基坑变形监测测绘工程.pdf
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1、-1-摘 要 随高层/超高层建(构)筑物、地铁工程、大型管道工程等的出现,工程基坑的开挖深度不断加深、规模也愈来愈大,致使基坑安全问题成为我国工程建设事业当中最值得重视的方面之一。为保证在整个基坑工程期内所有环境设施的稳定性与安全性,必须在对基坑工程制定详细的监测方案后,进行严格有效的变形监测。本文内容共分为三章进行阐述,前两章是作为对后文的铺垫,主要是对基坑变形监测的知识要点进行一定概括简述。第三章为本文重点,以位于青岛市城阳区水岸豪庭基坑边坡变形监测项目为实例,对其制定完整具体的基坑变形监测方案设计,设计监测项目为基坑围护结构及其周围、地下环境设施,以达到及时向设计、施工、建设、监理等单位
2、反馈监测结果,实施信息化施工的目的。关键词:基坑;变形监测;沉降观测;沉降曲线图-2-ABSTRACT With many countless high-rise,super-tall structures and buildings in content,the subway engineering,large pipeline engineering arising at the historic moment.To the same time,engineering foundation pit excavation depth more and deep,scale are also
3、increasingly large.On the security problem of foundation pit construction in China were has become one of the most notable career.To ensure that the foundation pit engineering period in all the stability of the environment facilities and security,must the detailed work to complete monitoring scheme
4、of foundation pit,after strict and effective deformation monitoring.The article content is divided into three chapters is expounded,the first two chapters are later under preparation,which is mainly to the foundation pit deformation monitoring knowledge points are certain briefly summarized.Chapter
5、three is the focus of this paper.his part is focused on the content of located in the central business of Qingdao Chengyang district Shuianhaoting Building deep foundation pit bracing engineering complete specific deformation monitoring scheme design.To set to complete the concrete foundation pit de
6、formation monitoring solution design.Design monitoring project for pit supporting structure and its surrounding,underground environment facilities,order to reach to the design,construction,construction,and supervision unit feedback monitoring results,the purpose of the implementation of the informat
7、ion construction.Key words:excavation;deformation monitoring;Settlement observation;Settlement curve-3-目 录 1 基坑变形监测概述.-5-1.1 基坑工程简介.-5-1.1.1 基坑工程概念.-5-1.1.2 基坑监测的意义.-5-1.1.3 基坑监测的目的.-6-1.2 基坑变形监测项目、特点及其基本要求.-6-1.2.1 基坑监测项目.-6-1.2.2 基坑工程监测的特点.-9-1.2.3 基坑变形监测的基本要求.-10-1.3 基坑变形监测常用的仪器原件.-10-1.4 基坑变形监测的
8、基本知识.-12-1.4.1 基坑监测中的误差.-12-1.4.2 基坑监测的方法.-12-1.4.3 监测点的布设要求.-14-1.4.4 平面控制网的技术要求.-14-1.4.5 监测频率.-17-2 沉降监测的技术.-18-2.1 沉降监测的精度相关要求.-18-2.1.1 沉降观测的精度一般应符合的规定.-18-2.1.2 各等级几何水准观测的技术要求.-18-2.1.3 观测成果的重测与取舍与应符合的要求.-19-2.2 沉降监测的主要技术要求.-20-2.2.1 最终沉降量的观测中误差应符合的规定.-20-2.2.2 沉降观测点的观测方法.-20-2.2.3 沉降水准网的主要技术要
9、求.-21-2.3 沉降观测的基本要求.-22-2.3.1 仪器设备、人员素质的要求.-22-2.3.2 观测时间的要求.-23-2.3.2 作业中应遵循的规定.-23-2.3.4 沉降观测工作的要求.-23-2.3.5 沉降观测点的要求.-24-3 基坑沉降观测实例.-26-(水岸豪庭基坑监测项目).-26-3.1 项目概况.-26-3.2 工程地质条件.-26-3.2.1 气象水文.-26-3.2.2 地形地貌.-26-3.2.3 岩土层分层情况.-26-3.2.4 基坑周边情况.-27-3.3 项目质量要求.-27-3.3.1 项目质量.-27-4-3.3.2 监测仪器及设备.-27-3
10、.3.3 检测机构设置及人员.-28-3.3.4 监测技术方案编制依据.-29-3.3.5 监测技术方案编制原则.-29-3.4 方案设计.-30-3.4.1 基坑变形监测基准点的布设.-30-3.4.2 沉降监测点的布设.-31-3.4.3 观测方法及精度要求.-32-3.4.4 观测路线的确定.-34-3.4.5 沉降观测的周期和时间.-34-3.4.6 实施作业时遵守的规定.-35-3.4.7 施测原则.-35-3.5 成果整理.-36-3.5.1 观测成果的记录、整理、检验和计算.-36-3.5.2 计算沉降量.-36-3.5.3 沉降量计算程序.-37-3.6 提交资料.-48-3.
