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高层建筑深基坑支护工程变形监测研究
摘要:近些年,我国城镇化建设进程不断推进,高层建筑数量日渐增多,这对建筑质量与安全提出了较高要求,也正因此,使得深基坑支护技术逐步被广泛地应用到高层建筑工程施工建设中,但在实际施工建设过程中,由于多种因素影响,基坑容易发生变形问题,所以需要做好施工后的形变监测工作。对此,本文分析基坑变形问题,进一步明确了高层建筑深基坑支护工程变形监测目的,并提出了具体的监测方式方法,以期此次分析可以为相关工程提供参考与借鉴。
关键词:高层建筑;深基坑支护工程;基坑变形;目的;监测
引言:目前,深基坑支护技术已经广泛应用于各类工程建设中,突显出了一定成效。由于现代社会人们生产生活需求,很多建筑工程设计越发复杂,这对深基坑承担的载荷力需求也非常大,可从当前工程建设情况看,容易遇到地基土质不够稳定的现象,因此,必须进行深基坑支护处理,充分发挥该技术优势,用于防止开挖发生坍塌、变形情况,通过深基坑支护技术的作用,可以很好的提升地基土质强度,增强其承载力,进而更好的提升整个结构稳定性。因此,有必要深入探究深基坑支护变形问题,并做好监测工作,保证高层建筑整体稳定性。
一、基坑变形问题分析
(一)基坑底部变形
分析高层建筑深基坑开挖施工,不难发现,若是较浅的开挖,基坑底部经常会出现隆起现象,特别是中心位置是最易出现隆起区域。但若是基坑宽度较大,或者开挖深度较深,这种塑性隆起情况出现的几率更大,而后由中心位置向外发生塌陷,并在逐步对外中逐渐升高,上述情况只限于普通基坑形状。而对于长条形的基坑,并且宽度较窄,则基坑底部变形主要是中间大、四周小。
(二)墙体变形
对于墙体变形的情况展开分析,主要是因为在高层建筑深基坑支护时,基坑支撑结构不牢固,再加上开挖深度较小,这在后续施工过程中,非常容易发生墙体顶部位移现象,并且这种墙体变形情况,无关墙体柔性、刚性,此过程出现的墙体位移主要呈现三角形状。此外,还有一种情况是墙体水平变形,这种变形一般主要发生在支撑结构形成后,主要朝向基坑外侧出现的一定偏移,这种情况下产生的位移量通常不会产生较大变化。事实上,在高层建筑基坑开挖施工过程中,由于土体重量减轻,得到释放,所以导致墙体出现竖向形变,简单说,就是整个墙体出现上升情况,也正因此,才导致整个基坑稳定性、安全性受到影响。
(三)地面沉降
从当前高层建筑深基坑支护操作施工情况看,若是地基属于松软土质,而且墙体埋入土壤的深度不深,此种情况,当施工人员在深基坑开挖施工作业时,极易引发沉降情况。可若是地基土质比较硬,则位移位置则主要倾向地面,而非墙体。
(四)基坑损坏
基坑稳定性在很大程度上影响整体施工效果,因此,在高层建筑过程中,必须高度重视基坑是否稳定可靠。但从实际施工情况看,由于受到设计、人员疏忽,或者施工疏漏,都会直接影响其稳定性。综合来看基坑发生损坏现象,究其原因,可以总结为两个方面,其一,主要是因为缺乏足够的内支撑力,再加上放坡设计太过于陡峭,容易受到雨水侵蚀,进而直接降低土体强度、削弱刚性,情况严重的话会直接引发滑坡现象。其二,由于基坑围护墙缺乏足够的支撑力,所以造成挡土墙刚性不足,从而导致墙后地面出现变形情况。
二、加强高层建筑深基坑支护工程变形监测的目的
由上文对基坑变形问题的分析可知,在高层建筑深基坑支护工程施工过程中采取有效监测,主要目的就是通过现场监测提升建筑工程经济性、安全性,保证工程项目可以顺利进行。在实际施工过程中,相关人员必须全面考虑到支护结构顶部和周边实际发生变形的情况,而后再确定具体的测定范围、找出测量方法,并进行合理分析、研究,最终将测定的数据提交给相关管理部门,通过分析数据、结果,选择合适的施工方法,达到监测目的,保证整个工程建设可以合理、安全进行,同时,也为企业节省经济成本。
三、高层建筑深基坑支护工程变形监测具体实践
(一)明确监测对象及精度
对于监测对象的确定,需要结合工程基坑支护监测布置图,同时,还要综合考量高层建筑整体施工特点,此外,还要综合考量施工时支护结构、周围土体之间的作用情况,全面考虑后确定好具体的监测项目,如表1所示,在本次研究中,主要选定的监测项目包含了土体侧向位移、支护桩体侧向位移、基坑顶水平位移、地下水位,对应的量测位置、监测对象、仪器、量测精度如下表所示。
(二)监测时间及频率
