北京厢红旗一号院文体中心及地下车库基坑监测技术方案毕业论文.doc
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1、北京厢红旗一号院文体中心及地下车库基坑监测技术方案 摘 要变形监测就是利用专用的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测、对变形体变形性态进行分析和变形体变形的发展态势进行猜测等的各项工作。其任务是确定在各种荷载和外力作用下,变形体的外形、大小、及位置变化的空间状态和时间特征。在精密工程丈量中,最具代表性的变形体有大坝、桥梁、高层建筑物、边坡、隧道和地铁等。本次实习主要以建筑的沉降观测为主。此次的论文也以基坑和周边的建筑物的沉降为主,进行周期性、持续性的观测,并且所要求的观测结果要求是高精度的。且观测时采用相同的观测路线和观测方法;使用同一仪器设备;固定观测人员;做好测量中的各项原始数据的记录
2、(包括气象条件、施工阶段等);在基本相同的工作环境下工作。关键字:变形监测、持续观测、精密工程。目 录第一章 任务概况11.1工程概况11.2地层土质概述11.3地下水情况11.4 周围环境情况21.5基坑支护设计21.6作业目的31.6.1基坑监测的目的31.6.2基坑监测的内容3第二章 建筑物的变形观测42.1变形观测概述42.1.1变形观测的概念42.1.2变形分类42.1.5工程变形的原因52.1.6变形监测的内容52.1.7变形观测的意义与特点62.1.8变形观测的基本方法与精度72.2平面基准点、高程基准点、工作基点的布设82.2.1平面基准点82.2.2监测点布置102.2.3水
3、平位移观测点112.2.4周边建筑物沉降观测112.3基坑监测的方法及技术要求122.3.1 平面基准网122.3.2 水平位移观测132.3.3高程基准网及建筑物沉降观测152.4监测频率162.5监测报警172.6数据处理及信息回馈182.7提交资料19第三章 安全文明施工203.1人身安全203.2仪器安全使用20第四章 质量保证措施224.2 过程控制224.3 质量监控24第五章 成果资料25致 谢31 第一章 任务概况1.1工程概况 拟建一号院文体中心及地下车库工程位于北京市海淀区厢红旗。拟建物为一栋文体中心及地下车库,地上4层,局部5层、地下3层。总建筑面积约30529.00m2
4、, 框架结构,基础埋深为约 -11.5m和 -15.5m,基础形式拟采用筏板基础。本工程场地面0.00相当于高程 54.60m。拟对本工程在基坑开挖过程中进行基坑位移观测,对基坑周边建筑物进行沉降观测工作。基坑开挖深度约为11米15米,基坑等级一级,基坑周边有配电室,礼堂,调压站等建筑物且距离较近。在基坑开挖施工期间,加强对基坑施工、周边建(构)筑物监测是确保施工安全的重要措施之一,同时也是文明施工的一个重要组成部分。1.2地层土质概述拟建场地属于山前洪冲积扇中下部,表层为人工填土层,其下为第四纪沉积土层。从地层空间分布规律看,土层在水平向分布比较稳定;垂直向变化显著。1.3地下水情况本场区地
5、下水分布:在现场勘察过程中,在钻孔深度(深度为25m)范围内未见地下水。拟建场区历年高水位记录:根据收集的地下水资料,拟建场区历年最高水位接近自然地面(包括上层滞水),近35年最高地下水位为地面下25m以下。1.4 周围环境情况周围环境情况汇总表 表1位置周围建筑物及道路情况东侧现状为礼堂,最近处距拟建建筑物外墙9.41m南侧南侧为围墙,距拟建建筑物外墙13.73m西侧西侧现状建筑从北往南分别配电室,乙区东楼,燃气增压站,最近处距拟建建筑物外墙分别为6.09m,14.12m,6.49m。北侧为现状道路及广场1.5基坑支护设计图1基坑支护段划分图本工程基坑支护分为六个剖面,1-1和3-3剖面在0