11、6.1 沉降观测成果表.-49-3.6.2 基坑边坡沉降曲线图.-58-3.6.3 沉降观测报告.-64-参 考 文 献.-67-外 文 资 料.-68-译 文.-78-致 谢.-84-5-1 基坑变形监测概述 1.1 基坑工程简介 1.1.1 基坑工程概念 随着城市建设的高速发展和地下空间的开发利用,基坑工程愈来愈多。基坑工程是指建(构)筑物基础工程或其它地下工程(如地铁车站、地下车库、地下商场和人防通道等)施工中所进行的基坑开挖、降水、支护(围护)和土体加固等综合性工程。基坑开挖深度一般6m 者称为深基坑工程。基坑工程变形监测工作,对时间和空间的准确性要求很高,工作拖延或失误造成的影响往往
12、是难以补救的。因此,在基坑开挖前应制定详细的监测方案,主要内容包括监测目的、监测内容、测点布置、监测方法、监测项目报警值、监测结果、信息化施工,等等。监测对象和项目的选择,关系到基坑工程的安全施工,盲目增加监测项目是对工程费用的浪费;但任意削减监测项目,可能造成严重事故的发生。应根据基坑工程的安全等级、地质条件和围护结构的类型确定监测对象和项目。一般包括:1、围护结构完整性及强度监测;2、围护结构的水平位移和变形监测;3、围护结构应力监测;4、支护结构内外压力监测;5、支护结构内外孔隙水压力监测;6、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;7、地下水位变化的监测;8、邻近基坑
13、的建筑物和管线道路等设施变形监测;9、支撑轴力监测;10、基坑坑底隆起的监测。1.1.2 基坑监测的意义 二十世纪八十年代以来,伴随着我国城市工程建设事业得以迅猛发展以及人口数量的-6-不断增长,城市土地的使用价格愈来愈高。故本着提高土地的开发利用率和为城市人口提供足够的居住空间的角度出发,众多无以计数的高层超高层建(构)筑物、地铁工程、大型管道工程等应运而生。为了保证此类建筑的抗震抗压抗风等的结构要求、确保工程安全,基坑工程由原本的浅基坑向着深基坑逐步演变,甚至于向着超深、超大方向发展。有关专家通过对我国大量基坑工程事故的详细统计调查发现,任何一起基坑事故无一例外地与监测不力或险情预报不准确
14、有关。故此,如若能够在基坑工程施工的各个阶段开展全面系统的监测,及时发现异常情况并采取相应预案措施,即可有效地避免或者降低财产安全等方面的损失。基坑工程监测有着无可厚非的重要作用,它不仅仅是信息化施工得以实现、避免降低事故发生的有效手段,同时也是使设计理论方法得到完善发展、工程施工水平得到提升的关键途径之一。1.1.3 基坑监测的目的 基坑在开挖的过程当中,通过科学的设备仪器与测量手段对基坑围护、支护、周围环境(诸如毗邻建筑、地下地表设备、道路等)的水平位移、垂直位移、倾斜位移、基地隆起、地下水位变化等各方面进行系统全面的监测后获取相关信息资料并及时地进行数据分析处理,已能够通过监测来判断出基
15、坑工程当前安全状态并作以预测,同时也能够为工程建设施工的顺利展开提供指导与保障,确保施工安全,带来一定的经济效益与社会效益。1.2 基坑变形监测项目、特点及其基本要求 1.2.1 基坑监测项目 1、根据建筑地基基础设计规范GB 5007-2002 按照地基基础设计等级将基坑工程划分为甲、乙两个级别,其所规定的检测项目如后表 1-2-1(a)所示。2、根据建筑基坑支护技术规程JGJ 120-99 按照基坑遭受损坏的后果程度将基坑工程的侧壁安全等级划分为一、二、三级,其所规定的监测项目如后表 1-2-1(b)所示。3、根据建筑基坑工程技术规范YB 9258-97 所规定的基坑工程现场监测项目如后表
