深基坑工程監(jiān)測研究現(xiàn)狀

第一章緒論1.1選題的來源與研究意義近年來，我國的城市化建設(shè)進程非常迅速，越來越多的人聚集在大城市，加上因城市發(fā)展需要而對城市進行的開發(fā)，這使得城市土地使用日益緊張，城市交通面臨巨大挑戰(zhàn)。對地下空間的開發(fā)和利用已成為解決我國交通壓力問題的一種方法。目前，許多城市已經(jīng)開始地下區(qū)域進行開發(fā)，城市軌道交通可以在很大程度上有效緩解地面交通壓力，逐漸成為城市最重要的交通方式之一。目前，中國許多一線和二線城市已經(jīng)開始規(guī)劃和建設(shè)地鐵，如北京，上海，廣州等。武漢是湖北的省會，1984年開始探討武漢軌道交通。目前2,3,4,6,7，8，11，1號線和陽邏線已投入運營，蔡甸線，前川線，5號線，12號線，16號線和6號線二期，8號線二期，8號線三期，11號線東段二期正在建設(shè)中。地鐵大多建在地下，基坑的挖掘深度達到十多米甚至幾十米，并且基坑大多位于城市的繁華地區(qū)，基坑周圍的各種建筑物和管道都比較復(fù)雜，基坑的深度和大小經(jīng)常會導(dǎo)致許多問題，例如，基坑圍護結(jié)構(gòu)的變形，對附近區(qū)域地面交通的影響。大多數(shù)地鐵基礎(chǔ)都是建在地下的，在基坑達到安全穩(wěn)定的條件下實現(xiàn)最低造價，這對投資部門來說往往非常重要?；庸こ掏ǔＥc土木工程許多領(lǐng)域密切相關(guān)，如隧道工程和城市高層建筑等?；庸こ淌且豁棇嶋H性非常高的綜合性巖土工程，與建筑施工技術(shù)，材料力學(xué)，結(jié)構(gòu)力學(xué)，地下空間結(jié)構(gòu)等諸多領(lǐng)學(xué)科緊密相連。它還涉及到土力學(xué)土體的穩(wěn)定問題，土體的變形，支護系統(tǒng)和土體的互相影響。隨著我國基坑監(jiān)測水平的發(fā)展，基坑工程中遇到的一些問題也逐步得到了解決，基坑工程的設(shè)計、組織、施工等在理論和實踐上逐步相結(jié)合。深基坑施工技術(shù)逐步成熟，但理論與實踐相結(jié)合度卻并不高。隨著基坑工程復(fù)雜性和難度的增加，深基坑變形的理論分析與預(yù)測變形和基坑實際變形存在偏差。在基坑開挖的過程中為了確?；拥姆€(wěn)定性及安全性，對基坑進行現(xiàn)場監(jiān)測在整個基坑開挖過程中顯得尤為重要因此基坑在開挖的過程中進行現(xiàn)場監(jiān)測己越來越受到人們的重視。在理論分析的指導(dǎo)下，為基坑施工的全過程開發(fā)了一套綜合有效的基坑監(jiān)測方案，并在基坑施工過程中對其進行現(xiàn)場監(jiān)測，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析。通過分析可以不斷了解基坑的變化，并結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)來模擬和預(yù)測下一施工階段支撐結(jié)構(gòu)的變形，然后指導(dǎo)基坑施工進程，也可對施工方案和進程進行適當(dāng)調(diào)整，以此來達到更優(yōu)化的安全目標和更有效的經(jīng)濟效益。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1我國深基坑特點我國深基坑工程的具有共同的特點，即它們具有明顯的空間效應(yīng)，不同區(qū)域的基坑，設(shè)計、施工也不同，但是無論哪個區(qū)域的基坑，對施工質(zhì)量的要求都較高。目前而言，基坑工程事故數(shù)量也較多，周邊的環(huán)境、結(jié)構(gòu)等對基坑的影響較大?，F(xiàn)階段，我國深基坑工程也存在諸多問題，主要原因是施工現(xiàn)場監(jiān)測不力、相關(guān)土壤參數(shù)選擇不當(dāng)導(dǎo)致圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計出現(xiàn)問題、未考慮到基坑工程開挖過程中所存在的空間效應(yīng)及對過程中各種突發(fā)狀況考慮不周、圍護結(jié)構(gòu)在設(shè)計時的受力與實際受力不相符等問題。1.2.2深基坑工程監(jiān)測研究現(xiàn)狀雖然理論分析方法在一定的程度上接近于基坑變形的真實情況，但是在理論分析和計算中未能考慮各種因素，因此基坑實際變形與理論計算值往往存在一定的偏差。在基坑開挖施工過程中，對基坑進行實時監(jiān)測能夠較為詳細的掌握基坑工程的變形情況，再對大量的基坑工程案例進行分析，可以改善基坑施工技術(shù)，能盡量減少工程事故，并且可以通過監(jiān)測數(shù)據(jù)以及分析來改善基坑工程圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，很多先進的監(jiān)測儀器也可以普遍的運用到監(jiān)測中。