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岩土工程中深基坑监测技术的应用探究
摘要:为了满足人类多种多样的需求,我国对城市的空间进行利用,为了解决交通拥堵的问题,我们建造了立交桥,挖通了地下通道,数量也日益增多。底下的深基坑工程开挖的规模大,涉及到的学科领域也多,受到环境因素的影响大,所以在进行岩土深基坑工程的施工过程中,危险也时有发生。本文中基坑工程的定义是较繁杂的一种动态工程,包括工程工艺、时间与空间的效应、强度及形态变化等多方面的问题,正确的运用岩土监测技术可以使基坑变得很安全,而且还可以合理地指挥施工工作,还能够节约本金。利用工程中的真实案例解释这项重要技术于深基坑开挖工程中的实施方法,给其他相似的工程做铺垫。
关键词:深基坑;基坑支护;岩土监测
深基坑工程在施工前需要对地质进行预测和分析,保证预测的精准度。由于深基坑工程的环境因素较为复杂和基于对环境的保护要求,对工程的安全要求,所以深基坑的支撑结构尤为重要,深基坑工程需要注意未来可能发生的变形的问题。在深基坑工程的施工过程中可能会遇到并不明显的问题或者是现在不会有问题,但是可能为未来埋下隐患。岩土深基坑工程施工期间存在多项干扰因素,应合理运用监测技术及设备,动态掌握岩土深基坑工程施工状况,以便落实相应的工程措施和安全措施,为建设高质量的岩土深基坑工程项目保驾护航。
一、岩土监测技术及其特征
(一)岩土监测技术
深基坑工程施工过程中最大的问题就是岩土的问题,岩土的监测工作非常重要,岩土具有隐形和动态的不确定性,这种不确定性为工程带来了难题和风险,为了避免这种风险,采用岩土监测技术,应对施工过程中可能出现的问题,选择解决方式。深基坑工程的先决条件是岩土监测,这项技术具有针对性能做到动态监测,能够做到一边施工一边对岩土进行检测的工作。
岩土监测技术对深基坑工程的结果并不是固定的,会随着施工的进程而变化,所以岩土监测技术的动态监测具有较强的针对性,有时间上的要求,如果对于深基坑工程的监测不能及时有效地进行,可能会埋下安全隐患,导致未来可能发生安全事故。岩土监测技术在施工过程中需要有精确性,需要将监测到的数据的和实际数据的误差精确到最少,使用核准仪器进行实时的监督,对误差要进行判断,产生误差的原因,起到对工程的指导作用,从而降低深基坑工程的风险。深基坑工程施工时都采用精确的监测技术和配套的设施。
岩土监测技术对于所有的监测点都能同样精确的进行监测,岩土监测技发展到现在,对于大多数的深基坑工程都需要动态数据,而不选择一个定值。在进行监测工作时,在同样的位置使用同一个监测设备进行检测。
(二)岩土基坑工程施工监测的主要特征
施工监测是岩土深基坑工程施工安全、高质量进行的重要保障。因此,在岩土深基坑工程施工监测中,应实时掌握工程建设的具体情况,以便相关施工技术人员落实相应的保障措施。正因如此,岩土深基坑工程施工监测具有时效性高、精度高的显著特征,具体如下:
(1)时效性高。岩土深基坑工程施工监测目的在于实时掌握深基坑施工状况,且要根据施工作业的持续推进,动态掌握最新的监测结果,才能为后续的施工作业决策提供可靠的信息支撑,继而有效提高施工决策的合理性和科学性,为后续岩土深基坑工程施工安全、高质量进行夯实基础。因此,岩土深基坑工程施工监测应具备较高的时效性,若监测信息滞后,为无法为后续岩土深基坑工程施工决策提供可靠信息支持,可能会因为决策错误而增加工程施工安全事故发生概率。
(2)精度高。岩土深基坑工程施工监测应具备较高的精度,确保各项监测结果可以准确、全面反映岩土深基坑工程施工状况。在实践中,为确保岩土深基坑工程施工监测质量,可以从选择合适的监测技术、配备高精度的监测设备两方面入手,为岩土深基坑工程施工决策提供时效性强的高精度信息,以此确保岩土深基坑工程施工安全、高效进行。
二、基坑监测的重要性及目的
在基坑工程中基坑开挖现场监测是极其重要的一部分,它在施工的过程中是不能缺少的重要工作,它能够在开挖期间保护附近的环境和围护的构造。因为在深基坑支护方面其工作的计划和施工期间会出现大量不可预测的状况,无法在工程开始期间想的很全面,而且勘察报告信息中所具有的参数只包括较主要的空间位置参数,工程逐渐向前实施期间,土层参数在逐渐的改变,怎样实时跟踪了解并及时反应工程进行中的过程经过的变动,一定要经过跟踪监测去施行,来保证网络上的实施工作。所以基坑支护现场监测的这项工作即为证明我们对此项工作计划的正确性和工作完成的质量方面较简单有效的方式,其增强了基坑的规划水准,对基坑规划的经济及安全、设计结果的设立、计算的准确进行评价,保证这项工程实施期间的安全。基坑工程现场监测较重要的目的概括为下面四点:
