張若雨 王金濤 黃俊
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信息化施工條件下的深基坑監(jiān)測及結(jié)果分析
張若雨 王金濤 黃俊
上海勘察設計研究院(集團)有限公司,上海 200000
隨著我國經(jīng)濟建設的推進,越來越多的建(構(gòu))筑開始向縱向空間發(fā)展,超大超深基坑不斷刷新紀錄,同時也對基坑工程提出更高的要求?;釉陂_挖施工過程中由于受基坑開挖區(qū)域地質(zhì)條件、開挖深度及面積、周圍環(huán)境、支護結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及施工方法等諸多因素影響,基坑支護體系的變形是不可避免的。為了解基坑開挖過程中支護體系的受力和變形,對某深基坑邊坡水平位移和豎向位移、圍護結(jié)構(gòu)水平和豎向位移、圍護結(jié)構(gòu)深層水平位移、支撐軸力、周邊地表豎向位移、周邊建筑物水平位移及豎向位移、立柱樁豎向位移等進行系統(tǒng)的信息化監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果表明:圍護結(jié)構(gòu)和內(nèi)支撐的受力和變形均滿足要求,對周圍環(huán)境影響較小,基坑整體穩(wěn)定。
信息化;深基坑;監(jiān)測;變形;結(jié)果
馬鞍山鄭蒲港鐵路牛屯河特大橋橋址區(qū)起始端與既有淮南鐵路并行跨牛屯河、X016縣道,合蕪高速公路等,全長16.34?km。穿越區(qū)地質(zhì)多為雜填土、黏土、泥巖、泥質(zhì)砂巖。本次基坑監(jiān)測位置為牛屯河特大橋連續(xù)梁主墩43#墩、44#墩,基坑施工為鋼板樁圍堰方法,鋼板樁圍堰為矩形輪廓,長為11.0?m,寬為15.5?m,基坑深度為9?m,鋼板樁嵌入平臺頂以下14.5?m,圍堰內(nèi)部采用三層內(nèi)支撐,見圖1。
圖1 基坑支護剖面圖
(1)時效性?;颖O(jiān)測通常有鮮明的時間性。隨著工程的開展,基坑的變形是一個動態(tài)變化的過程。監(jiān)測數(shù)據(jù)的及時性和準確性對于基坑整體穩(wěn)定具有重要意義。因此深基坑施工中根據(jù)施工現(xiàn)場實際調(diào)整監(jiān)測范圍和監(jiān)測頻率。在監(jiān)測數(shù)據(jù)變化異常、監(jiān)測數(shù)據(jù)達到報警等異常情況時,必須提高監(jiān)測頻率。
(2)高精度?;邮┕ぶ械谋O(jiān)測采用檢定合格且在檢定合格期內(nèi)的高精度儀器。
監(jiān)測內(nèi)容包括:(1)基坑周邊地表豎向位移;(2)基坑坑底隆起;(3)圍護結(jié)構(gòu)深層水平位移;(4)基坑周邊建筑物豎向位移和傾斜;(5)圍護結(jié)構(gòu)頂部豎向位移和水平位移;(6)坑外水位;(7)支撐軸力等。
監(jiān)測內(nèi)容取決于工程本身的風險等級、周邊環(huán)境風險等級、地質(zhì)條件復雜程度等。具體施工中應根據(jù)設計規(guī)范要求,結(jié)合工程實際情況委托具備相應資質(zhì)的第三方監(jiān)測單位進行監(jiān)測。施工前應編制好監(jiān)測方案,報總監(jiān)理工程師審批,監(jiān)測時按審批的方案進行布點,實施監(jiān)測,并及時提交監(jiān)測數(shù)據(jù)[1]。
我國目前進行深基坑監(jiān)測作業(yè)時,主要是進行監(jiān)測項目控制值的合理設定,但相關數(shù)據(jù)超過控制值之后立即上報,相關單位以此為基礎采取相關措施。監(jiān)測單位的工作價值在于對周邊環(huán)境和基坑施工安全風險的把控。我國目前進行深基坑監(jiān)測工作中存在以下幾點問題。首先,在進行基坑監(jiān)測工作中高素質(zhì)人才存在一定程度的缺乏,參與項目監(jiān)測人員素質(zhì)參差不齊,導致不能對監(jiān)測數(shù)據(jù)全面系統(tǒng)分析和做出及時正確的反應;其次,在監(jiān)測工作中,沒有合理規(guī)劃工作計劃,導致監(jiān)測工作不能達到預期效果。最后,有些工程存在低價中標的現(xiàn)象,導致參與監(jiān)測項目的人員和儀器設備都不能滿足項目的最低要求,從而無法進行日常的監(jiān)測工作。
3.1.1 邊坡及圍護結(jié)構(gòu)頂部的水平和豎向位移監(jiān)測
采用全站儀和水準儀進行觀測,布置于邊坡頂?shù)乃胶拓Q向位移測點共12個,測點編號為B1~B12。布置于冠梁頂?shù)膰o結(jié)構(gòu)水平和豎向位移測點共14個,編號為W1~W14。
測點利用長5?cm帶帽鋼釘直接布置在新澆筑的圍護頂部冠梁上,并作明顯的標記,見圖2。
