大型深基坑施工内控集约化监测点布设研究

作者:黄晓程 余地华 邓昌福 黄心颖 张松波
单位:湖北中建三局建筑工程技术有限责任公司 中建三局集团有限公司工程总承包公司
摘要:依托两个深大基坑工程,统计分析监测曲线规律,得出了一些集约化监测点布设的简单结论:外围土体沉降监测点可于离基坑一定距离处加强布设,而外围土体水平位移监测点则需尽量于靠近基坑侧壁处加强布设;因竖向支护受力特点,可增大开挖范围及以下一定深度内的测点密度,减小底部区段测点密度;对于土体测斜与沉降、竖向支护测斜与内力,应于基坑中部的边桁架跨中、基坑阳角、悬臂非强撑等区段增大布设密度;对于水平支撑内力监测,应于角撑(特别是存在阳角的角撑)、跨中对顶撑等部位增大测点布设密度。
关键词:深基坑施工安全集约化监测测斜沉降内力
作者简介:黄晓程,硕士研究生,工程师,E-mail:385202649@qq.com。
基金:中建三局科技研发课题:深基坑智能化监测技术研发应用(CSCEC3Z-2019-01)。 -页码-:41-44

0 引言

   深大基坑安全性控制一直是基坑工程施工的重点工作内容。现阶段,大型深基坑工程施工过程中,基坑监测除常规第三方监测外,针对重点基坑工程、特殊基坑工程、复杂地质条件基坑工程,工程总承包方在第三方监测外,也开始设置少量的项目施工监测内控点,实现了减少监测点布设的同时不降低对基坑安全的监控,从而实现了集约化监测的效果。集约化监测多采用人工监测,但已有工程开始实施智能化自动采集监测。此类监测区别于常规第三方监测,其监测点布设更具有内控的目的性、针对性、集约性,即此类监测往往采用尽量少的监测点与成本投入,希望更好地反映整个基坑以及重点监控项的变化规律。

   本文依托两个不同类型重点基坑项目的监测数据分析,对深基坑工程施工内控集约化监测点布设进行研究,希望能对一些大型基坑项目的施工内控集约化监测提供经验借鉴。

   鉴于文章篇幅,本文对基坑外围土体水平位移与沉降、竖向支护体系水平位移与深层测斜、竖向支护体系内力、水平支撑内力等主要监测项进行集约化监测点布设规律研究。

1 工程概况

   本文以我司设计施工或总承包施工的武汉地区天悦星晨、凯德广场基坑工程为依托,统计并分析监测数据,研究集约化监测点布设规律。

   天悦星晨深基坑工程开挖面积约8 714m [2],周长423.7m,基坑普挖深度22.5m,局部挖深27.1m。基坑总体支护方案为落底式超深地下连续墙(两墙合一)结合坑内竖向4道混凝土支撑,如图1所示。

图1 天悦星晨基坑

   图1 天悦星晨基坑 

    

   凯德广场基坑工程开挖深度为14.4~17.1m,开挖面积65 000m [2],采用双排桩结合坑内留土的中心岛支护形式,基坑四角采用桩撑支护结构,如图2所示。

图2 凯德广场基坑

   图2 凯德广场基坑  

    

2 外围土体水平位移与沉降集约化监测点布设研究

   基坑开挖至坑底时,不同基坑区段的外围土体水平位移与沉降的最终监测曲线如图3~6所示,曲线选取了坑外一定距离内的监测点数据,分析上述曲线可以得出以下规律。

   1)外围土体沉降随着与基坑距离的增大,沉降先增大后减小,沉降最大点不在基坑侧壁处,而在基坑外一定距离处,在上述两基坑中,都在约5~25m范围,且沉降量大的基坑区段,其沉降最大点离基坑的距离也较远。

   2)外围土体水平位移随着与基坑距离的增大不断减小,位移最大点为基坑侧壁。

图3 天悦星晨外围土体沉降监测曲线

   图3 天悦星晨外围土体沉降监测曲线  

    

图4 凯德广场外围土体沉降监测曲线

   图4 凯德广场外围土体沉降监测曲线  

    

图5 天悦星晨外围土体水平位移监测曲线

   图5 天悦星晨外围土体水平位移监测曲线   

    

图6 凯德广场外围土体水平位移监测曲线

   图6 凯德广场外围土体水平位移监测曲线  

    