(1)保证施工期间对其实时的情况进行反馈。
(2)给工作区附近环境实时的、正确的保护以有力的支撑。经过对工区的附近地层、管线以及附件的建筑进行实地勘察,对周围的环境进行围护并使基坑开挖方案得到验证,发生问题能够得到实时且有效的解决方法,并对附近环境进行进一步的防护。
(3)在设计期间结合监测数据使之得到优化,给进一步改进带来足够的数据支撑。
(4)对比理论数据的估计值与实际监测得到的真实值并分析,我们能够对理论进行验证是否准确。可以得知,岩土监测在工程设计过程中是非常重要的一种技术。
三、深基坑存在的问题
(一)设计中的土体问题
在深基坑的框架里压力是极其主要的物性参数,是由于在一些情况下其可以接受压力强弱跟这个框架的安全系数存在着密切的联系。工作现场的地层情况相对来说很复杂在,这就导致了计算土压力存在较大的问题,而且因为多种地层性质使得选择参数随之变得困难,问题也在于选择土压力参数。计算已经开始施工的深基坑,内部摩擦和粘附的水分含量以及角度相对都是变化的。因此,很难用现在的方式来正常计算土壤压力。此外,深基坑不同的施工技术和支撑结构也会对土壤参数的精确计算产生影响。
(二)深基坑取样问题
针对以上的土体取样等问题,我们的工作人员运用相关技术给基坑的土层采取样品分析,得到具有一定价值的土壤样品标准。基本状况下,想要使本钱降低,使工作量变小,可能降低钻孔数量针对土层来说,这就使得我们得到的样品图完整性不是很好,有着极大的不确定性,原因是不一样的孔位所得到的样品的土层是不一样的。因为其复杂的地理构造,因此我们得到的土壤样本会无法看出土层的真实性。
四、深基坑岩土监测技术的要点
(一)进行水平位移监测
这种监测它想要完成的工作是水平监测,运用这项监测我们能够检测深基坑保护框架形状改变后的类型以及它的隔离墙。于相异的深度范围创建监测处,可以提前找到土层波动的现象,而且进一步知道并汇总深基坑垂直方向上剖面的性质。经过水平位移监测可以丈量出水平方向上的距离大小。能够运用的方法包括投点、小角以及准先法等方式去丈量水平方向的位移。另外通过极坐标法能够确定视觉的监测位置以及所有被监测地点的水平方向位移分布。在基准点处于较远处相对于监测点时或两点不统一时也可以使用卫星定位的方式来监测。
(二)重视变形监测
一些相关地质技术的工程中,深基坑的变形监测是包含针对地下输送管道、基坑坡地以及附近的建筑等的变形监测的。利用监测到的信息我们能够知晓土层的形状变化情况,通过这些信息能够帮助施工过程中的开挖以及设计防护罩时的即时分析与设计,为可以实时的知晓深基坑内土层形变、土层的升降和地下输送管道的状况做铺垫。于工作过程中能够时时更改变化的参数并为周围建筑提供合适的保护和救助举措,这些工作全部需要施工过程中准确且实时的变形监测真实靠谱的信息,为变形观察员实施全面的检测,且准确参照计划执行,保证工程的质量。
(三)合理运用技术,明确施工重点
我们需要知道于基坑监测技术里一定要明确施工的侧重面,整个施工期间都将以它为中心展开。工程实施过程,工作人员需考虑到支撑以及开挖过程怎样处理。开挖以及支撑它们是共同存在的关系,这是由于在挖掘过程中支撑给其提供了安全的工作环境,并且挖掘时也为钢支撑的实施保持了一定的空间。
(四)地下水位监测
运用电子传感器来监测深基坑是地下水水位监测技术中的主要技术。深基坑构造的极其重要的影响因素就是在地层中的水量大小的改变,而导致水量变化的原因取决于降雨量,降水会让支撑框架中土的重量增加,使得支撑架遭到损坏。通过对地下水的监测发现,若是地层水急剧降低,也许是由于深基坑的开洞位置以及坑底位置有地下水的流出且流出量较大。进行监测地下水位并及时的观察地下水位的变化,可以给保证周围建筑的安全打下坚实的基础。
五、岩土深基坑工程监测内容及监测技术设备的具体应用分析
(一)深基坑支护位移监测
深基坑集支护位移监测是十分关键的监测内容之一,与深基坑施工安全密切相关。在深基坑支护位移监测中,具体做好土体水平位移、水平位移和垂直沉降监测工作,具体如下:
(1)土体水平位移。以支护结构为基础,充分考虑支护效果、安全等各项指标,施工期间做好各项指标的监测工作,具体是根据深基坑支护结构的实际情况,编制科学合理的土体位移监测方案,在此过程中,要求各工作人员规范落实相应的监测工作,才能掌握准确的土体位移情况,以便及时采取控制措施,确保深基坑支护工作质量,为深基坑安全作业提供支持。