國內(nèi)外的專家學(xué)者對基坑的監(jiān)測也進行有大量的研究，監(jiān)測理論分析及相關(guān)技術(shù)也迅速的發(fā)展。劉利民對現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果進行了分析和比較，指出將測斜管埋在地下圍護結(jié)構(gòu)中能較好地反映基坑的側(cè)向變形。宮劍飛等對單錨式地下?lián)跬翂χёo系統(tǒng)下的基坑開挖進行監(jiān)測，并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，分析結(jié)果與基坑圍護結(jié)構(gòu)體系變形及受力相結(jié)合，講述了了基于Renkrn-Cullen理論進行基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計的局限性。髙有潮對十六座高層建筑基坑工程的圍護結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律進行分析，通過分析對傳統(tǒng)的基坑支護設(shè)計進行了優(yōu)化。高華東分析了北京某深基坑開挖變形監(jiān)測結(jié)果，并結(jié)合深基坑變形理論分析，得出基坑初期考慮地下水，能夠很好的減小基坑的變形，基坑兩側(cè)土壓力的監(jiān)測值與理論分析值存在一定的差異主要的原因是圍護結(jié)構(gòu)與土體的相互作用。江曉峰等人收集了大量上海地區(qū)深基坑的監(jiān)測數(shù)據(jù)，對深基坑圍護結(jié)構(gòu)深層水平位移及地表沉降進行分析，得到了基坑圍護結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律及周圍地表沉降曲線規(guī)律。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已逐漸應(yīng)用于基坑工程中。楊林德等通過分析預(yù)測基坑圍護結(jié)構(gòu)的變形、收集基坑開挖的實測數(shù)據(jù)及相關(guān)計算參數(shù)的優(yōu)化反演等過程，提出了深基坑變形監(jiān)測動態(tài)預(yù)報技術(shù)。王旭東、趙建平等人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點，并結(jié)合深基坑現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果，進行建立基坑側(cè)向變形預(yù)測三維有限元模型，從而可以非線性預(yù)測深基坑側(cè)向變形曹紅林等人，利用小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來進一步預(yù)測深基坑開挖基坑周圍地表變形。馮志、李兆平等人從深基坑整體變形系統(tǒng)的角度，對基坑的變形規(guī)律進行分析，在考慮節(jié)點間互相影響的基礎(chǔ)上擴展了單點GM模型，建立預(yù)測深基坑圍護結(jié)構(gòu)變形的多變量灰色系統(tǒng)預(yù)測模型Ｍ。廖志剛利用BIM技術(shù)，建立信息模型，這樣能夠更真實的展示工程的監(jiān)測方案，更好的進行管理基坑的監(jiān)測系統(tǒng)。1.2.3深基坑工程數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀隨著科學(xué)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，有限元模擬技術(shù)越來越廣泛的應(yīng)用在深基坑工程中，深基坑施工能夠通過有限元模擬來預(yù)測深基坑變形，其在基坑工程中的地位逐步提升，并促使一些國內(nèi)外的專家和學(xué)者對深基坑開挖理論研究得更加深入透徹。在1970年Clough和鄧肯第一次把有限元分析方法在基坑工程運用后，有限元分析方法得以在基坑工程中迅速發(fā)展。同年鄧肯和Chang將基坑實際監(jiān)測結(jié)果與有限元分析進行了對比，并且建立了經(jīng)典的鄧肯－張模型。隨后Clough等專家學(xué)者又分析了大量的基坑工程案例，并將有限元結(jié)果加以修正。Borja利用有限元法計算了在支撐體系支撐下基坑開挖的變形。Andrew等在有限元模型中首次考慮了滲流和應(yīng)變場的耦合作用，使得數(shù)值模擬的結(jié)果更加準確。Kung以實際基坑工程為研究背景，采用有限元法數(shù)值模擬的方法計算出基坑開挖對地表的影響半徑。國內(nèi)工程界也有許多專家學(xué)者也很深入的探索了基坑的有限元模擬，李云安利用有限元數(shù)值模擬法，分析影響深基坑變形的因素，并且提出了一些相應(yīng)的控制措施。宋廣研究了土體應(yīng)力在基坑開挖的過程中的變化，且研究了本構(gòu)模型在幾種不同土體中的適用范圍。