   3)支护薄弱段、基坑长边的边桁架跨中、基坑阳角、悬臂非强撑等部位的位移与沉降,明显大于角撑及对顶撑等强撑区段。

   4)通过上述两项监测及数据规律分析,对于外围土体沉降的施工内控监测点,集约化布设为在距离基坑一定距离附近加强监测密度,在基坑侧壁及离基坑较远处可适当降低监测密度;对于外围土体水平位移,则尽量靠近基坑侧壁;对于布设区段,尽量加强对基坑长边的边桁架跨中、阳角、悬臂的监测密度,对于非强撑区段,可适当减少角撑、对顶撑等区段的监测点布设。

3 竖向支护深层水平位移集约化监测点布设研究

   基坑开挖至坑底时,不同基坑区段的地下连续墙与支护桩竖向支护体系的测斜监测曲线如图7,8所示,分析上述曲线可以得出以下规律。

   1)基坑竖向支护体系的深层测斜位移,在有内支撑区段,最大位移在顶端以下一定距离,而非在顶端,如天悦星晨所有区段监测曲线和凯德广场角撑区段;而凯德广场的无内支撑悬臂区段,支护最大位移在顶端。

图7 天悦星晨不同区段地下连续墙测斜监测曲线

   图7 天悦星晨不同区段地下连续墙测斜监测曲线  

    

图8 凯德广场不同区段支护桩测斜监测曲线

   图8 凯德广场不同区段支护桩测斜监测曲线  

    

   2)天悦星晨基坑开挖深度22.5m,竖向支护有位移区段为37m以上;凯德广场基坑开挖深度14.4~17.1m,竖向支护有位移区段为25m以上。并非全竖向支护都存在水平位移。

   3)从上述两项目基坑测斜曲线可以看出测斜位移大小如下:(1)天悦基坑阳角区段>基坑侧边跨中>基坑侧边跨中对顶撑区段>转角角撑区段;(2)凯德基坑角撑区段>角撑与悬臂双排桩过渡区段>悬臂桩区段。

   4)通过上述分析,作为项目内控监测点,对于竖向支护测斜,集约化的监测点布设为:测点趋向于布设于基坑侧边跨中、悬臂段、阳角等位置,减少角撑区域布设;可根据前期设计计算提高测斜最底部埋设位置,未必一定要全桩布设测斜管,应加密开挖深度全段及开挖面以下一定深度内测点密度,减小零应力与位移段测点密度。

4 竖向支护体系内力集约化监测点布设研究

   通过埋设于地下连续墙与支护桩钢筋笼中的应力计监测竖向支护内力,其中受压为负、受拉为正。常规竖向支护,会在同一截面内外两侧对称埋设钢筋计,本次为便于对比,统一选择基坑外侧面进行统计分析,监测结果如图9,10所示。通过分析上述曲线,可以得出以下结论。

   1)竖向支护体系在基坑开挖的上部段,总体为外侧面受拉,内侧面受压;开挖面以下总体为内侧受压,外侧收拉;竖向支护最底部区段,存在较长段的非受力段。

   2)从上述两项目基坑内力监测曲线可以看出测斜位移:(1)天悦基坑阳角区段>基坑侧边跨中>基坑侧边跨中对顶撑区段>转角角撑区段;(2)凯德基坑角撑区段>角撑与悬臂双排桩过渡区段>留土悬臂桩区段。

图9 天悦星晨不同区段地下连续墙基坑外侧面钢筋轴力监测曲线

   图9 天悦星晨不同区段地下连续墙基坑外侧面钢筋轴力监测曲线

    

图1 0 凯德广场不同区段支护桩基坑外侧面钢筋轴力监测曲线

   图1 0 凯德广场不同区段支护桩基坑外侧面钢筋轴力监测曲线 

    

   3)通过上述分析,作为项目内控监测点,对于竖向支护内力监测,集约化的监测点布设为:测点趋向于布设于基坑侧边的边桁架跨中、悬臂段、阳角等位置,减少角撑区域布设;可根据前期设计计算提高测斜最底部埋设位置,未必一定要全桩布设钢筋计,可加密开挖面以上、开挖面上下的布设密度,减小支护底部布设密度。

5 水平支撑内力集约化监测点布设研究

   因凯德广场基坑工程为中心岛法设计施工,除角撑外,为悬臂双排桩留土,内支撑较少,所以内支撑集约化布设研究以天悦星晨基坑工程为例,并取第1道内支撑不同位置支撑轴力进行统计研究,如图11所示。