6、.00以下5.5m范围内采用土钉墙喷护,5.5m以下为桩锚支护体系。2-2和 4-4剖面在0.00以下4.0m范围内采用土钉墙喷护,4.0m以下采用桩锚支护体系,5-5和 6-6剖面在0.00以下11.5m范围内采用复合土钉墙喷护支护体系。1.6作业目的1.6.1基坑监测的目的基坑开挖过程是基坑内静载卸荷的过程,从而引起坑底土体产生向上为主的位移同时也会引起围护体两侧压力差的作用而产生水平向位移以及墙体外测土体的位移,尽管在围护体系的设计、施工中采取了多种验算和保障措施,但不可避免会产生一些基坑外土体的垂直和水平位移,并使围护墙体产生垂直与水平位移,及连锁性质的使地下水位升降,土体中的地下水密
7、度的变化,当这些变化累积发展至一定数量级时,有可能对基坑及周边建筑物的安全产生影响。基坑监测的目的是:a.为信息化施工提供依据:通过监测随时掌握岩土层和支护结构内力、变形的变化情况以及周边环境中各种建筑、设施的变形情况,将监测数据与设计值进行对比、分析,以判断前部施工是否符合预期要求,确定和优化下一步施工工艺和参数,以此达到信息化施工的目的,使得监测成果成为现场施工工程技术人员作出正确判断的依据。b.为周边环境中的建筑、各种设施的保护提供依据,以保护周边环境的安全。c.为优化设计提供依据:基坑监测是验证基坑工程设计的重要方法,设计中计算未曾考虑或考虑不周的各种复杂因素,可通过对现场监测结果的分
8、析、研究,加以局部的修改、补充和完善,可以为动态设计和优化设计提供重要依据。d.基坑监测可以预防在施工过程中出现较大变形,及时反馈信息,为建设、设计、施工、监理等部门提供详细的数据资料,以保证基坑施工安全。1.6.2基坑监测的内容 根据一号院文体中心及地下车库基坑支护及土方开挖施工方案,以及建设方要求,本工程基坑监测主要内容有:(1) 边坡、立柱顶部水平位移;(2) 边坡、立柱顶部垂直位移;(3) 周边建筑物沉降观测; 第二章 建筑物的变形观测2.1变形观测概述2.1.1变形观测的概念所谓变形观测,是用测量仪器或者专用仪器测定建筑物及地基建筑物在荷载和外力作用下随时间变形的工作.通过变形观测,
9、可以检查、各种工程建筑物和地质构造的稳定性,及时发现问题,确保质量和使用安全;更好的了解变形的机理,验证有关工程设计的理论和地壳运动的假说,建立正确的预报变形的理论和方法;以及对某种新结构,新材料,新工艺的性能做出科学的客观的评价。变形观测属于安全监测。变形观测有内部观测和外部观测两方面。内部观测内容由建(构)筑物的内部应力,温度变化的测量,动力特征及其速度的测定等,一般不由测量工作者完成。内部观测与外部观测之间有着密切的联系,应同时进行,以便互相验证和补充。外部观测的内容主要有沉降观测,位移观测,倾斜观测,裂缝观测和扰度观测等.2.1.2变形分类1变形体自身的形变。变形体自身的形变包括:伸缩
10、、错动、弯曲和扭转四种变形,2变形体的刚体位移。刚体位移则含整体平移、整体升降、整体转动和整体倾斜。2.1.3变形监测分类1静态变形监测,静态变形是时间的函数,观测结果只表示在某一期间内的变形,静态变形通过周期测量得到。2动态变形监测,动态变形指在外力(如风、阳光)作用下产生的变形,它是以外力为函数表示的,动态变形需通过持续监测得到。2.1.4变形观测对象1)研究全球性变形,如监测全球板块运动、地极运动、地球自转速率变化、地潮等;2)区域性变形研究,如地壳形变监测、城市地面沉降;3)工程和局部性变形研究,工程变形监测一般包括工程(构)建筑物及其设备以及其他与工程建设有关的自然或人工对象,这是本
11、课程研究的主要内容。2.1.5工程变形的原因一、自然条件及其变化;二、与建筑物本身相联系的原因;三、勘测设计、施工及运营管理工作做的不合理,也会引起建筑物额外的变形。2.1.6变形监测的内容1)垂直位移(沉降)监测它是指建筑物及其基础在垂直方向上的变形(也称垂直位移).沉降观测就是测定建筑物上所设观测点(沉降点)与基准点(水准点)之间随时间的变化的高差变化量.通常采用精密水准测量或液体静力水准测量的方法进行.2)水平位移监测它是指建筑物在水平面内的变形,其表现形式为在不同时期平面坐标或距离的变化.建筑物水平位移观测是测定建筑物在平面位置上随时间变化的移动量. 测定水平位移的方法很多,有常规的地