楊貴生等人利用有限元法分析計算除了基坑開挖過程中地表沉降變形與圍護結(jié)構(gòu)位移，并且通過分析計算結(jié)果指導(dǎo)基坑圍護體系設(shè)計。吳軍、裴桂紅等人建立了應(yīng)力藕合與基坑滲流三維模型，通過分析得出在考慮地下水情況下基坑土體應(yīng)力的變化。李立風(fēng)將有限元模擬與基坑開挖監(jiān)測進行對比，并加以分析和研究，得出“內(nèi)支撐＋圍護墻”這種基坑圍護結(jié)構(gòu)類型，這也為以后的基坑工程提供參考。有限元模型分析技術(shù)越來越多的運用在基坑過程中，它從之前的單一的運用在支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，又逐步轉(zhuǎn)向多樣化，目前有限元模型分析技術(shù)在基坑現(xiàn)場監(jiān)測中也發(fā)揮著重要作用，應(yīng)用前景非常廣闊。1.3研究的主要內(nèi)容1.3.1研究內(nèi)容本文將以武漢地鐵5號線積玉橋站主體結(jié)構(gòu)深基坑項目為研究對象，采用監(jiān)測數(shù)據(jù)分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對工程施工期間深基坑的開挖、支護、變形等進行研究，并結(jié)合工程實際情況，對開挖階段進行模型模擬。主要研究內(nèi)容如下：（1）通過查閱大量國內(nèi)外文獻、博碩論文等相關(guān)資料，分析深基坑變形規(guī)律；講述了影響基坑變形的因素，也介紹了有限元模擬分析在實際地鐵基坑工程中的運用加以介紹。（2）對武漢地鐵5號線積玉橋站工程進行大致介紹，并以此工程為研究對象，整理出基坑開挖過程中的地表沉降、樁頂水平位移等監(jiān)測數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)加以分析，得到基坑工程的變形規(guī)律。（3）由實際工程出發(fā)，選擇MidasGTS/NX數(shù)值模擬軟件，對基坑的開挖過程進行二維模擬，模擬出基坑開挖過程中的樁頂?shù)乃轿灰?、地表沉降等，將實際監(jiān)測數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬數(shù)據(jù)進行對比分析，為今后的深基坑工程積累經(jīng)驗。研究內(nèi)容1.3.2研究路線圖研究內(nèi)容工程概況工程概況監(jiān)測分析模擬分析監(jiān)測分析模擬分析兩者對比兩者對比得出結(jié)論得出結(jié)論第二章工程概況2.1工程介紹及地質(zhì)條件2.1.1工程簡介武漢軌道交通5號線積玉橋站設(shè)計為地下兩層12米島式車站。車站主體布置在和平大道與四馬路交叉口處，沿和平大道南北向呈一字型布置在和平大道西側(cè)與2號線積玉橋站平行設(shè)置，2號線積玉橋站設(shè)置在和平大道東側(cè)；和平大道路規(guī)劃道路紅線寬50m，四馬路規(guī)劃道路紅線寬20m，和平大道屬于城市干道，人流、車流量較大。車站周邊建筑環(huán)境良好，東南象限為城開玉橋新都，東北象限為武漢供電局武昌分局，西北象限為積玉商務(wù)酒店及住宅樓，西南象限為低矮民房。車站共設(shè)置4個出入口、2組風(fēng)亭、2個安全出口（兼消防救援），其中出入口與2號線積玉橋站共用，分設(shè)于交叉路口的四個象限，2組風(fēng)亭及2個安全出口為5號線獨立使用，分設(shè)車站南北兩端，均設(shè)置在和平大道西側(cè)。詳見圖2-1.圖2-1積玉橋站設(shè)計平面圖積玉橋站設(shè)計為地下兩層單柱島式站臺車站（其中地下一層為站廳層、地下二層為站臺層），有效站臺長度140m，站臺寬度12m。車站外包總長315m，標準段外包總寬21.3m，設(shè)牽引降壓混合變電所。車站主體建筑面積15804㎡，車站附屬建筑面積2714㎡，總建筑面積18518㎡。2.1.2工程地質(zhì)條件根據(jù)地質(zhì)調(diào)查和鉆孔揭露，場區(qū)表層分布人工填土層（Qml/），其下依次為第四系全新統(tǒng)沖積層（Q/4al/）粉土（3-1a）、粘土（3-1）、粉質(zhì)粘土(3-2)、粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂互層（3-5）、粉細砂（4-2），下伏基巖主要為志留系中統(tǒng)墳頭組（S/2f）泥巖和泥質(zhì)粉砂巖。雜填土（1-1）表層以混凝土地坪、碎石、磚塊等建筑垃圾與生活垃圾、工業(yè)廢料為主，3m以下以含磚瓦碎塊的粘性土為主，一般結(jié)構(gòu)較疏松，厚1.8～4.0m不等。（2）第四系全新統(tǒng)沖積層（Q/4al/）粉土（3-1a）：褐色為主，松散，欠固結(jié)狀，厚度一般小于2m。粘土（3-1）：褐、褐黃--灰黃色，含黑色鐵錳斑點和灰白色團塊，切面光滑，可塑狀為主，局部軟塑狀；厚度8～11m，場區(qū)東北角厚度較薄。