16、 1-2-1(c)所示。-7-表 1-2-1(a)基坑监测项目(GB 5007-2002)基坑监测项目基坑设计等级 地下水位 立桩变形 锚杆拉力 桩墙内力 土压力 孔隙水压力 基坑底隆起 土体侧向变形 支撑 轴力 或变 形 支撑 结构 水平 位移 土方 分层 开挖 标高 监控范围内建(构)筑物垂直位移及地下管线变形 甲级 乙级 说明:为必测项目;宜测项目。表 1-2-1(b)基坑监测项目(JGJ 120-99)基坑侧壁安全等级 基坑监测项目 地下水位 立柱变形 锚杆拉力 桩墙内力 支撑轴力 支护结构水平位移 土体分层垂直位移 支护结构界面上的侧向压力 毗邻建(构)筑物及地下管线变形 一级 二级
17、 三级 说明:为应测项目;宜测项目;为可测项目。-8-表 1-2-1(c)基坑监测项目(JGJ 120-99)序 号 基坑工程现场监测项目 基坑工程安全等级 一 级 二 级 三 级 1 围护结构裂缝形变 2 围护结构水平位移 3 围护结构竖向位移 *4 围护结构应力应变 *5 边坡土体顶部水平位移 6 边坡土体顶部竖向位移 *7 墙背土体侧向压力 *8 墙背土体孔隙水压力 *9 基坑底部的回弹、隆起 *10 基坑周边地表沉降形变 *11 基坑周边地表裂缝形变 12 基坑周边地表超载情况 13 基坑周边建(构)筑物水平位移 *14 基坑周边建(构)筑物竖向位移 15 基坑周边建(构)筑物倾斜位移
18、 *16 基坑周边建(构)筑物裂缝形变 17 基坑周边重点设施的破损及形变 18 地下水位 *19 基坑漏水、渗水的情况 20 支撑及锚杆的应、轴力 *21 外界环境(包括温度、湿度、降水等)-9-1.2.2 基坑工程监测的特点 1、时效性 由于自然环境(包括降雨降雪等)情况与工程施工进程对基坑工程监测有着严重的影响,因此明确的时间性是基坑工程监测所必须具备的,换句话也就是说基坑工程需要专业测量人员配合施工技术人员随时随地不断开展监测工作,快速、全天候采集数据资料,同时当天所获取的监测数据资料必须及时进行分析与处理,因为一旦超过一定的时间范围,所得的数据资料也就失去了应有的存在价值,这样不只会
19、会造成不必要的人力资金浪费,更可能会带来工程安全隐患而引发更大的人身财产事故,因此绝对不能在监测工作过程中出现拖延现象。2、精度要求高 在基坑工程施工的各阶段当中,所要求的变形测量误差通常都是在毫米或是毫米以下小数位,因此基坑监测工作中所使用的常被规定为高精度的仪器设备。使用这样的仪器能够确保在基坑变形监测的过程当中得到精准的数据资料,同时也在得到基坑及其周围物体环境等产生微小变量的数据报告后,能够清楚地做出正确的工程进度预测,尽早的发现可能发生的危害及影响,调整设计参数等并作出相应的应对措施,使工程施工能够顺利开展。3、等精度重复观测 基坑施工阶段中变形监测的主要任务是观测围护结构与周围环境
20、的稳定程度,监测时并非要求测得绝对测量值,而仅仅要求测得出相对变化值即可。基坑施工监测正是由于具备这样的一个特点拥有了自身独特发展规律,基坑工程在监测时一定要由同一测量人员按照同一监测方案在相同的监测点上使用相同的测量仪器设备重复对基坑及其周遭环境的形变进行监测,这样才能保证在整个施工过程中达到等精度要求,以此获得正确的相对变化值。4、数据严密处理 想要从带有偶然误差的监测值中将微小的形变数据分离出来,就要求必须使用严密的数据处理方法。由于形变模型提前是不可预知的,因此需要专业人员细心鉴别,仔细筛选出基坑工程所需要的正确模型。同时,在得到变形数据资料后要分析解译出产生的原因并找出变形量预期产生