在基坑开挖前,需要先测定好初始值,而后在开挖过程中,按照每三天一次的频率进行测定。如果工程需要,使得开挖急剧,或者发现变形情况开始加快,应当调整为每天测一到两次;如果为地下室施工,每七天观测一次;但对于施工过程中出现不正常变形,或者遇到雨季,可以坚持每天测一次,如果发生报警值,则需要进行加密监测,按照每天两次的频率监测。考虑到不同工程项目实际施工情况不同,所以,对应的测量次数、测量时间的确定,还应当结合相关管理单位要求、现场实际进度、测量反馈等各个方面的情况,进行合理调整
(三)监测项目报警值
(四)支护结构顶水平位移监测
应当合理埋设控制点以及观测点。在实际操作中,对于控制基准点的布设,应当选择视觉效果好,不容易被旁折光影响的位置。保证两点位置可以组合成一个边角控制网,而后再选定距离较远的一个固定目标当作定向、检查。对于控制基准点的制作,应当依照相关标准实施,首先,施工人员应当在混凝土地面上钻孔,保证深度可以达到100mm,并将12mm直径的钢筋埋在孔内,而后施工人员需要做好混凝土墩浇筑施工,保证墩的尺寸300mm x 300mm x 1200mm,与此同时,还要将加强钢筋加入到墩中间,并保证所有墩都加入对应的钢盖板,主要就是借助盖板的保护作用,避免发生破坏。除此之外,对于观测点的埋设,施工人员需要结合工程施工设计图纸具体要求进行布设,在埋设方法上可以参照基准点方式实施,但施工人员需要控制好混凝土墩的尺寸,按照200mm x 200mm x 200mm的规格设置。
对于监测方法的选择,可以选用极坐标法进行水平位移监测,对应的角度则主要运用方向法进行观测,其中观测2测同,距离观测1测同,对应的测量站点主要分布在基准点上。而如何检查工作基点是否稳定,建议运用前方交会、导线测量、后方交会方法监测。除此之外,对于极坐标法的外业监测,可以使用全站仪TOPCON 102N进行监测,该仪器可以很好的完成野外采集工作。监测到的数据信息会上传到监测系统中,系统会自动调整、纠正、平差计算,最终得出监测报表、变形过程线图、变形速率及变形预报图。
(五)测斜监测方法
在测斜监测过程中,首要任务就是预埋好测斜管,一般情况下,对于围护桩、连续墙已经完成的情况和土层中钻孔测斜选用钻孔埋设方法。在实际施工过程中,需要先在围护桩上进行钻孔,要注意控制好孔径,应当稍微大于测斜管外径,以70mm外径测斜管为例,保证钻孔内径110mm最为适宜,与此同时,孔的深度应当大于基坑深度。做好基础准备后,施工人员可以将地面连接好的测斜管插入孔内,对于二者之间的空隙,可以选择细砂、水泥与膨润土拌和的灰浆进行填补,最后要保证调正方向,确保管内一对测斜槽与测量面保持垂直状态。完成上述操作后,需要及时盖上顶盖,主要目的就是确保测斜管内平直、干净、通畅,而对于管顶高出地面lOcm-5Ocm的钻孔与测斜管之间的回填,建议使用中粗砂,在实际施工作业过程中,施工人员应当做好防护措施,防止塞孔,从而造成填料无法下降的情况。需要注意的是,在回填过程中应当注意灌水间隔,确保检查合格后,再继续回填。除此之外,埋设时间应在基坑开挖或降水前完成,主要目的就是确保测斜管和墙体、桩体、土体变形进度一致,在实际操作过程中,应当在提前两周做好准备工作,明确具体的保护措施。
而采用的测斜测量方法,主要分为正测、反测,监测人员在观测过程中,应当按照先正测后反测的顺序进行。在具体操作时,需要将测斜仪探头放至测斜管底部,自下而上的顺序,按照O.5m的距离测一次数值,这时便可得到0.5m的偏斜量。测斜观测时,针对每O.5m标记的位置,必须要控制好相同的位置,同时,监测人员在读取数值时,应当确保在电压值稳定状态读取。
(六)基坑外地下水位监测
针对水位孔的埋设,施工人员必须结合施工设计图纸的要求,与上述方法相同,在开展水位监测过程中,也需要进行钻孔,这就需要根据设计好的点位,完成相应的钻孔施工,而后再使用pvc管护壁,用水位计定期测量孔内水位高程,如图1所示。
结论:
综上所述,在高层建筑深基坑支护施工过程中,为保证整体施工质量、安全,相关人员必须高度重视高层建筑深基坑支护工程变形监测,在具体施工过程中,应当严格开展施工监测,确保施工组织严谨性,保证基坑开挖过程中其本身的稳定性和安全性,从而更好地确保工程顺利实施。
参考文献
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