淤泥質(zhì)土（3-2a）：灰色，富含白色螺殼，微具異味，飽水，軟塑--流塑狀為主，厚度3.0～7.5m。粉質(zhì)粘土（3-2）：灰褐--灰色，零星分布粉砂、粉土薄層，含白色螺殼，軟塑--可塑狀為主；厚度3.2～6.4m，中部稍薄。粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂互層（3-5）：灰褐--灰黃色，粉質(zhì)粘土呈軟--可塑狀，粉土、粉砂呈松散--稍密狀，層理較發(fā)育，一般上部粘性土為主，單層厚度0.1～0.5m，層間夾粉土、粉砂，向下逐漸以粉土、粉砂為主，Jc3-Ⅲ06-JYQ-07t以南以灰黃色粉質(zhì)粘土為主。⑥粉細砂（4-2）：灰黃--青灰色，飽水，稍密--中密狀。上部粘粒含量較高，局部夾粉土薄層，向下粒徑漸增，底部0.5～2.0m一般含少量石英、石英砂巖礫卵石。層面略向北西傾斜，北側(cè)厚度3.6～10.0m，南側(cè)厚度13.0～17.0m。一般頂板埋深23.6～32.2m，底板埋深36.3～40.3m。⑶志留系墳頭組（S/2f）①泥巖（20a）：灰色--灰綠色，主要礦物成份為粘土礦物、白云母、絹云母，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)。②泥質(zhì)粉砂巖（20e）：灰色--灰綠色，呈夾層狀賦存于泥巖層間，主要礦物成份為石英、長石、白云母、絹云母，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，局部為細粒結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)。2.1.4水文地質(zhì)條件場區(qū)地水按埋藏條件主要為上層滯水和層間承壓水兩種類型：⑴上層滯水上層滯水主要賦存于人工填土（1）層和下伏粉土（3-1a）層中，地下水位不連續(xù)，埋深為1.3～4.7m，主要受大氣降水補給，局部水位、水量受城市給排水管線影響明顯。⑵承壓水承壓水為本區(qū)主要地下水類型，主要賦存于第四系全新統(tǒng)沖積（Q/4al/）粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂互層（3-5）和粉細砂（4-2）層中，含水層頂板高程－0.13～0.86m，底板高程-12.01～-17.34m，下伏志留系泥巖、粉砂巖，含水層厚度一般15～20m。⑶地下水對建筑材料的腐蝕性評價上層滯水水化學(xué)類型為重碳酸鎂型水，pH值為7.10，對混凝土結(jié)構(gòu)不具腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋無論是在長期浸水情況下還是在干濕交替的條件下均不具腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性。承壓水水化學(xué)類型為重碳酸鈣鎂型水，pH值為6.85，為中性水，對混凝土結(jié)構(gòu)不具腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋無論是在長期浸水情況下還是在干濕交替的條件下均不具腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性。2.2主體施工總流程車站分3層土開挖并結(jié)構(gòu)施工。由于受房屋拆遷和管線改遷影響，基坑中間設(shè)置一道封堵墻，將基坑分為南北兩段施工，開挖完成后緊跟結(jié)構(gòu)施工。優(yōu)先施工南段，根據(jù)劃分的流水段開挖完成后緊跟結(jié)構(gòu)施工；待北段西側(cè)房屋拆遷完成，施工完成圍護結(jié)構(gòu)鋼管柱及格構(gòu)柱等結(jié)構(gòu)，進行基坑開挖并進行結(jié)構(gòu)施工。分層具體施工順序如下：1）放坡開挖第一層土（表層土）至頂板底，澆筑第一層結(jié)構(gòu)（含頂板、頂縱梁結(jié)構(gòu)）；2）待第一層結(jié)構(gòu)達到設(shè)計強度要求后，繼續(xù)向下開挖第二層土至中板底，施工負一層結(jié)構(gòu)（含中板、側(cè)墻、結(jié)構(gòu)柱等）；3）待第二層結(jié)構(gòu)達到設(shè)計強度要求后，繼續(xù)向下開挖第三層土至地板板底，施工負二層結(jié)構(gòu)（含防水、接地、底板、側(cè)墻、結(jié)構(gòu)柱等）；具體如下：（1）施工頂板，頂板須與地連墻、圍護樁互錨；（2）頂板回填，待頂板達到設(shè)計強度后，選擇優(yōu)質(zhì)覆土分層回填頂板以上至路面設(shè)計標高，分層回填、分層碾壓至設(shè)計壓實度。