深基坑围护结构稳定性监测
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作者: 牛超良
1、工程概况
天津钢铁厂翻车机室为地下三层、地上一层钢筋混凝土结构,长27.2米,宽16.8米,底板底标高为-17.5米,屋顶标高为+18米。周围原料场检化验室、2#变电站及除尘料仓均已施工完成。相距最近13米,最远35米。基坑支护采用地下连续墙结构,地连墙外径33.7米,深30米,采用壁厚为0.8米的钢筋混凝土结构。
2、地质情况
2.1工程地质条件
本工程位于原深7米的池塘上,主要地层为第四系全新统人工填土层(人工堆积Qml),新近沉积层(古河道沉淀冲积Q43Nal),第І陆相层(第四系全新统河床~河漫滩相沉积Q43al),第П陆相层(第四系全新统下组沼泽沉积层Q41al),第Ш陆相层(第四系上更新统五组河床~河漫滩相沉积Q3eal)、第П海相层(第四系上更新统四组滨海~潮汐带相沉积Q3dmc)、第Ⅳ陆相层(第四系上更新统三组河床~河漫滩相沉积Q3cal)。
2.2水文条件
本工程地下水类型为第四孔隙潜水,赋存于第四系粘性土、粉土及砂类土中,埋深1.5~3.5m,主要受大气降水及地表河水补给,地下水变幅1.0~3.0m,埋深25m范围内地下水主要赋存于第І海相层的④-2粉土及第П陆相层⑥-2分粉土及⑥-4粉砂中,渗透系数K=1.0~1.2m/d,⑥-4粉砂中K=1.0~1.5m/d。第П、Ш陆相层相对隔水层之间粉土、粉砂的地下水具有微承压性。
地表水及地下水对混凝土结构不具腐蚀性,对钢筋混凝土结构中钢筋具弱腐蚀,对结构具中等腐蚀。
3、监控量测设计
3.1监测目的:通过对各项目监测数据综合分析,判定围护结构安全性,对工程施工起到预警作用。
3.2监测周期:从基坑土方开挖到翻车机室结构达到设计强度回填土完成后结束。
3.3监测设计内容及监控布设。
表1监控量测设计表
序号 监测项目 仪器监测精度 测量频率 控制值 测点布置
1 结构水平位移 ±1mm 开挖过程1天2次 25mm 沿基坑周边15~26m布设1个
2 土体侧向变形 ±1mm 开挖过程每5天1次,主体施工2天1次 基坑周边布2个,同一孔竖向间距0.5m
3 结构变形 ±1mm 开挖过程1天2次 25mm 沿基坑周边15~26m布设1个, 同一孔竖向间距2~3m
4 孔隙水压力 ≤1Pa 开挖过程及主体施工期间2天1次 沿基坑周边布设2个, 同一孔竖向间距2~3m
5 结构侧压力 ≤1/100(F.S) 施工期间2天1次 沿基坑周边布设2个, 同一孔竖向间距2~3m
6 地面沉降 ±1mm 开挖过程2天1次,主体施工1周2次 25mm 沿基坑周边20m布设1个
7 地下水位 ±1mm 开挖过程1天1次,主体施工 沿基坑周边25m布设1个
表2 监测材料和监控传感器
序号 监测项目 测点个数、孔数 器件数量控制值 材料数量 使用仪器及精度
1 结构水平位移 7个 7个水平位移标志 7个 瑞士Leica2002,精度0.5”±(1mm+1ppm)
2 土体侧向变形 2孔 31m测斜管X2 64m 6000型测斜仪,系统总精度±6mm/30m
3 结构变形 4孔 31米测斜管X4 124m 6000型测斜仪,系统总精度±6mm/30m
4 孔隙水压力 2孔 100个传感器X2,30米套管线X2 20个孔隙水压力传感器,JXS-1型,0.1~1MPa 应力、应变测量仪
5 结构侧压力 2孔 100个传感器X2,30米套管线X2 20个GJJ10系列振弦式钢筋计,最大应力100MPa ZXY-2频率读数仪,测量精度±0.8HZ
6 地面沉降 6个 6个标志 6个精密水准测量标志和保护盒 德国蔡司Ni007, ±0.5mm/1Km
7 地下水位 4孔 30米水井2眼 Ø0.5mX60m 钢尺水位计(SWJ-90型)精度±1mm
4、稳定性监测
在土方开挖及主体施工过程中基坑内外水位通常控制在基底以下1米左右,降水速率不超过0.5m/d。根据各项监测资料显示,地面沉降日变化量最大为-2mm,最大累计变化量-12.72mm。围护结构水平位移日位移最大-3.5mm,最大累计矢量值19.8mm。土压力最大测量值0.07MPa。钢筋应力最大测量值14.67Kn。孔隙水压力最大测量值0.54MPa。地连墙测斜在2号孔地下3米处最大位移值2.14mm。地下水位最大变化量0.09m。
5、结论
通过对围护结构各项数据监测结果综合分析,在施工过程中围护结构始终稳定安全,但还应注意以下几点,以保证围护结构更加稳定安全。
5.1周围荷载控制:在基坑边局部堆放大量土方、钢筋、脚手架等物品时,极易造成局部受力集中结构变形过大。
5.2地下水位控制:基坑周围土体受地下水位影响较大,地下水位越高围护结构受侧向土压力越大。在施工过程中始终保持地下水位处于设计标高至关重要。
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