1、1本科毕业论文（20 届）基坑支护工程变形监测与分析所在学院专业班级 测绘工程学生姓名指导教师完成日期2基坑支护工程变形监测与分析 【摘要】：基坑支护工程变形监测通过测量仪器及专用设备采用相应的监测方法对基坑进行的工作，并通过该工作来确定基坑本身及周围环境的空间位置随时间变化而变化的特征，本文以集美污水处理厂扩建二期基坑支护中监测数据为依据，在 Excel 中进行数据分析处理，并制作水平位移、垂直位移随时间变化的曲线图，然后进行总结分析并预测。【关键字】：基坑，变形，监测，Excel，数据处理3目录1.引言 .31.1 研究的背景 .31.2 研究目的与意义 .31.3 研究的内容 .32.集
2、美污水处理厂扩建二期基坑支护工程概况 .32.1 工程概况 .32.2 工程地质、水文及周边环境 .33.监测的技术规范 .43.1 作业依据 .43.2 监测频率 .43.3 监测项目及报警值 .44.监测项目方案 .44.1 监测点布设 .44.2 水平位移监测 .64.3 垂直位移监测 .64.4 地下水位变化监测 .64.5 深层土体水平位移监测 .65.监测结果及分析 .75.1 水平位移监测分析及结果 .75.2 垂直位移监测分析及结果 .95.3 水位变化监测分析及结果 .115.4 深层土体水平位移监测分析及结果 .126.本文研究的结论与总结 .156.1 研究结论 .156
3、.2 本文总结 .15致 谢 .16参考文献 .16英文翻译 .1741.引言1.1 研究的背景随着国家经济的快速发展，带动城市建设事业发展,城市中高层和大型建筑日益增多。因此, 建筑物的基坑开挖深度和规模也越来越大。各类用途的地下空间已在各大城市建设中得到开发利用,深基坑的安全问题以及邻近建筑物的安全性、稳定性等成为工程界十分关注的问题，各类深大基坑工程的监测已经成为建筑安全实施的一大技术热点，在深基坑开挖和施工过程中,对基坑支护结构体系的监测显得十分重要。1.2 研究目的与意义基坑支护变形监测一直以来是我国在监测变形方面研究的重点，研究变形监测的目的是为了对各地容易发生灾害隐患的边坡以及在
4、各个施工当中容易发生滑坡的边坡进行实时监测，当变形在允许范围之内，可正常施工，当变形超过允许范围；影响基坑施工的安全，也影响到周边的道路的通行，严重则影响临近建筑物的正常使用。通过变形监测，准确直观的判断变形数值的变化，进而监视工程建筑物的状态变化和工作情况，在发现不正常现象时，应及时分析原因，采取相应的防护措施，改变施工进度，从而保证工程的安全。其次，积累变形监测的资料，更好的解释变形的机理，为研究灾害预报的理论和方法服务检验工程设计的理论是否正确，设计是否合理。为工程建筑的设计施工、管理和科学研究工作作更加全面的参考 1。1.3 研究的内容本文研究的主要内容是结合集美污水处理厂二期基坑支护
5、工程实例对深基坑开挖支护结构的水平、垂直位移以及地下水位变化和深层土体进行监测和分析。阐述监测项目的基本操作以及方案，当监测结束后，通过 Excel 软件对变形的数据处理分析，根据基坑的变形量与时间的关系绘制曲线图，可以得到基坑的变形趋势，倘若变形超过限度，要对工程进行预警并采取相应防护措施，倘若没有超过限度，未来的变形进行人为预测。2.集美污水处理厂扩建二期基坑支护工程概况2.1 工程概况拟建厦门集美污水处理厂扩建二期基坑支护工程位于厦门市集美区浔江路西南侧集美污水处理厂内，主要由曝气沉砂池、改良 O/A/A 曝气池、沉淀池、回流及剩余污泥泵房、浓缩池、鼓风机房、变配电间等组成，总建筑面积约
6、 9000m2，其中 A/A/0 曝气池基坑面积约 6460m2，周长约 316m；两个二沉池基坑面积均约 1560m2，周长约 140m。由于三个基坑距离较近，并考虑到施工便利，设计三个基坑合并成一个基坑支护开挖。基坑面积均约 10500m2，周长约 400m。设计室外地坪标高为黄海高程5.00m，拟采用桩基础（静压预应力管桩），A/A/0 曝气池底板垫层底标高为-1.1m；二沉池底板垫层底标高为-1.15m，设计开挖深度分别为 6.10m、4.85m。2.2 工程地质、水文及周边环境据勘察资料，根据地勘资料，场地原始地貌单元属滨海滩涂地带。拟建场地地层自上而下分布为填土层、海相沉积层、冲洪
