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摘要:随着我国市场经济的飞速发展,国内的建筑物数量也越来越多,越来越多的深基坑工程涌现出来,为了确保建筑的整体质量,要切实保障基坑的施工质量,要做到这一点,就需要做好基坑的监测和防护工作。本文分析了基坑的监测内容及方法,并探讨了基坑防护施工,以期为相关单位和个人提供一定的参考。
关键词:基坑;监测工作;探讨
引言
深基坑工程是指包括基坑开挖、降水和支护结构设计、施工与监测在内的总称。20多年来,由于高层建筑、地下空间的发展,深基坑工程的规模之大、深度之深,成为岩土工程中事故最为频繁,给岩土工程界提出了许多技术难题。因此也是岩土工程中发展最为活跃的领域之一,成为岩土工程的技术热点和难点。
1基坑工程监测的概述
1.1基坑工程的特点
基坑工程的特点有如下几点:建筑趋向高层化,基坑向大深度方向发展;基坑开挖面积大,长度与宽度有的达到数百米,工程规模日益增大,给支撑系统带来较大难度;在软弱的土层中,基坑开挖会产生较大的位移和沉降,对周围建筑物、市政设施和地下管线造成影响,因此对深基坑稳定和位移控制的要求很严;深基坑施工工期长、场地狭窄,降雨、重物堆放等对基坑稳定性不利,基坑工程施工条件差;在相邻场地的施工中,打桩、降水、挖土及基础浇筑混凝土等工序会相互制约与影响,增加协调工作的难度;岩土性质千变万化,地质埋藏条件和水文地质条件的复杂和不均匀性,造成勘察所得的数据离散性很大,难以代表土层的总体情况,并且精度较低,给深基坑的设计和施工增加了难度;深基坑工程施工周期长,从开挖到完成地面以下的全部隐蔽工程,常需要经历多次降雨、周边堆载、振动、施工不当等许多不利条件,其安全度的随机性较大,事故的发生往往具有突发性。
1.2基坑工程监测的内涵
由于设计理论和计算方法还不够完善,勘察、施工中不确定因素多,管理不到位,近年来基坑工程安全事故频发,已成为建设工程危险性较大的分部分项工程之一。保证工程安全顺利地进行,在基坑开挖及结构构筑期间开展严密的施工监测是很有必要的。从某种意义上施工监测也可以说是一次1:1的岩土工程原型试验,所取得的数据是基坑支护结构和周围地层在施工过程中的真实反映,是各种复杂因素影响下的综合体现。深基坑工程监测是在基坑开挖过程全过程、动态地对基坑的围护结构、支撑体系、坑内外水土情况进行实时监测,以指导后续基坑开挖,因此通常被称为信息化施工。信息化施工指在对深基坑支护工程进行认真监测并获得准确的数据之后,对所得数据进行定量的分析与评价,及时进行险情预报,提出合理化措施与建议,并进一步检验加固处理后的效果,直至问题解决。因此监测工作的重要性是不言而喻的,建设单位要通过一定的措施和手段对工程监测进行控制和管理。
2基坑监测内容
2.1坑顶水平位移监测
由于基坑的开挖,支护系统的位移将是引起周围地层、道路及建筑物位移的主要反映,掌握其位移变化量与基坑开挖深度的关系尤为重要。基坑围护桩水平位移点布设在坑顶上,基本布置在各长短边的端点及中点上,且监测点的间距小于20m。监测点埋设步骤为:基坑分段开挖,在开挖处的冠梁浇筑混凝土后,根据布点图找出对应桩号,采用冲击钻在对应桩号处冠梁上成孔;监测点采用统一规格的18mm×200mm钢质监测点,用钢锤打入孔中;在监测点处标示监测点号,并明示“请勿碰动”。监测点根据现场施工进度分批布设,注意加强保护和对施工人员进行宣传教育。如果监测点被破坏或松动,及时进行处理,并在监测报告中说明。同时位移监测点可以作为沉降监测点使用。
2.2周边地表、建筑物沉降