21、原因之间的关系,以更方便地为工程施工提供的参考并妥善利用管理这些资料。-10-5、紧密结合多种学科 一个优秀的基坑工程监测方案的设计离不开测量人员丰富的专业知识和经验,但是仅具备单方面的测量知识经验是远远不够的,还应当与其他它多种学科相互结合,例如需要掌握有关土木工程、建筑工程施工、地球物理学、工程地质学等。一名成功的工程测量者能够将这些学科融汇贯通,只有这样才能与其他工程技术人员默契配合,提高工程施工效率与质量。1.2.3 基坑变形监测的基本要求 1、为保证基坑工程施工能够有计划、有条理的顺利开展,基坑监测工作在进行前一定要预先制定出完整精细的监测方案。2、所监测的每一项数据资料必须是真实可
22、靠的原始记录,任何人不得擅自填涂篡改,且当天测得的数据一定要及时分析处理,不得有任何理由延误,否则不利于及时发现工程隐患而造成财产安全事故。3、在各结构中所埋设的监测元件应避免对基坑及周边结构的受力产生影响,且在回填土时应与该场地基坑土质尽量匹配一致。4、应全面综合地掌握监测结果且对重点监测项目预设安全报警值,以便一旦超过预警值范围能够及时采取措施处理,减少危害的发生。5、基坑在监测过程中应配有完整的监测数据记录表、报表、图表(包括曲线变化图等),同时在监测工作完成后将所获资料整理得出详细的监测报告。1.3 基坑变形监测常用的仪器原件 1、位移监测常用仪器元件(1)水准仪 可测量围护墙(坡)顶
23、与立柱的竖向位移、基坑周边设施建筑等的沉降位移以及确定分层沉降管、地下水位观测孔、支护墙测斜管的顶层标高。(2)经纬仪(已基本不常使用)(3)全站仪 因其全能化的测量系统,因此成为我国目前应用于基坑自动化监测中不可或缺的仪器-11-设备。(4)分层沉降仪 用于测量地层沉降与基坑底部回弹,目前应用较多的是电磁式沉降仪。(5)测斜仪 能够有效精确测量因基坑开挖引起的土体水平位移、支护结构水平位移以及地下室竖直墙面的水平位移。(6)倾斜仪 主要用于对毗邻建(构)筑物的倾斜测量。(7)测缝仪 主要用于在监测基坑开挖过程中毗邻建(构)筑物的开裂情况。(8)激光垂直仪 是应用最早的技术之一,其具有精度效率
24、高、作业条件好等多项优点。(9)其他先进仪器 如 GPS、光线系统等,由于这些仪器多数出产于国外,造价十分昂贵,考虑到工程条件与资金预算等问题,目前在我国的绝大多数建筑工程中还很少见。2、内力监测常用仪器元件(1)钢筋计(或称“钢筋应力计”)适合对基坑支护结构体的轴力等问题实时测量。(2)应变计 是一种用于监测结构物因承受荷载、温度变化而产生变形的监测传感器,现较长使用钢弦式应变计。3、压力监测常用仪器元件(1)土压力仪(或称“土压力盒”)(2)孔隙水压力计 4、水位监测常用仪器元件(1)水位管钻有小孔的塑料管,外包细纱布挡泥土(2)钢尺水位计或水位探测仪、钢尺-12-1.4 基坑变形监测的基
25、本知识 1.4.1 基坑监测中的误差 误差是量测技术中最重要的内容之一,它是衡量一门技术或一门学科是否成熟的重要标志,既涵盖了一系列的理论问题,又包括了大量的实际操作问题。对基坑进行监测时,主要有三方面的误差影响,即为:1、来自监测仪器方法的影响。无论是那种仪器、哪种方法,总会有自己的限制条件,当超出一定的范围或是使用操作不当,就会带来很大的影响,例如在利用全站仪按视准线法进行位移监测时会有对中误差、目标照准误差等。2、来自测量员自身的影响。因身体条件的不同每个测量者之间所能产生的影响大小就不同,例如视力水平的高低等。与此同时,测量者的专业水平与实际仪器操作能力的好坏对测量结果也会产生很大的影
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