圖2 埋設方法示意圖
3.1.2 圍護樁深層水平位移監(jiān)測
因為上述優(yōu)化問題試圖盡量減小需要的緩沖器的數(shù)量,而許多緩沖器調(diào)整次數(shù)很少甚至沒有調(diào)整.如圖5所示,其中節(jié)點代表了緩沖器,連接線代表了觸發(fā)器之間的邏輯連接.
采用埋設測斜管,監(jiān)測基坑開挖過程中圍護結(jié)構(gòu)在各深度上的水平位移。在預留的支護結(jié)構(gòu)體內(nèi)測斜孔中放置固定式測斜儀,同時將傳感導線接入無線測量模塊,通過GPRS通信模塊實現(xiàn)遠程自動監(jiān)控。布置于支護結(jié)構(gòu)內(nèi)的深層水平位移測斜的監(jiān)測孔共8個,編號為X1~X8。
測點采用綁扎法埋設。見圖3,圍護結(jié)構(gòu)施工時:將測斜管通過直接綁扎固定在圍護結(jié)構(gòu)鋼筋籠上,測斜管與圍護結(jié)構(gòu)的鋼筋籠基本等深,埋設時應保證讓一組導槽垂直于圍護結(jié)構(gòu),另一組平行于圍護結(jié)構(gòu),并在接頭及端頭處做好保護,防止泥漿等雜物進入。冠梁及第一道混凝土支撐開始綁扎鋼筋時:將測斜管接長至冠梁頂以上5~10?cm,并做好密封及保護。
圖3 監(jiān)測孔埋設方法示意圖
監(jiān)測原理見圖4。
圖4 測斜儀工作原理示意圖
計算公式如下:
3.1.3 支撐軸力監(jiān)測
監(jiān)測點平面按設計文件及規(guī)范要求,設置在支撐受力較大或在整個支撐系統(tǒng)中起控制作用的支撐上,每層支撐的內(nèi)力監(jiān)測點不應少于每層支撐數(shù)量的10%,且不少于3個。每層支撐軸力監(jiān)測點位置同第一道支撐測點保持在同一豎向剖面。
鋼管支撐軸力:支撐的軸力采用軸力計(又稱為反力計)直接測量。將軸力計支架焊于鋼管橫撐一端,架設橫撐時將軸力計放入支架內(nèi),并保護好引線。
埋設方法示意圖見圖5、圖6:
圖5
鋼支撐軸力監(jiān)測也可以采用軸力計進行監(jiān)測,其計算方法如下:
3.1.4 坑外潛水水位監(jiān)測
根據(jù)多項工程經(jīng)驗,圍護結(jié)構(gòu)止水效果不佳時,坑外地下水位下降往往比周邊建筑沉降影響快,坑外水位監(jiān)測可檢測圍護結(jié)構(gòu)止水效果。
根據(jù)設計文件,坑外潛水水位監(jiān)測點沿基坑邊并距圍護墻2?m布設,監(jiān)測點水平距離40?m左右,孔深約10?m。測點編號:DSW-1~DSW-8。
坑外潛水水位監(jiān)測,根據(jù)降水設計方案中坑外潛水水位觀測孔成孔要求進行成孔并觀測。
3.1.5 周邊地表豎向位移剖面監(jiān)測
為了監(jiān)控基礎施工對周圍土體的影響范圍,擬在基坑施工期間布設垂直于基坑圍護邊的坑外地表豎向位移剖面監(jiān)測點。
每組豎向位移剖面從基坑圍護外側(cè)5?m算起,按5?m、5?m、10?m的間距分別設置3個豎向位移監(jiān)測點,共計布設10組剖面,30個監(jiān)測點。
智能云監(jiān)測采用嵌入式技術,采集電阻應變、位移、溫度等傳感器數(shù)據(jù),可選擇定時、連續(xù)、觸發(fā)等多種采集模式,進行無線傳輸,實現(xiàn)快速接入、遠程實時監(jiān)控和歷史數(shù)據(jù)隨時調(diào)取。采用“一對多”的方式,即一個系統(tǒng)配置庫對應多個對象監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的分布式,海量數(shù)據(jù)存儲解決方案。云監(jiān)測終端匯接基坑上的傳感器,將采集的數(shù)據(jù)編碼成統(tǒng)一的格式,再通過無線互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送至云計算數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)匯聚層部署有數(shù)據(jù)整合和海量數(shù)據(jù)存儲管理工具,實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分庫存儲與管理。應用層發(fā)布各種云監(jiān)測模塊,模塊采用HTML5開發(fā)技術,可在PC端和各種智能終端設備上使用。用戶可以在系統(tǒng)界面向云監(jiān)測終端發(fā)送指令,對終端進行診斷,并控制現(xiàn)場傳感器的數(shù)據(jù)采集,上述檢測數(shù)據(jù)和分析結(jié)果均采用信息化手段獲得。