在基坑周围地表、建筑物布设沉降监测点,基坑周边道路的观测点采用钢筋制作的沉降监测点直接打入地面,深度应大于180mm。建筑物沉降监测点布设在建筑物的大转角处,镶嵌到主体结构上。施工过程中在裂缝较多处加密,可根据实际情况进行适当的调整。
2.3土钉内力监测
土钉内力监测的目的是掌握锚杆或土钉内力的变化,确认其工作性能。由于钢筋束内每根钢筋的初始拉紧程度不一样,所受的拉力与初始拉紧程度关系很大。采用专用测力计、应力计或应变计应在锚杆或土钉预应力施加前安装并取得初始值。根据质量要求,土钉锚固体未达到足够强度不得进行下一层土方的开挖,为此一般应保证锚固体有3d的养护时间后才允许下一层土方开挖。取下一层土方开挖前连续2d获得的稳定测试数据的平均值作为其初始值。钢筋应力计安装时,施工单位应积极配合,保证钢筋应力计不被破坏,并安装到合适的位置。
2.4裂缝监测
裂缝监测的内容包括周边原有建筑物裂缝监测及基坑周边地表裂缝监测。具体项目包括:裂缝的位置、走向、长度、宽度及变化程度。裂缝监测数量根据需要确定主要或变化较大的裂缝应进行监测。裂缝测量次数根据工程实际情况而定。
3基坑监测方法
3.1声测法
物体中局域源快速释放能量产生瞬态弹性波的现象称为声发射。通过对应力波的接收并转化成图像,可以判断基坑的变形情况及稳定性。
3.2电测法
电测法为应力测试方法中的一种,主要采用电阻应变片,测量应力前,先将电阻应变片用特殊的胶合剂黏贴在欲测的应变部位,通过电阻应变仪,就可测得相应应变。利用胡克定律或其他理论公式,就可求得应力值。
3.3光测法
光测法是应用光学的基本原理,结合力学的理论,通过数学工具的推演,以实验为手段去研究结构物中的位移、应变和应力等力学量的一门学科。主要利用光杠杆原理、光波干涉原理、激光多普勒效应等测量振动量的方法,可以对基坑围护构件的位移、应变和应力进行观测。现在光弹性法、光纤传感技术和数字图像处理技术等,以光弹性法应用较为普遍。光纤传感和图像处理是近几年发展迅速的基坑监测方法。
4基坑监测工作管理的重要性
4.1基坑监测管理相关技术标准的规定
有关基坑工程监测的相关技术要求,散见于多个国家标准和行业及地方标准的部分条文中,虽没有系统、一致的规定,但从各自不同的侧面,对建筑基坑工程监测提出了要求。相关文献规定:开挖深度大于等于5m或开挖深度小于5m但现场地质情况和周围环境较复杂的基坑工程以及其他需要监测的基坑工程应实施基坑工程监测。这是对实施监测的建筑基坑工程范围的界定,是强制性的条文。
4.2基坑工程监测管理的主要内容
基坑工程监测既要保证基坑的安全,也要保证周边环境中的市政、公用、供电、通讯及人防、文物等的安全与正常使用,涉及建设、设计、监理、施工以及周边有关单位等各方利益,建设单位是建设项目的第一责任主体,因此应由建设单位委托具备资质的监测单位实施基坑工程第三方监测。基坑工程监测对技术人员的专业水平要求较高。要求监测数据分析人员要有岩土工程、结构工程、工程测量等方面的综合知识和较为丰富的工程实践经验。为了保证监测质量,国内外在监测管理方面开始走专业化道路,实践证明,专业化有力地促进了监测工作和监测技术的健康发展。监测单位应具备承担基坑工程监测任务的相应设备、仪器及其他测试条件,有经过专门培训的监测人员以及经验丰富的数据分析人员,有必要的监测程序和审核制度等工作制度及其他管理制度。
结语
随着土地资源的日益紧张和城市化规模的日益加大,城市中建筑物的高度不断增加,相应基坑深度也越来越深。基坑监测和防护是基坑开挖过程中的关键环节,在保障基坑施工安全发挥着不可替代的积极作用,因此,有必要加强对基坑监测及防护的研究力度,切实保障建筑工程的整体质量。
参考文献:
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