（3）待頂板結(jié)構(gòu)達到設(shè)計強度的100%后，通過頂板上的預(yù)留孔，繼續(xù)向下開挖土方至基坑負一層中板底，施作車站負一層側(cè)墻結(jié)構(gòu)防水層、結(jié)構(gòu)板及其側(cè)墻；（4）待負一層板及中側(cè)墻結(jié)構(gòu)達到設(shè)計強度的100%后，通過地負一層板上的預(yù)留孔，繼續(xù)向下開挖車站基坑土方至負二層底板底，施做負二層結(jié)構(gòu)接地、防水層、結(jié)構(gòu)板及其側(cè)墻；（5）待主體結(jié)構(gòu)達到設(shè)計強度的100%后，拆除臨時構(gòu)柱，施作站臺板、軌頂風(fēng)工序圖工序說明1、從地面施作導(dǎo)墻、連續(xù)墻、鉆孔樁、抗拔樁及其樁側(cè)注漿、主體結(jié)構(gòu)柱、臨時立柱、施工降水，連續(xù)墻上預(yù)留鋼筋接駁器。2、向下開挖土方至車站頂板底面底，鑿除連續(xù)墻墻頭，施工墊層澆筑頂板、頂縱梁及擋土板，并在板上預(yù)留出土孔和相關(guān)鋼筋接駁器、鋼筋，待結(jié)構(gòu)達到設(shè)計強度后進行頂板回填3、待頂板結(jié)構(gòu)達到設(shè)計強度的100%后，通過頂板上的預(yù)留孔,繼續(xù)向下開挖土方至中板底，及時施做中板、側(cè)墻和結(jié)構(gòu)柱。4、待中板結(jié)構(gòu)達到設(shè)計強度的100%后，通過中板上的預(yù)留孔，繼續(xù)向下開挖車站基坑土方至基底，依次施作車站范圍內(nèi)接地網(wǎng)、墊層、底板防水層、底板,預(yù)留鋼筋接駁器;施做站臺層、站廳層側(cè)墻及防水層。5、待結(jié)構(gòu)側(cè)墻達到設(shè)計強度的100%后，對拆除臨時格構(gòu)柱，施作站臺板、軌頂風(fēng)道等內(nèi)部結(jié)構(gòu)，回筑施工預(yù)留孔洞，待盾構(gòu)始發(fā)后，回筑盾構(gòu)吊入孔，并施作頂板防水層、恢復(fù)路面、停止施工降水。道等內(nèi)部結(jié)構(gòu)，回筑施工預(yù)留孔洞，待盾構(gòu)始發(fā)后，回筑盾構(gòu)吊入孔，并施作頂板預(yù)留孔洞防水層、恢復(fù)路面、停止施工降水。第三章現(xiàn)場監(jiān)測及分析3.1監(jiān)測方案設(shè)計3.1.1監(jiān)測目的深基坑工程在進行施工時，要對基坑四周土體與建筑物的變形狀況進行密切監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果能準確地反映目前基坑的安全狀態(tài)。在進行基坑施工中，由地層狀況、荷載因素、材料參數(shù)、技術(shù)設(shè)備和天氣等外界其它因素的作用，真實狀態(tài)和理論結(jié)果會存在一定誤差。理論聯(lián)系實際，有針對性的開展監(jiān)測工作，對于保障工程安全是極其重要的。監(jiān)測的目的主要為以下幾點：（1）通過現(xiàn)場實時監(jiān)測，可以及時了解基坑工程和周邊建筑物的變形情況，以盡早采取對應(yīng)措施；（2）進行實測數(shù)據(jù)的分析，可以準確掌握施工方案的是否合理，了解每個階段的施工情況，如遇到突發(fā)狀況可以及時做出調(diào)整，然后采取相對應(yīng)的應(yīng)急措施等，避免施工過程中安全事故發(fā)生；（3）通過分析現(xiàn)場實時監(jiān)測的相關(guān)實測數(shù)據(jù)，可以對基坑的設(shè)計信息進行及時反饋，同時為以后地鐵基坑工程的勘察、設(shè)計、監(jiān)測等提供參考。3.1.2監(jiān)測內(nèi)容根據(jù)設(shè)計資料，武漢市軌道交通五號線積玉橋站土建預(yù)埋工程施工監(jiān)控量測的監(jiān)測范圍為施工期間圍護結(jié)構(gòu)、支護結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)影響范圍內(nèi)地下管線、周圍建（構(gòu)）筑物的監(jiān)測。監(jiān)測項目有：（1）地表沉降監(jiān)測；（2）建筑物沉降監(jiān)測；（3）立柱沉降監(jiān)測；（4）圍護結(jié)構(gòu)樁頂沉降監(jiān)測；（5）圍護結(jié)構(gòu)樁頂水平位移監(jiān)測；（6）樁體深層水平位移監(jiān)測；（7）支撐軸力監(jiān)測3.1.3監(jiān)測方法（1）豎向位移監(jiān)測方法對地表、建筑物、立柱結(jié)構(gòu)、圍護樁頂?shù)呢Q向位移采用水準儀測量、使用電子水準儀觀測。（2）水平位移監(jiān)測方法對圍護結(jié)構(gòu)樁頂水平位移和樁體深層水平位移監(jiān)測用平面幾何測量方法，使用全站儀觀測。3.2監(jiān)測結(jié)果及變形分析3.2.1監(jiān)測數(shù)據(jù)處理如圖3-2，為樁頂水平位移監(jiān)測點布控圖，從圖中可以看出，沿基坑周圍布置了ZD1-ZD36等36個監(jiān)測點。