完成。对于该市多雨季节时出现的地下水位上升,采用加大降水井抽水量,延长抽水时间的办法降低地下水位,并加大地下水位监测的频率,确保结构施工的顺利进行。

除采取以上监测措施外,另外每天由工程经验丰富的人员对基坑稳定作肉眼观测,主要观察支护结构的施工质量、维护体系渗水现象、施工条件的改变、坑边荷载的变化、管道渗漏、降雨等情况对基坑的影响。密切注意基坑周围的地面裂缝、维护结构和支撑体系的失常情况、邻近建筑物的裂缝、局部管涌现象,发现隐患及时处理。

3　监测结果分析

所有的观测数据，都按《建筑基坑工程监测技术规范【GB50497-2009】》变形监测要求的各项限差进行控制。对监测原始数据进行数据改正、平差计算，生成监测报表和变形过程曲线图，计算各点的高程及沉降量，累计沉降量。监测数据的分析与反馈，用于修正设计支护参数及指导施工、调整施工措施等。

4　监测结果整理的注意事项

每次监测后，将原始记录存入计算机监测管理系统进行统一管理，并及时以图表形式作直观的反映，对于位移、变形速度的变化和加速度的变化，采取自动预警，提出相应的参考措施及对策。

随着施工的进度，监测工作在工程期间应穿插进行。为了能够保证施工的安全性，做到监控能时时指导施工，应及时将处理数据反馈给技术人员，制定成报表。监控量测资料按照图表格式进行整理，凡在当天监测得到的数据，应当天处理完毕，并及时反馈给施工单位的技术人员。采取预警控制法结合变形速率进行安全信息反馈，凡监测数据超过预警值或超过规范时，监测人员应在当天的报表中标注出来，及时向技术主管部门进行汇报。每周将本周的报表进行处理，进行一次汇总，进行周报。

每次监测后对监测面内的每个监测点分别作回归分析，求出各自精度最高的回归方程，并进行相关分析和预测，推算出最终位移（应力）变化规律，并由此判断施工方法的合理与安全性。

对每项监测，总变形量应在允许范围之内，且不大于预留变形量，否则采取必要措施（如注浆、加密支撑间距等），以减小变形量。