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建筑物基坑监测技术及数据处理方法研究文献综述

 2020-07-02 10:07  

为了提高城市土地的空间利用率和满足高层建筑物抗震防风结构的要求,我国的基坑工程在总体数量、平面尺寸、开挖深度等方面都得到了快速的发展。基坑在开挖过程中,开挖区的自然状态发生了变化,基坑内外的土体也由原来静止的的土压力状态向被动和主动的土压力状态转变。应力状态的改变首先引起基坑支护结构承受载荷而内力发生改变,其次引起坑内土地隆起、基坑支护结构及其周围土体的侧向位移和沉降,如果内力和变形的量值超过允许的范围,将导致基坑的失稳甚至破坏。为了保证基坑的支护结构和临近建筑物的安全、验证设计采取的各种假设和参数,并进行修正完善、不断积累工程经验、提高基坑工程设计和施工水平,一般要对基坑的支护结构的应力变化和土体的变形进行监测。

基坑监测的基础内容一般有围护桩墙顶的水平位移监测和沉降监测、深层水平位移监测、基坑回弹监测、周围建筑物的沉降,开裂监测、地下水监测等。在水平位移监测和沉降监测方面,袁玉珠以实际工程为例,详细阐述了基坑监测中水平位移和沉降监测的监测目的,监测方式方法。【1】而胡媛媛,黄广龙等学者则从计算方式、耗费成本、精度等级、实际情况四个方面详细比对了深基坑水平位移监测的常用四种方式(轴线法、测小角法、单站改正法、前方交汇法),他们认为测小角法与其他方式方法相比,计算简单、操作方便、监测精度高、造价较小、是目前基坑监测中使用较为广泛的一种方法。【2】基坑施工时,因为工程量较大,环境复杂,往往对周围的建筑物产生影响效果,当基坑周边是居民或国家规定的保护区时,操作往往更加复杂。杨爱民,陈生东,胡忠志等以福州古建筑保护区的三纺基坑为例,对开挖引起的文物建筑物及道路的沉降,建筑物墙体开裂进行了详细的分析。该工程为了加强对基坑前国家级文化故居的保护,在其基坑前侧布设了带冠梁的钻孔灌注桩排桩与水泥搅拌桩联合围护结构,并增加了对周围道路房屋开裂监测的监测频率,最终较好的维护了基坑侧壁的安全,更加有效的减少了开挖过程中对周边环境的影响。【3】周彦军则专门针对软土地层,介绍了深基坑工程施工过程对周围建筑物引起沉降变形的影响因素主要有墙体变形;基坑回弹、隆起;抽水造成的砂土损失,管涌等。【4】在基坑监测工程中,地下水监测也是非常重要的一环,地下水简直称得上是基坑工程的天敌。据统计,与地下水有关的基坑事故占总事故的45%~70%,约有22%的基坑事故与地下水处理有关。朱朝晖,吴平,刘金龙,姚华彦,纪伟等人发现以往对抗承压水基坑底板的临界厚度计算方法,其计算结果往往与实际偏差较大,于是他们总结了许多学者从不同角度的计算公式,提出了一种可以考虑土体抗剪强度的基坑突泳隔水层临界厚度的简便计算公式。【5】学者丁春林则是总结了承压水基坑既有突泳稳定的分析方法,提出了一种新的思路,他指出软土地区承压水基坑抗突泳稳定分析,应从坑底土透水性和土体发生突泳破坏的机理入手。当坑底为不透水层土时,要考虑的是突泳塑性破坏,当坑底为弱透水层土时,应考虑渗透破坏。【6】随着深基坑的增多,基坑安全问题也显得日益重要,基坑的安全,对基坑事故的预测预防是进行基坑监测的重要原因。杨子胜,梁仁旺,白晓红等人在总结了大量基坑事故,对预防基坑事故给出了建议和参考。除去基坑工程涉及学科多,操作难度大,易受外界影响等内部因素,杨子胜等人认为基坑事故的出现主要受勘测因素、设计及支护方案选择不当因素、施工排水,降水,工队配合不当因素、其他不可控因素的影响。并针对这几种主要因素提出了预防措施。【7】【8】相邻工程施工的扰动也是造成基坑边坡失稳及坍塌事故发生的重要原因之一。针对此种现象王景春,徐日庆,黄斌等人在总结前人研究的基础上,提出了施工扰动度的概念,建立了表达式,并通过实例给出了抗隆起安全性分析模型。【9】在确保施工安全,基坑的监测各项指标符合限值后,还要尽可能地减少施工对保护周边生态环境的影响。金福安,徐伟从深基坑施工破坏导致环境灾难;深基坑施工产生的”三废”、噪声;深基坑施工时对环境能源的压力三个方面阐述了深基坑施工对环境产生的影响。并引入了施工污染指标(CPI)法,主张不断调整施工方案,借鉴其他行业的理念,减少施工对环境的挤占。【10】马士举,朱超则从基坑施工引起的环境效应出发,从基坑施工对周围的环境效应、基坑开挖中的水文地质环境效应、基桩施工的环境效应、围护体系破坏环境效应、止水帷幕渗漏水环境效应五个方面分别分析,并提出了环境防护的对策:合理选用降水、支护方案;隔断体保护;基坑周围管线的保护;加强基坑工程的审查和监测工作。【11】

近年来我国在飞速地发展建设,在基坑施工、基坑监测的许多技术方法已经趋于成熟,但各种技术方法堆叠在一起,难免会出现选取不当,处理技巧老旧的问题,因此我们更要总结前人们的经验方法,参考研究所用的数据技巧,总结出一套符合工程实践的方式。

参考文献:

[1]袁玉珠.基坑位移与沉降监测方法研究[J].北京测绘,2016(06):30-33.

[2]胡园园,黄广龙,史瑞旭,.深基坑水平位移监测方法的分析与比较[J].建筑科学,2012(S1):237-241.

[3]杨爱民,陈生东,胡忠志.福州三坊基坑开挖对周边环境影响的分析[J].西部探矿工程,2007,19(5):7-10.

[4]周彦军.软土地层深基坑工程对邻近建筑物变形影响因素分析和应对措施[J].隧道建设,2007,27(2):40-43.
[5]朱朝辉,吴平,刘金龙,姚华彦,纪伟.抗承压水基坑底板的临界厚度计算方法[J].工业建筑,2013,0(S1):438-441.

[6]丁春林.软土地区承压水基坑突涌稳定计算法研究综述[J].地下空间与工程学报,2007,3(2):333-338.

[7]杨子胜,梁仁旺,白晓红.深基坑工程事故分析及防范措施[J].河南科技大学学报:自然科学版,2004,25(4):71-74.

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