由于基坑施工過程中，把基坑一分為二，先進行了圖中左半部分的施工，所以在監(jiān)測過程中，先對ZD5-ZD7、ZD28-ZD31的監(jiān)測，隨著開挖面積的增加，監(jiān)測點逐漸增加為ZD1-ZD8、ZD28-ZD34、ZD36等點位的監(jiān)測。監(jiān)測值中“+”表示向基坑內(nèi)偏移，“-”表示向基坑外偏移。如圖3-4，為地表沉降監(jiān)測點布控圖，此圖僅為基坑施工部分所布控的監(jiān)測點，布控了DB1-1——DB1-5、DB2-1——DB2-5、DB3-1——DB3-5、DB4-1——DB4-5、DB5-1——DB5-5、DB6-1——DB6-5、DB7-1——DB7-5、DB8-1——DB8-5、DB9-1——DB9-5等點位，由于施工前期未開挖到左側(cè)區(qū)域，故前期僅對DB4——DB8的點位進行監(jiān)測，隨著施工進行，增加了DB3的點位，再后來將DB1——DB2的點位也進行監(jiān)測。監(jiān)測值中，“+”為上升，“-”為下沉。將每天的監(jiān)測值以周為單位進行匯總，分析每周的變化最大點和累計變化最大點，以及各點的本周變化、累計變化、是否達到預(yù)警值、目前狀況等，根據(jù)各周監(jiān)測數(shù)據(jù)分析：各項監(jiān)測數(shù)據(jù)是否異常，速率變化是否異常。在論文處理過程中，將1月4日——4月28日的數(shù)據(jù)進行收集與分析，具體如下：以每兩周為單位，計算出樁頂水平位移和地表沉降的累計變化值，并制成對應(yīng)的折線圖，然后對樁頂水平位移變形規(guī)律和地表沉降變形規(guī)律進行分析。3.2.2樁頂水平位移變形規(guī)律樁頂水平位移變形可以很直接體現(xiàn)基坑開挖過程中基坑的安全穩(wěn)定性，也是基坑工程最重要、最可靠的指標之一。本小節(jié)的主要內(nèi)容是，隨著基坑開挖的進行，選取相對應(yīng)的基坑周圍的監(jiān)測點，來進行監(jiān)測，收集這些監(jiān)測數(shù)據(jù)，然后繪制成樁頂水平位移變形規(guī)律折線圖。（注：“+”表示向基坑內(nèi)偏移，“-”表示向基坑外偏移）表3-1樁頂水平位移累計變化量（單位：mm））樁頂水平位移累計變化量樁號1月6日1月20日2月3日2月17日3月3日3月17日3月31日4月14日4月28日ZD50.071.32.12.13.35.15.84.85.5ZD60.032.52.72.93.85.25.76.76.4ZD7-0.011.91.52.334.35.56.46.1ZD80.40.91.21.823.34.55.25.7ZD280.110.3-1.6-1.7-2-1.1-1-0.8-0.7ZD290.451.82.73.54.14.45.25.95.7ZD300.15-0.1-1.1-1.5-1.7-1.6-1.5-1.3-1.1ZD310.351.21.82.13.25.26.47.26.2以此表為依據(jù)，做了以下折線圖：圖3-1樁頂水平位移累計變化量折線圖圖3-2樁頂水平位移監(jiān)測點位布置圖通過樁頂水平位移累計變換量折線圖，再結(jié)合工程的施工進程，由于工程施工進度的原因，僅對ZD5—ZD8、ZD28—ZD31這些點位進行了監(jiān)測。圖中顯示了，大部分的位移都是正值，即大部分點位都是向基坑內(nèi)偏移，并且其累計變形量與基坑開挖深度基本成正相關(guān)，隨著基坑開挖深度的增加而增加，整體趨勢是向基坑內(nèi)部進行。但是，也有部分點位出現(xiàn)了負值，即向基坑外側(cè)偏移，如ZD28、ZD30。結(jié)合施工進度，對ZD28和ZD30的分析如下：當(dāng)基坑剛進行開挖到時候，這兩點和其他點位一樣向基坑內(nèi)側(cè)發(fā)生位移，當(dāng)進行到一定的程度時，需對基坑加筑鋼支撐和砼支撐，如圖3-8，而加筑的支撐會對圍護樁或者地下連續(xù)墻有一個往外的作用力，在做用力地促使下，使樁頂發(fā)生了向基坑外側(cè)的位移，所以出現(xiàn)了負值。隨著基坑的繼續(xù)開挖，基坑外側(cè)的土對樁繼續(xù)產(chǎn)生壓力，使得樁頂又產(chǎn)生內(nèi)側(cè)位移，故樁頂水平位移的絕對值減少。另外，其他點位的監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)了一些波動，這與天氣及儀器誤差、人工讀數(shù)等因素有一定的聯(lián)系。在對圍護樁從1月6日到4月28日近110天的監(jiān)測，樁頂?shù)膶嶋H最大水平位移達到了6.4mm，未達到預(yù)警值，且處于可控狀態(tài)。圖3-3主體圍護結(jié)構(gòu)剖面圖3.2.3地表沉降變形規(guī)律基坑穩(wěn)定變形的重要指標之一就是地表沉降，通過對地表沉降變形的分析，我們可以掌握基坑周圍穩(wěn)定性變化的情況，同時可以體現(xiàn)基坑的開挖對周邊的構(gòu)筑物和建筑物的影響，通過對各點的監(jiān)測，也可以反映出支護體系是否合理有效。