12、面控制测量方法,如导线,前方交会法等;也有各专用方法,如基准线法,正、倒垂线法等3)倾斜监测它是指建筑物因为地基的不均匀沉降或其他原因造成的.建筑物倾斜位移分为两类:一类表现为以不均匀的水平位移为主;另一类则表现为以不均匀的沉降为主.倾斜观测是用经纬仪,水准仪或其他专用仪器测量建筑物的倾斜随时间变化的工作.对于上述两种倾斜一般采用不同的观测方法,前者可采用先测出水平位移然后计算倾斜的方法,即所谓的“直接法”;后者可通过测量建筑物基础相对沉降的方法进行测定,即先测出沉降后计算倾斜的方法,也就是所谓的“间接法”.4)裂缝监测它是指建筑物基础的不均匀沉降,温度的变化和外界各种荷载的作用,使得建筑物内
13、部的应力大大超过了允许的限度,使得建筑物的结构产生裂缝。测定建筑物裂缝发展情况的观测工作即为裂缝观测。5)挠度监测在建筑物垂直面上,各个不同高程点相对于底点不同的水平位移,称为扰度。所进行的观测称为扰度观测。变形观测的任务是周期性地对观测点进行重复观测,求得其在两个观测周期间的变化量,而为了求得瞬时变形,则应采用各种自动记录仪器记录其瞬时位置.变形观测的内容,应根据建筑物的性质与地基情况来决定.要求有明确的针对性,既要作全面的考虑,以便能正确反映出建筑物的变化情况,达到监视建筑物的安全运营,了解其变形规律之目的.2.1.7变形观测的意义与特点A意义(1)首先是实用上的意义,主要是掌握各种工程建
14、筑物的地质构造的稳定性,为安全诊断提供必要的信息,以便发现问题并采取措施;(2)其次是科学上的意义,包括更好地理解变形的机理,验证有关设计的理论和地壳运动的假说,进行反馈设计以及建立有效的预报模型,对于工程的安全来说:监测是基础,分析是手段,预报是目的。B特点与一般的测量工作相比,变形观测具有以下几个特点:(1)观测的精度要求高由于变形观测的结果直接关系到建筑物的安全,影响对变形原因的分析和变形规律的正确分析,和其他测量工作相比较,变形观测必须具有很高的精度。典型的变形观测精度要求是1mm或者相对精度110-6。因此,根据变形观测的目的不同,确定合理的观测精度和观测方法,优化观测方案,选择测量
15、仪器是实施变形观测的前提。(2)需要重复观测建筑物由于各种原因产生的变形都有时间效应,计算其变形最简单,最基本的方法是计算建筑物上同一点在不同时间的坐标差和高程差。这就要求变形观测必须依一定的时间周期重复观测,时间跨度较大。重复观测的周期取决于变形观测的目的,预计的变形量的大小和速度。 (3)要求采用严密的数据处理方法建筑物的变形一般都比较小,有时甚至与观测精度处在同一个数量级;同时,大量重复观测使原始数据增多。要求从不同时期的大量数据中,精确确定变形信息,必须采用严密的数据处理方法。总体来说同一基坑沉降监测的对象有可能是基坑周围的多个不同的建筑物。每一建筑物沉降观测点点数的设置主要根据建筑物
16、的建筑层数、基础结构、距开挖基坑的远近、周围的地质情况、运营性质等因素来确定。观测点间距一般为1020m点位要选择在建筑物四角及中间可能产生不均匀沉降的部位。其标志的设定根据经验用外力将钢钉固定于建筑物的墙体或基础中作观测点标志能够代替传统的变形观测点标志且具有目标小、宜保存、造价低,又不对原建筑物造成任何破坏等优点完全能达到预期目的。2.1.8变形观测的基本方法与精度A基本方法变形观测方法可以分为四类.第一类:常规大地测量方法,包括几何水准测量,三角高程测量,三角(边)测量,导线测量,交会法等.这类方法的测量精度高,应用灵活,适用于不同变形体和不同的工作环境,但野外工作量大,不易实现自动和连
17、续监测.第二类:摄影测量方法:包括近景摄影测量.它可以同时测量许多点子,作大面积的复测,尤其适用于动态式的变形观测,外业简单且精度较底.第三类:专门测量方法,或称物理仪器法,包括各种准直测量(激光准直系统具有代表性),倾斜仪观测,流体静力水准测量系统及应变计测量.用专门测量手段的最大特点是容易实现连续自动监测及遥测,且相对精度高,但测量范围不大,提供的是局部变形的信息.第四类:空间测量技术:包括甚长基线干涉测量(VLBI),卫星激光测距,全球定位系统(GPS)等.空间测量技术先进,可以提供大范围的变形信息,是研究地壳变形及地表下沉等全球性变形的主要手段.工程建筑物变形观测的基本方法,要根据建筑
