建筑设计_论文发表:探讨深基坑支护工程的监测__墨水学术,论文发

所属栏目：建筑设计论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:732

副标题#e#摘要：本文对深基坑支护工程的监测措施进行探讨，可供同行技术交流。
　　关键词：深基坑；支护结构；监测
　　0前言
　　随着城市建设的发展,高层建筑建设项目已愈来愈多。相应地,产生了大量的深基坑工程,且规模和深度亦在不断加大。由于城市施工现场的限制,基坑施工往往不可能采用大放坡开挖施工,而是采用挡土支护下垂直开挖施工。影响基坑支护结构变形的因素很多,目前还不能根据理论模型准确地计算其变形,因此,对基坑支护工程进行变形监测显得十分必要。只有及时提供准确的变形监测数据,才能保证设计人员正确地进行综合分析和修改施工方案,确保施工的安全和质量。
　　1定义
　　基坑监测是指在施工及使用期限内，对建筑基坑及周边环境实施的检查、监控工作。基坑监测主要包括：支护结构、相关自然环境、施工工况、地下水状况、基坑底部及周围土体、周围建（构）筑物、周围地下管线及地下设施、周围重要的道路、其他应监测的对象。建筑基坑工程监测应综合考虑基坑工程设计方案、建设场地的工程地质和水文地质条件、周边环境条件、施工方案等因素，制定合理的监测方案，精心组织和实施监测。
　　深基坑的支护，不仅要保证基坑内能正常安全作业，而且要防止基底及坑外土体移动，保证基坑附近建筑物、道路、管线的正常运行。支护结构的型式应结合工程特点、施工条件确定。基坑支护结构主要分为四大类：悬臂式支护结构、混合式支护结构、重力式挡土墙结构、拱圈式支护结构。当基坑开挖深度较大且边坡变形要求较高时，应对悬臂式支护结构增加支撑，从而形成混合式支护结构。支撑形式可采用内支撑形式或锚杆拉接。
　　2支护结构的选型
　　支护结构的选型，涉及技术因素和经济因素，要从满足施工要求、减少对周围的不利影响、施工方便、工期短、经济效益好等几方面，经过慎重的技术经济比较后加以确定，而且支护结构选型要与地下水位降低、挖土方案等配套研究确定。
　　支护结构包括挡墙和支撑（土锚）两部分。常用的支撑型式有对撑、角撑、圆形支撑和拱形支撑等。
　　对撑即沿基坑的纵、横两个方向用杆件支撑挡墙，如基坑尺寸大，还需设中间立柱，避免支撑杆件过长，易失稳。中间立柱需埋入坑底一定深度，保证其在承受荷载后不下沉和倾斜，并保证支撑体系在一个平面上，有较大的刚度。中间立柱选型要考虑便于拆除和不妨碍底板钢筋的穿筋。
　　角撑多用于方形或接近方形的基坑，仅于基坑的四个角处设斜置的角撑，以承受围檩传来的荷载。如并排设两道或多道角撑时，其间应以腹杆加以联系，组成桁架式角撑，增强稳定性。角撑下亦应设立柱，以保证其成一平面，不至于下沉。
　　圆形支撑和拱形支撑用于圆形、方形或接近方形的基坑，这种支撑主要承受压力，因而较节约，我国已有成功应用的经验，这种支撑多为钢筋砼的。
　　在支撑体系中。围檩的强度和刚度对保证支护结构的安全亦十分重要。
　　3支护结构的计算内容及受力分析
　　支护结构可分为两类，即非重力式支护结构（亦称柔性支护结构）和重力式支护结构。深层搅拌水泥土桩挡墙和旋喷桩帷幕墙属于重力式支护结构；钻孔灌注桩挡墙属非重力式支护结构。
　　非重力式支护结构和重力式支护结构的破坏形式不同，其计算内容亦不一样。
　　非重力式支护结构的破坏包括强度破坏和稳定性破坏。强度破坏包括：
　　(1)拉锚破坏或支撑压曲
　　过多的增加了地面荷载引起的附加荷载，或土压力过大、计算有误，引起拉杆断裂，或锚固部分失效、腰梁（围檩）破坏，或内部支撑断面过小受压失稳。为此需计算拉锚承受的拉力或支撑荷载，正确选择其截面或锚固体。
　　(2)支护墙底部走动
　　当支护墙底部入土深度不够，或由于挖土超深、水的冲刷等原因都可能产生这种破坏。为此需正确计算支护结构的入土深度。#p#副标题#e#
　　(3)支护墙的平面变形过大或弯曲破坏
　　支护墙的截面过小、对土压力估算不准确、墙后无意地增加大量地面荷载或挖土超深等都可能引起这种破坏。为此需正确计算其承受的最大弯矩值，以此验算支护墙的截面。
　　平面变形过大会引起墙后地面过大的沉降，亦会给周围附近的建（构）筑物、道路、管线等造成损害，在城市中心建（构）筑物和公共设施密集地区施工，这方面的控制十分重要，有时支护结构的截面即由它控制。
　　非重力式支护结构的稳定性破坏包括：
　　1)墙后土体整体滑动失稳
　　如拉锚的长度不够，软粘土发生圆弧滑动，会引起支护结构的整体失稳。为此需验算是否可能产生这种整体失稳。
　　2)坑底隆起
　　在软粘土地区，当地下水位较高、坑深很大时，挖土后在水头差产生的动水压力作用下，地下水会绕过支护墙连同砂土一同涌入基坑。为此需要时要进行验算，以保证支护结构不会失稳。
　　重力式支护结构的破坏亦包括强度破坏和稳定性破坏两方面。其强度破坏只有水泥土抗剪强度不足，产生剪切破坏，为此需验算最大剪应力处的墙身应力。其稳定性破坏包括：