通過對基坑周圍相關(guān)點位的監(jiān)測，收集監(jiān)測到的數(shù)據(jù)，進行整理，得到地表沉降累計變化值表，然后根據(jù)表格繪制成地表沉降變形規(guī)律折線圖。（注：“+”為上升，“-”為下沉）表3-2地表沉降累計變化值（單位：：mm）地表沉降累計變化值監(jiān)測點號1月6日1月20日2月3日2月17日3月3日3月17日3月31日4月14日4月28日DB4-1-1.04-3.43-3.35-3.18-5.18-6.55-7.75-9.01-12.00DB4-20.17-5.28-5.79-5.54-7.12-9.19-8.73-11.60-13.68DB4-3-2.53-2.01-2.7-2.78-3.34-4.80-5.42-5.89-5.64DB4-40.11-2.49-2.85-3.18-2.57-3.36-3.86-4.84-5.63DB4-5-1.25-1.72-2.5-2.72-4.39-5.78-6.37-7.97-8.48DB5-1-2.52-5.43-5.78-5.90-7.43-9.46-12.39-12.69-15.42DB5-2-2.58-5.84-6.4-6.70-7.87-9.22-10.62-11.79-14.01DB5-3-2.3-2.99-3.65-3.79-4.60-5.98-6.45-6.72-7.20DB5-4-1.39-3.1-3.47-3.31-3.15-3.78-6.28-5.50-6.26DB5-5-1.16-1.61-2.56-2.69-2.98-3.32-4.89-6.23-6.05DB6-1-2.53-4.98-5.36-5.64-8.76-11.14-11.95-12.13-12.97DB6-2-2.74-3.03-3.19-3.12-4.09-5.85-6.76-8.04-9.95DB6-3-1.91-2.98-2.63-2.76-3.13-4.49-5.06-4.44-4.16DB6-4-2.09-2.95-3.34-3.06-3.11-4.78-5.72-5.27-5.98DB6-5-1.36-3.44-3.57-3.21-3.83-5.61-6.91-7.19-7.08DB7-3-3.48-3.16-3.19-3.37-4.26-5.03-5.65-6.64-6.14DB7-4-1.8-3.29-2.98-3.08-3.21-4.57-4.86-5.46-5.28DB7-5-2.11-1.92-2.38-2.53-2.48-3.57-3.58-4.55-5.04DB8-3-1.55-2.66-2.45-2.72-2.69-4.18-5.09-6.50-6.79DB8-4-2.18-2.94-2.65-2.95-3.17-4.68-5.25-4.53-4.68DB8-5-1.75-3.24-3.04-2.80-2.31-2.27-2.68-3.57-3.64圖3-4地表沉降監(jiān)測點位布置圖以此表為依據(jù)，做了如下折線圖：圖3-5地表沉降累計變化量折線圖由于DB1-1——DB3-5在一開始的時候未在施工影響區(qū)域，故在前幾次的測量中未對這些點位進行測量。在施工過程中，因施工的需要，DB7-1、DB7-2、DB8-1、DB8-2所在的區(qū)域進行了臨時的路面破除，因此，這些點位的監(jiān)測數(shù)據(jù)存在空缺。綜上，僅選擇了一些數(shù)據(jù)較為完整且具有代表性的點位進行分析。由圖可知，在開始基坑開挖的深度較小的時候，沉降值也較小，隨著時間的推移，基坑開挖深度的逐漸增加，沉降量累計值也逐漸增加，在一定的程度上出現(xiàn)了正相關(guān)。圖中大部分點位的折線圖符合這一特征。在基坑工程影響的區(qū)域內(nèi)，基坑的開挖對地表沉降的影響較大，但是如果超出這個區(qū)域，對地表沉降變形的影響就會非常小，沉降值也逐漸趨近于0。圖中也有部分折線出現(xiàn)了波動，其主要原因是地表隆起，地表隆起出現(xiàn)的主要原因是地表沉降的不均勻。地表的沉降和隆起變形都會對附近區(qū)域的建筑物產(chǎn)生很大的危害。地表沉降變形會伴隨著基坑開挖的出現(xiàn)，在監(jiān)測時間內(nèi)，地表沉降的最大值達到了16.7mm，未達到預(yù)警值，而其他各點的監(jiān)測值都在控制范圍內(nèi)，處于可控狀態(tài)，這表明基坑支護體系是合理并且有效的。3.2.4樁體深層位移變形規(guī)律基坑穩(wěn)定變形的另外一個重要指標是樁體深層位移變形。在基坑開挖過程中，由于施工的影響和周圍土體的壓力，會使圍護樁產(chǎn)生橫向的水平位移，而樁體的位移在一定程度上反映了圍護樁隨著深度的增加各位置的水平變化情況。樁體位移的大小也反映著基坑的穩(wěn)定性。因此，對樁體深層位移變形的監(jiān)測也是十分重要的。對樁體深層位移進行監(jiān)測，將測得數(shù)據(jù)進行整理及分析，可以實時了解基坑的穩(wěn)定情況、掌握樁體的位移情況，對不利情況加以預(yù)防，對施工進度和方法加以調(diào)整和改進。