图1 1 天悦星晨不同位置内支撑轴力监测曲线

   图1 1 天悦星晨不同位置内支撑轴力监测曲线 

    

   通过分析图11可以得出以下结论。

   1)第1道内支撑轴力变化主要集中于第1道支撑至第2道支撑间的土方开挖期间,后期有波动,但整体幅度不大。

   2)支撑轴力整体为:基坑阳角处角撑>对顶撑>转角角撑>中部对顶撑处角撑>边桁架>连杆。

   3)作为项目内控监测点,对于水平支撑内力监测,集约化的监测点布设为:测点趋向于布设于基坑角撑、特别是存在阳角与异型部位的角撑,其次为跨中对顶撑。

6 结语

   本文结合2个特色的深大基坑项目,分类统计其监测数据,分析对比监测曲线规律,得出如下的一些简单结论,为大型基坑工程施工安全管控中集约化的内控监测点布设提供经验借鉴。

   1)外围土体沉降内控监测点,可在距离基坑一定距离处加强布设,而在基坑侧壁及离基坑较远处可考虑减少监测密度;对于外围土水平位移内控监测点,则尽量靠近基坑侧壁布设。

   2)因竖向支护底部存在较长区段的零位移与零内力区段,竖向支护深层位移监测、内力监测可根据前期设计计算加强对变形较大范围内的监测密度,可考虑不在深度范围内布设监测点,应加密开挖范围及开挖面以下一定深度内测点密度,减小底部零应力与零位移段测点密度。

   3)坑外土体测斜与沉降、竖向支护测斜与内力,应加强对基坑长边的边桁架跨中、阳角、悬臂非强撑等区段布控监测,减小角撑、对顶撑等区段的监测点布设密度。

   4)对于水平支撑内力监测,集约化的监测点布设为:测点趋向于布设于基坑角撑、特别是存在阳角与异型部位的角撑,其次为跨中对顶撑。

    

参考文献[1] 济南大学,莱西市建筑总公司,山东省工程建设标准造价协会.建筑基坑工程监测技术规范:GB 50497—2009[S].北京:中国建筑工业出版社,2009.
[2] 苏景中.武汉地区深基坑工程理论与实践[M].武汉:武汉工业大学出版社,1995.
[3]张勇,赵云云.基坑降水引起地面沉降的实时预测[J].岩土力学,2008,29(6):1593-1596.
[4]施成华,彭立敏.基坑开挖及降水引起的地表沉降预测[J].土木工程学报,2006,39(5):117-121.
[5]金小荣,俞建林,祝哨晨,等.基坑降水引起周围土体沉降性状分析[J].岩土力学,2005,26(10):54-60.
[6]聂庆科,胡建敏,吴刚.深基坑双排桩支护结构上的变形和土压力研究[J].岩土力学,2008,29(11):3089-3094.
[7]章荣军,郑俊杰,丁烈云,等.基坑降水开挖对邻近群桩的影响及控制对策[J].华中科技大学学报(自然科学版),2011(7):113-117.
[8]唐翠萍.软土地基基坑开挖降水时引起的周围地基的沉降分析[D].上海:上海交通大学,2007.
Research on Layout of Internal Control Intensive Monitoring Points for Large Deep Foundation Excavation Construction
HUANG Xiaocheng YU Dihua DENG Changfu HUANG Xinying ZHANG Songbo
(Hubei Building Construction Technology Co.,Ltd.of CCTEB Group Co.,Ltd. General Construction Company of CCTEB Group Co.,Ltd.)
Abstract: Based on two deep and large foundation excavation engineering,this paper statistically analyzes the curve of monitoring and draws a simple conclusion about the layout of some intensive monitoring points. The settlement point of the surrounding soil can be arranged at a certain distance from the foundation excavation,and the horizontal displacement point of the surrounding soil should be as close as possible to the sidewall of the foundation excavation. Due to the characteristics of the vertical support,the density of the measuring point within a certain depth and the following depth can be encrypted,and the density of the measuring point in the bottom section can be reduced. Soil inclination and settlement,vertical support inclination and internal force shall be arranged as far as possible in the middle truss span of the foundation excavation,the corner of the foundation excavation,the non-strength of the cantilever.The horizontal support internal force measuring point tends to be arranged on the gusset,especially the gusset with the positive angle,the mid-span to the top support and the like.
Keywords: deep foundation excavation; construction safety; intensification; monitoring; inclinometer; settlement; internal force
585 0 0
文字:     A-     A+     默认 取消