18、物的变形性质,使用情况,观测精度,周围的环境以及对观测的要求来选定.在实际变形观测方案时应综合考虑各种测量方法的应用,互相取长补短.观测时应注意的事项:采用相同的观测路线和观测方法;使用同一仪器设备;固定观测人员;做好测量中的各项原始数据的记录(包括气象条件、施工阶段等);在基本相同的工作环境下工作。B 精度变形观测的精度要求,取决于该工程建筑物预计的允许变形值的大小和进行观测的目的.如果观测的目的是为了使变形值不超过某一允许的数值而确保建筑物的安全,则其观测的中午差应该小于允许值的1/101/20;如果观测的目的是为了研究其变形的过程,则其中误差应该比这个数值小的多,实际上由于工程建设项目种
19、类很多,工程复杂程度不同,观测周期不一样,所以对变形观测的精度要求顶出同意规格是很困难的.基坑监测是指在施工及使用期限内,对建筑基坑及周边环境实施的检查、监控工作。基坑监测主要包括:支护结构、相关自然环境、施工工况、地下水状况、基坑底部及周围土体、周围建(构)筑物、周围地下管线及地下设施、周围重要的道路、其他应监测的对象。实践经验证明,沉降量观测的最大误差,应该为差异沉降最大容许值的1/10,而差异沉降最大容许值可按下式计算:最大=2L/1000(L为两个相邻沉降点的间距)沉降量的中误差,一般掌握在=1mm左右.2.2平面基准点、高程基准点、工作基点的布设2.2.1平面基准点作为变形观测的基准
20、点,应选设在变形影响范围以外,车辆、行人少、通视且便于长期保存的稳定位置,但又不能离太远,基准点位与待监测点的距离应大于开挖深度的3倍。每次监测时,均应检查控制点本身是否受环境影响或破坏,确保监测结果的可靠性。 图2平面基准点平面基准点:视现场条件在场地外布设4个平面基准点,在场地内布设5个的位移观测工作基点。一般做法为选区合适位置,挖深约1.2米,用水泥浇筑埋设,中间埋设带有铜芯或十字丝标志的钢筋,具体样式如图2。条件允许情况下还可以建造具有强制对中装置的观测墩,强制对中装置的对中误差不超过0.1mm。照准标志应有明显的几何中心或轴线,并符合图像反差大、图案对称、相位差小和本身不变形等要求。
21、可选用重力平衡球式标志、旋入式杆状标志、直插式标志。高程基准点:视现场条件在场地外布设5个高程基准点。基准点和工作基点应形成闭合环或形成由附和路线构成的结点网。高程基准点应选设在变形影响范围以外且稳定、易于长期保存的地方。在建筑区内,其点位与邻近建筑的距离应大于建筑基础最大宽度的两倍。高程基准点也可选择在基础深且稳定的建筑上。基准点应定期复测,复测周期为每三个月一次。再对变形观测点进行观测。场地附近设置的5个工作基点,每期变形观测时将其与场地外的平面基准点联测,然后在对变形观测点进行观测。选点埋石:埋石的密度不低于2点/ km2,点位选择在稳定坚实的基岩、岩石、土层、建筑物顶部等能长期保存、满
22、足观测条件的地点,并做好了选点标记。1) 选点时避开了环境变化大,测量标志难以永久保存的地点,如易受水淹的河床、低地、靠近铁路、公路、已规划的易受施工影响有剧烈震动的地点。2) 选点时避开了地质环境不稳定的地区,如断裂破碎带边缘、易发生洪水、滑坡、岩崩区、局部沉降区,有大量物质搬移的矿区、采石场、大量取土、地下水剧烈变化的地点。3) 选点时远离了发射功率强大的无线发射源、微波信道、高压线等,距离大于200m,远离了高压输电线和微波无线电传送通道,其距离大于50m。并实地了解发射源和电磁波影响状况,标注在点之记环视图上。4) 选点时避开了多路径环境影响,避免了靠近水面、树冠、高大建筑物、低洼潮湿
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