(2)水平位移和垂直沉降监测。此项监测工作以支护结构顶部为落脚点,目的是借助监测工作来了解支护结构顶部实际情况与设计的差异性,在此基础上,编制位移、沉降变化曲线图,为深基坑支护稳定性评估提供信息支持,便于相关人员及时地发现其中的安全隐患,继而可以及时地采取控制措施,为深基坑安全作业提供保障。
(二)深基坑支护结构应力监测
在深基坑监测中,支护结构应力监测是一项关键性工作,具体包括内力、土压力、孔隙水压力和坑内土层等监测内容。首先,内力监测,具体监测对象包括两部分,分别是支护结构、支撑结构,目的通过此方面的监测来实施了解构件受力钢筋的应力情况,继而科学评价支护结构内部受力情况,确保支护结构的稳定性。其次,土压力监测,在实践中,具体是以土压力计为核心装置,将其埋设在维护结构的迎土面,随后借助此装置进行土压力监测。但需要注意的是在混凝土浇筑过程中,可能会出现材料包裹土压力计的现象,使得土压力计难以正常使用。针对这种现象,相关工作人员应在围护结构的周围进行钻孔处理,随后在钻孔位置处设置土压力计。再者,孔隙水压力监测。相关工作人员借助于合理手段,了解孔隙的水压力情况,继而通过分析可以明确深基坑支护结构的实际情况,同时辅以孔隙水压力的分布研究,即可准确判断出深基坑是否存在沉降风险,便于及时地予以措施控制不良地质,进而可以确保深基坑支护结构的稳定性和安全性。最后,坑内土层监测。随着岩土深基坑工程施工作业的持续推进,坑内产生的干扰影响程度不断提高,可能对深基坑内的土层造成负面影响,如坑内地层松弛,从而影响深基坑支护结构的稳定性。因此,在深基坑监测中,需要做好坑内土层监测工作,以此掌握坑内土层状况,为深基坑施工决策提供依据。
(三)自动化监测技术设备的应用
自动化监测技术设备的使用可以实现深基坑支护和基础状况的全天候自动化监测,具有数据精度高、监测结果报告时效性高等优势。同时,自动化监测技术设备的应用支持实时监测、数据实时对比等,一旦发现监测数据与标准数据存在出入,可以及时地发出预警信号,便于相关技术工作人员采取可行控制措施来解决问题。
六、工程应用分析
深基坑工程是一个复杂的工程,是动态的工程,在多种因素的作用下,合理利用岩土监测技术,保障工程的安全,节省不必要的浪费。
(一)工程概况
某工程设计地下室一层,深基坑是四方形,面积大小宽为 25米,长为 30 米,深基坑的东南两侧临街,西北两侧是施工的基建工地。深基坑的地下水是上层的滞水,埋深半米到一米,深基坑开挖是透水少的黏土和淤泥,对于地下水的控制方式是明沟集水,潜水泵的排抽。设计支护结构长度是十米,直径是 60 厘米的悬挂式钻孔灌注排桩,压顶梁设置角撑加固。深基坑深度是 5 米,底层是淤泥。
(二)监测
岩土监测技术在施工中的监测依据是:根据《建筑深基坑支护技术规程》、《民用建筑可靠性鉴定标准》、《建筑变形测量规程》、《工程测量规范》对施工进行检测。
根据工程具体情况,深基坑的监测重点是支护结构水平位移、深基坑壁深层土体的变形、支护结构的沉降进行观测。为了了解深基坑支护设备的安全,使用精密光学经纬仪,使用视准线观测法对支护设备进行观测,精准度不超过 1 毫米的浮动,所以,需要在深基坑上安装观测点八个。深基坑支护结构的会产生位移或者沉降,会引起土体变形的结果,所以,在深基坑支护结构外安装三根测斜管,管八米,使用测斜仪进行观测。
(四)支护结构变形原因
岩土监测对异常部分发出警告,对支护设施的问题进行分析。之所以发生坑底隆起的变化,是因为钢板桩长过短,淤泥绕过钢板底部向深基坑内挤,导致深基坑壁和土体产生不平稳的状态。深基坑支护设施的变形,是由于钢板桩较短导致的土体的滑动。可以选择使用带活络头的钢管强制的阻止支护设备的变形,同时对坑底使用一米半的沙袋进行反压堆载,能够让支护设施逐渐稳定,减少发生事故的可能性。
七、结束语
综上所述,于城市建设深基坑开挖工程施工期间及其必要的是对附近环境及岩土的监测,监测的过程中能够极大程度的保证施工的安全和稳定。岩土监测技术包含了许多的专业知识,包括地质体征、水文条件、施工工艺以及工程结构等。想要制定好监测计划就需要选择正确的技术,这样才能从本质上增强工程的质量。因此,在施工期间要做好监测工作,工作人员积极配合做好施工等方面的工作在确保工程的安全性和质量的前提下提高施工的经济与合理性,进一步的保证工程的顺利建设以及深基坑的质量,给岩土工程以充足的质量支撑。
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