　　1)倾覆
　　水泥土挡墙如截面、重量不够大，在墙后推力作用下，会产生整体倾覆失稳。为此需进行抗倾覆验算。
　　2)滑移
　　如水泥土挡墙与土间产生的抗滑力不足以抵抗墙后的推力时，挡墙会产生整体滑动，使挡墙失效。为此需进行抗滑移稳定性验算。
　　3)土体整体滑动失稳
　　其破坏情况与验算方法与非重力式支护结构相似。
　　4)坑底隆起
　　其破坏情况与验算方法同非重力式支护结构。
　　5)管涌
　　其发生情况与验算方法同非重力式支护结构。
　　4深基坑支护工程的监测
　　深基坑支护工程的监测工作应根据设计要求和场地情况事先制定方案。监测方案应具备下列基本内容：
　　监测项目及其监测方法与精度要求；
　　各监测项目的实施细则，包括仪器设备、观测周期、工序管理和记录制度等；
　　信息反馈体系。
　　监测内容包括下列三个方面：
　　变形监测；
　　应力、应变监测；
　　地下水动态监测。
　　在建筑密集的城区开挖深基坑，其四邻建筑物的变形的观测是必不可少的。基坑影响范围随其开挖深度的增加而增大，一般从基坑边缘30～50M范围内的建（构）筑物应是监测的主要考虑目标。至于监测对象，则须视建（构）筑物的重要性及其可能受影响的程度恰当确定。监测要求如下：
　　1)观测内容包括沉降、水平位移与倾斜
　　2)因变形产生裂缝时监测裂缝的变化
　　3)降水及开挖阶段应重点进行观测
　　对土体和支护结构的沉降观测可按以下要求进行：
　　1)在基坑周边按一定间距布置观测点，数量不少于6个，采用精密水准仪按有关规范要求进行观测。
　　2)观测基准点要求稳固，应设在开挖和降水影响范围以外，数量不得少于2个。
　　3)观测精度分二等、三等两种。二等水准闭合差应少于±0.5（mm（n为观测点数），三等水准测量的闭合差应少于±1.0（mm）。
　　4)工程由特殊要求时，应按相应要求进行观测。
　　5)沉降观测资料整理：
　　深层土体内部的位移可利用钻孔测斜仪进行观测。具体作法是先设置所需数量的钻孔将专用柔性测斜管垂直埋设于上层中，定期量测不同深度处的土体位移，绘制不同时间不同标高（深度）处的位移曲线。
　　支护桩的水平位移可通过埋设于桩体内的测斜管进行观测，观测点间距为0.5～1.0m。并应进行相应资料整理。
　　5深基坑开挖地下水处理
　　在地下水位较高的地区开挖深基坑时，土的含水率被切断，地下水会不断地渗入到深基坑内。位提供地下工程作业条件，防止与地下水有关的涌砂、边坡失稳及地面变形、地基承载力下降等造成的危害，必须对地下水进行处理。
　　(1)地下水处理方法
　　深基坑工程中地#p#副标题#e#下水的处理方法，应根据基坑开挖深度、周遍环境及场地地质水文条件而选取的300×400集水井。
　　(2)降水方案的选择与设计
　　深基坑工程地下水处理方案的选择与设计，应满足以下三项原则：
　　1)保证深基坑在开挖期间能获得干燥的作业空间
　　2)保证深基坑边坡的稳定和底板的稳定
　　3)保证临近深基坑的建（构）筑物及地下管线的正常使用。
　　为达到上述要求，地下水处理设计中，必须包括变形观测设计，信息施工制度，信息反馈处理程序以及应急应变措施。
　　(3)降水的要求
　　1)当基坑底面深入到含水层时，将基坑范围内的地下水位降低到基坑底面以下，保持基坑干燥
　　2)当基坑底面下有一定厚度的隔水层时，将承压水将低一定高度，以减少承压水头压力，防止产生突涌。
　　6深基坑支护工程的维护与常见问题的处理
　　深基坑开挖后，土体与地下水的自然平衡状态回发生巨大的变化，对环境或多或少造成不可避免的影响，基坑自身的稳定程度则回随着暴露时间的延长而降低。因此应做好整个地下工程的计划安排，尽量缩短工期，减少暴露时间，及早回填。
　　必须重视科学管理、文明施工，土方开挖及地下结构施工时，不得碰撞损伤支护结构及将排水设施和观测标志、测量元件等。土方随挖随运，不得随意对置于基坑周边。施工用了必须放置于坑边的应均匀堆放，不得超过规定的荷载值。施工机械的行驶路线和停放位置于坑边应保持一定的安全距离。
　　应做好基坑周边地表水的排泄和地下水的疏导，防止水对坑壁的冲刷、浸润。雨季可采取一定措施将坡面覆盖。
　　当基坑支护情况恶化时，应果断地采取加固措施。加固地方法有撑、拉、压、灌、堵、减等，以增加被动区压力，减少主动区荷载为原则。
　　当支护结构变形过大，明显倾斜时，可再坑底与坑壁之间加设斜撑。如基坑外缘有足够空间，可设置拉锚，因拉锚不占用坑内空间，故较坑内支撑有利。
　　如发现边坡土严重变形，坑顶有连续裂缝且变形有加速趋势，则应视为整体滑移失稳地前兆，应立即采取紧急处理措施。可用土包或其它材料反压坡脚，同时应尽可能在坡顶削载或削坡，保持稳定之后再作妥善处理。
　　当坑壁漏水流砂时，可用黏土或水泥土阻塞夯实再加混凝土封砌。情况严重时应灌注速凝浆液，阻止水土流失。
　　当基坑周边建（构）筑物严重开裂、倾斜以至成为危房时，应立即补强、加固或拆除，以确保人身和施工安全。