基坑智能云監(jiān)測就是在基坑開挖期間,根據(jù)大量的監(jiān)測數(shù)據(jù),利用理論、經(jīng)驗和數(shù)值反演分析預測下一步開挖引起的圍護結(jié)構(gòu)及土體變形的發(fā)展趨勢,隨時掌握圍護結(jié)構(gòu)和土體的位移情況,及時通報施工中出現(xiàn)的問題,為指導施工提供依據(jù),確保結(jié)構(gòu)本身及周圍環(huán)境的安全。
綜上所述,通過合理的基坑圍護結(jié)構(gòu)位移、周邊地表豎向位移、水位監(jiān)測和應力應變等監(jiān)測工作和監(jiān)測頻率,同時加強施工現(xiàn)場的巡視工作。結(jié)合現(xiàn)場,客觀準確地分析各項監(jiān)測數(shù)據(jù),指導基坑施工,進一步推進建筑行業(yè)的發(fā)展。
[1]劉子明. 淺談深基坑監(jiān)測現(xiàn)狀及新技術應用[J]. 居舍,2018(23):20.
Deep Foundation Pit Monitoring and Result Analysis under Information Construction Conditions
Zhang Ruoyu Wang Jintao Huang Jun
SGIDI Engineering Consulting (Group) Co., Ltd., Shanghai 200000
With the advancement of China’s economic construction, more and more construction (structure) have begun to develop into vertical space. The super-large and deep foundation pits have continuously updated records, and at the same time, higher requirements are put forward for foundation pit engineering. Due to the geological conditions of the excavation area, the excavation depth and area, the surrounding environment, the supporting structural system and the construction method, the deformation of the foundation pit support system is inevitable during the excavation process. In order to understand the force and deformation of the supporting system during the foundation pit excavation, the horizontal displacement and vertical displacement of a deep foundation pit, the horizontal and vertical displacement of the retaining structure, the deep horizontal displacement of the retaining structure, and the supporting axial force The vertical displacement of the surrounding surface, the horizontal displacement and vertical displacement of the surrounding buildings, and the vertical displacement of the vertical piles are systematically monitored. The monitoring results show that the forces and deformations of the retaining structure and the inner support meet the requirements. The surrounding environment has less impact and the foundation pit is generally stable.
informatization; deep foundation pit; monitoring; deformation; result
U455.4
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