7、积层、残积土层、风化基岩层。地下水主要赋存于中砂层内，但由于地下水位埋深较大，且中砂层呈透镜体分布。影响地下室基坑开挖的地下水主要为赋存于填土层内的上层滞水，由于场地地势较低，且在填土层下部分面一层填砂，水量较大 2。拟开挖基坑东北侧、东南侧为已建厂区道路，西南侧为在建圣岩路；西南侧为后期预留用地，目前为空地；西北侧为本期拟建的鼓风机房、变配电间、曝气池除臭装置。53.监测的技术规范3.1 作业依据（1）建筑工程基坑支护技术规范(JGJ120-2012)；（2）工程测量规范（GB50026-2007）；（3）城市测量规范（CJJ/T8-2011）；（4）建筑变形测量规范（JGJ8-2007）；
8、（5）建筑基坑支护技术规程(JGJ120-2012)；（6）建筑地基处理技术规范(JGJ79-2012)；3.2 监测频率监测频率：当项目开始实施前要求初次测量，之后实施开挖的过程监测要求一天一次。等建完基坑地板后监测要求 3-7 天一次，由于项目实施过程处于台风多发季节，所以要适当增加监测强度 3。3.3 监测项目及报警值实施过程中，通过变化量来判断监测点的稳定性，当天反馈到施工中指导施工。详细监测报警值如下：表 4-1 施工监测项目及报警值表 序号监测项目 监测报警值(mm) 监测检测仪器 监测目的1 垂直沉降监测大于 30mm 或连续三日大于 3mm/d自动安平水准仪及钢铟尺观测边坡支护
9、的沉降情况2 水平位移监测坡顶周围地面沉降量大于35mm，且沉降差大于 3 宾得 R-202N 全站仪观测边坡支护的水平位移变化情况3地下水位变化监测变化速率500mm/d或累计量1000mm LY-2 型抗干扰水位仪观测施工过程中地下水位变化情况4深层土体水平位移监测 40mm，或变化率为 5mm/d CX-3C 测斜仪观测施工过程中土体侧向变形情况4.监测项目方案4.1 监测点布设根据设计要求，集美污水处理厂二期基坑支护工程变形监测点间距不应超过 20 米，工程共布设水平位移监测点 40 点（基坑坡顶及冠梁顶部）编号为 S1S40，点间距不超过 20m；垂直位移监测点 40点（基坑坡顶及冠
10、梁顶部）编号为 C1C40；地下水位变化监测点 8 点编号为 SW1SW8；深层土体水平位移监测点 7 点编号为 CX01CX07。各监测点位置详见集美污水处理厂二期基坑支护工程监测点平面图（图 4-1）。6图 4-1 集美污水处理厂二期基坑支护工程监测点平面图74.2 水平位移监测基准点的布设及观测根据工程测量规范（GB50026-2007）要求，观测之前，仪器设备均进行检查、校正。按照工程测量规范（GB50026-2007）进行测量。距离支护基坑不远处固定不动，土质坚硬而且通视效果好的地面上同时布设 4 点的水平监测基准点，依次为 A1A4，组成闭合的监测网，并运用独立坐标系统。在测站 A
11、1 上对仪器进行整平居中，并输入坐标（1000，2000，10），然后通过任意角度来定向，测量出 A2,A3,A4 坐标,(要求是多次测量取平均)。水平位移监测点的布设原则及观测按布点图将长度 50cm 的 20 钢筋分别浇注在能反映变形体变形特征的点位上，地面留 5cm，并用水泥护好，头部留 1cm，钢筋头部刻划十字型记号，并在其周围的墙上或地面上用红油漆写上编号。采用宾得 R-202N 系列全站型电子速测仪运用坐标观测法来测量水平位移监测点。首先利用坐标定向进行设置，具体步骤，一设置测站点的坐标，接着设置后视点的坐标，量取仪器的高度和棱镜的高度，输入并通过全站仪进行测距可以算出后视点的坐标
12、，再通过放样可以知道误差是否在误差范围内。然后开始进行测量，设定一定高度的棱镜并放置在相应的监测点上，接着通过照准后视镜进行观测。全站仪就会自动显示相应点的坐标，再通过数据线导出测量数据，最后通过计算分析监测点的水平位移变化情况 4。4.3 垂直位移监测1 基准点的布设及观测按工程测量规范（GB50026-2007）要求，观测之前,仪器设备均进行检查、校正。采用自动安平水准仪按照工程测量规范（GB50026-2007）进行测量。水准基准点布设在水平位移基准点上，编号与水平基准点一样，依次为 A1A4，形成一个闭合环水准路线，进行二等水准精度观测，使用自动安平水准仪，配合 2 米铟钢标尺进行施测