深層位移監(jiān)測點位如圖3-6，由于監(jiān)測點位較多，本文采取了其中的兩個點位進行分析，即CX29、CX30，其詳細情況如下：圖3-6樁體深層位移監(jiān)測點位布置圖表3-3CX29樁體深層水平位移累計變化量/mm深度（m）1月6日1月20日2月3日2月17日3月3日3月17日3月31日4月14日4月28日-10.121.011.462.702.993.753.935.635.59-20.281.712.233.313.854.575.716.456.83-30.673.143.895.696.257.198.079.059.48-40.933.714.415.666.857.718.389.169.53-50.863.974.795.546.407.568.569.239.54-60.903.844.446.046.527.858.989.729.99-70.713.884.615.235.867.318.299.399.85-80.793.764.394.735.336.727.759.5010.01-90.703.303.734.614.816.267.319.589.25-100.632.953.184.004.025.555.808.628.26-110.502.722.933.653.425.585.646.708.13-120.382.332.613.383.044.884.625.586.74-130.422.122.453.402.794.284.365.356.41-140.291.762.252.972.433.904.044.885.91-150.241.592.073.022.343.513.504.165.11-160.171.221.742.892.433.533.483.914.29-170.191.091.692.572.333.403.483.754.01-180.171.021.562.452.323.403.443.553.90-190.010.261.762.032.063.143.143.373.77-200.180.671.161.561.732.672.803.163.60-210.110.681.161.431.612.442.392.693.12-220.060.511.011.271.452.132.052.342.68由表3-3可以看出，CX29樁體最大的水平位移量是10.01mm，位于樁的-8m處，因為10.01mm＜0.15%H=0.15%×8m=12mm，且＜30mm，故樁體位移量在安全范圍內(nèi)，基坑也處于安全狀態(tài)。根據(jù)表3-3，畫出了變形量折線圖，如圖3-7：圖3-7CX29樁體累計位移量折線圖CX30樁的數(shù)據(jù)如下：表3-4CX30樁體深層水平位移累計變化量/mm深度（m）1月6日1月20日2月3日2月17日3月3日3月17日3月31日4月14日4月28日-10.080.12-0.22-0.45-0.68-0.350.260.470.87-20.170.500.700.581.141.732.313.413.36-30.390.733.003.184.204.695.186.096.19-40.561.143.783.935.316.156.828.047.69-50.511.493.553.595.106.027.218.938.46-60.561.803.583.614.646.237.498.808.74-70.432.283.543.694.225.336.608.378.86-80.432.023.283.364.235.505.718.108.66-90.342.023.303.394.205.406.187.768.59-100.302.343.413.564.125.205.418.578.42-110.132.593.233.553.675.035.197.167.40-120.081.902.702.923.154.494.725.946.04-130.041.622.272.592.183.203.804.674.62-14-0.050.781.201.391.282.112.513.002.87-150.000.771.401.610.871.331.992.721.86-16-0.090.490.751.05-0.310.440.941.531.33-17-0.220.400.490.78-0.640.561.201.580.91-18-0.130.370.881.070.230.200.46-0.28-0.28-19-0.170.250.710.820.330.110.51-0.49-0.18-20-0.170.230.720.800.640.430.481.300.06-21-0.350.140.480.560.260.120.050.84-0.31由表3-4可以看出，CX30樁體最大的水平位移量是8.86mm，位于樁的-7m處，因為8.86mm＜0.15%H=0.15%×7m=10.5mm，且＜30mm，故樁體位移量在安全范圍內(nèi)，基坑也處于安全狀態(tài)。根據(jù)表3-