基于高精度GPS河道断面测量的深基坑变形风险控制研究.pdf
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1、第卷第期水 利 科 学 与 寒 区 工 程V o l ,N o 年月H y d r oS c i e n c ea n dC o l dZ o n eE n g i n e e r i n gA u g,曾涛基于高精度G P S河道断面测量的深基坑变形风险控制研究J水利科学与寒区工程,():基于高精度G P S河道断面测量的深基坑变形风险控制研究曾涛(惠州水务集团东江工程检测有限公司,广东 惠州 )摘要:针对深基坑变形风险控制问题,结合实际施工情况,采用天宝S X G P S系统对基坑围护结构竖向位移、水平位移、支撑轴力以及基坑周边地表沉降量进行了监测,并同步构建了有限元模型.由监测数据及模型
2、结果表明,随着开挖深度增加,围护结构竖向位移出现波折式增大趋势,围护结构水平位移监测值与模拟值基本一致.对基坑监测点而言,在 H处为围护结构最大水平位移位置,模拟结果为 H处.开挖完成临河侧每层土体后,开挖水平位移最大监测值与最大模拟值相差 ,开挖水平位移最大监测值与最大模拟值相差 .对于最大支撑轴力值而言,第二道和第三道的支撑轴力监测值与模拟值的误差较小,分别为 和 .在维持基坑整体稳定性中,基坑支撑结构起到关键作用,对于深大基坑,建议支撑选择具有更好连接性和刚度的钢筋混凝土材料.关键词:高精度G P S;风险控制;深基坑;变形;河道断面中图分类号:TU ;TU 文献标志码:A文章编号:()
3、收稿日期:作者简介:曾涛(),男,广东兴宁人,工程师,从事水利水电工程检测工作.E m a i l:q q c o m.工程概况本水利工程为预应力混凝土连续梁桥,为预留边滩河道疏浚规划条件.号号墩最小开挖深度为 m,最大开挖深度为 m,平均为 m.该基坑的加固使用高压旋喷桩进行.地下连续墙设计采用强度为C 的混凝土,并插入至地面以下 m处.地下连续墙切断坑内水位和坑外地下水联系,采用止水帷幕、围护墙止水;坑内使用管井疏干降水.在开挖前,降低地下水位至基坑地面以下 m.断面测量测量河道断面是河道地形测量的重要过程,测量对象包括横断面测量、纵断面测量.纵断面指河流中线剖面,纵坐标选取测量中线以上地
4、形变化转折高程,同时将河长作为横坐标,将河流纵断面图绘制出来.纵断面图能通过河流纵坡、落差沿程得到体现.横断面指与流向断面垂直的河槽某处,并以水面线和河底作为上下边界.在最高洪水位以上 m处测量横断面陆上数据;在码头中心线上测量码头中心线断面,若水深变化明显,需增加测点数量.本研究断面测量采用天宝S X G P S系统,该系统可使 k m远距离测量作业得到实现.天宝S X G P S测量系统可获取高精度P码,可有效将电离层影响减弱,还可双频组合组成不同波长相位观测值,可将搜索空间相对减少,从而将解算速度提高.河道基坑开挖监测分析目前,基坑工程设计主要以工程经验为重要依据,基坑监测已成为判断基坑
5、本身及周边稳定性重要手段.真实有效的监测数据能真实反映出各复杂条件下结构变化.由于各地荷载情况、地质水文差别较大,现场监测非常重要.因基坑施工质量存在不可控因素,会对周围环境和开挖范围产生很大的影响,须借助精确的监测技术实时掌握开挖的各过程结构变形情况,确保工程安全性 .本研究参考 建筑基坑工程监测技术标准(G B )建筑基坑支护技术规程(J G J )等对基坑进行监测,图为断面监测点布局,表为监测项目以及控制变形累计值、控制变形速率.图断面测点布局表基坑监测控制值检测项目累计值/mm速率/mmd围护结构竖向位移 围护结构竖向位移(基坑东、南侧)围护结构竖向位移(基坑北侧)墙体水平位移(基坑北
6、侧)土体水平位移 周边地表沉降 立柱沉降 在基坑四周,测斜管间隔约 m布置一处,在地下连续墙施工前预先在墙体内埋置.在基坑四周平行于基坑围护墙每隔 m布置地表沉降监测点,将布置的一排道钉作为监测点,每排道钉不低于五个.其余监测点在基坑开挖前布置好;实际施工中结合气候水文条件、工况、监测数据的情况来调整监测频率.监测数据分析 围护墙竖向位移监测分析同一监测点可同时监测围护墙的水平位移和竖向位移.选取监测点J C、J C ,图为围护墙顶的竖向位移变化量.由图知,南北两侧的J C、J C 具有一致的变化趋势.竖向位移随开挖深度的增大均呈现波折上 升 趋 势.其 中 监 测 点J C 在 检 测 天
7、数 为 d时,其竖向位移最大,为 mm,J C 在图围护墙顶的竖向位移变化量检 测 天 数 为 d时,竖 向 位 移 最 大 值 为 mm.坑底土体随基坑开挖而隆起,从而使围护墙得到一个向上推动力,引起围护墙初期向上的位移发生;随着开挖进行,围护墙在自身较大重力的作用下产生竖直向下位移;在开挖卸载后,基坑内侧土体围护墙内外两侧土压力差造成围护墙竖向变形.围护墙顶部竖向位移表现为波折向上变形曲线.围护墙内外土压力在基坑开挖初期造成围护墙竖向位移要比墙体下沉大,基坑开挖初期围护墙竖向位移增长较快.支撑架设对围护墙竖向位移进行有效限制,在开挖至坑底后会使向上挤压应力与围护墙自身重力达到平衡,竖向位移
8、趋于稳定.支撑轴力监测分析在整个支撑结构中,轴力监测点布置起决定性作用,每道支撑都有五个监测点,全面测量其支撑轴力.表为各支撑轴力控制值.表各支撑轴力控制值k N支撑位置最小报警值最大报警值第一道支撑 第二道支撑 第三道支撑 由图知,第一道混凝土支撑轴力值呈现略微上升趋势,各测点变化幅度较大.Z D A 出现最大轴力,监测最大值为 k N.在进一步开挖基坑时,则向前推动被动区土体,结构顶部向坑外转动,造成第一道混凝土支撑轴力有极小值出现.当架设完成二、三道支撑后,第一道支撑轴力趋于稳定,支撑体系此时已完善,大部分的墙后土体压力由下部支撑承担.第期曾涛基于高精度G P S河道断面测量的深基坑变形
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