13、，各项作业限差均严格按工程测量规范（GB50026-2007）要求执行。(精度说明：0.2mm)2 垂直位移监测点的布设及观测按布点图将长度 50cm 的 20 钢筋分别浇注在能反映变形体变形特征的点位上，表面留 5cm，并用水泥护好，头部留 1cm，钢筋头部刻划十字型记号，并在其周围的墙上或地面上用红油漆写上编号。采用自动安平水准仪，配合铟钢标尺进行施测。观测时各项限差严格控制，每测点读数高差不超过 0.3mm（沉降“-”表示往下沉降）。通过高程的变化算出高差，一开始测量出布设监测点的高程为H0,在施工进行期间测量相应点的高程 Hn，沉降量大小为：H=Hn-H0。4.4 地下水位变化监测利用
14、 LY-2 型抗干扰水位仪对水位浮动进行监测，首先利用水准仪测量，可得一开始降水孔孔口的高程和孔口到水位的深度，水位高度等于孔口高程减去水位深度，一般通过两次测量取平均值。通过多次测量就会有多个水位高程与原本水位高程的差值，这差值就是水位累计变化量 5。4.5 深层土体水平位移监测采用测斜仪测量土体侧向变形，测斜仪的工作原理是根据摆锤受重力作用为基础测定以摆锤为基准的弧角变化。预先在土体中埋设测斜管，在土体发生变形后，测斜管会随之产生变形，用测斜仪测量每一段倾斜角度 ，然后计算得到测斜管每一段的水平位移增量 5”，测斜仪工作原理见图 4-2 8图 4-2 测斜议工作原理示意图测斜管安装在围护桩
15、及土体中i=Lsini （4-1）式中：L 为探头轮距，一般为 0.5 米；i 为某一深度倾斜角。“在测斜管伸入稳定土层或非变形土层的时候，可以把管底当作位移不动点，管口的水平位移值 Sn 就可以表示为每一段位移增量的总和 6”：（4-2）niiLS1s如果测斜管的上下两端都有水平位移，必须测量出管口的水平位移值 Sn，从而往下推算每个测量点位 Sm 的水平位移值：（4-3）nmiiLS1s5.监测结果及分析5.1 水平位移监测分析及结果监测成果见水平位移监测成果汇总表（表 5-1）、水平位移随时间变化曲线图（图 5-1图 5-5）。表 5-1 水平位移监测成果汇总表点号 总位移量(mm) 点
16、号 总位移量(mm) 点号 总位移量(mm) 点号 总位移量(mm)S1 -3 S11 -7 S21 -4 S31 -11S2 -5 S12 -15 S22 -7 S32 -24S3 -9 S13 -20 S23 -8 S33 -26S4 -8 S14 -19 S24 -8 S34 -15S5 -6 S15 -10 S25 -7 S35 -8S6 -3 S16 -14 S26 -5 S36 -14S7 -11 S17 -21 S27 -9 S37 -22S8 -13 S18 -20 S28 -13 S38 -219S9 -13 S19 -17 S29 -14 S39 -16S10 -7 S20
17、 -6 S30 -6 S40 -8图 5-1 水平位移随时间变化曲线图图 5-2 水平位移随时间变化曲线图图 5-3 水平位移随时间变化曲线图10图 5-4 水平位移随时间变化曲线图图 5-5 水平位移随时间变化曲线图从水平位移监测数据看，最大水平位移量处于 S33 号点，累计水平位移量为-26mm（“-”表示往基坑内移动），未达到设计预警值（大于 30mm 或连续三日大于 3mm/d），期间没有出现水平位移持续增大的现象，反映集美污水处理厂二期基坑支护工程在监测期间，水平变形总体处于稳定状态。5.2 垂直位移监测分析及结果监测成果见垂直位移监测成果汇总表（表 5-2）、垂直位移随时间变化曲线
18、图（图 5-6图 5-10）。表 5-2 垂直位移监测成果汇总表点号 总位移量(mm) 点号 总位移量(mm) 点号 总位移量(mm) 点号 总位移量(mm)C1 -5 C11 -8 C21 -3 C31 -11C2 -6 C12 -15 C22 -6 C32 -23C3 -9 C13 -21 C23 -8 C33 -23C4 -9 C14 -19 C24 -9 C34 -13C5 -8 C15 -9 C25 -8 C35 -7C6 -4 C16 -13 C26 -5 C36 -14C7 -11 C17 -21 C27 -9 C37 -22C8 -13 C18 -21 C28 -12 C38 -21C9 -13 C19 -17 C29 -13 C39 -16C10 -7 C20 -6 C30 -5 C40 -8
