高层建筑物基坑围护墙变形监测方案——以茂业天地工程监测为例

屈吉庆(太原市勘察测绘研究院,山西太原 030002)

高层建筑物基坑围护墙变形监测方案
——以茂业天地工程监测为例

屈吉庆∗
(太原市勘察测绘研究院,山西太原 030002)

为规范高层建筑基坑围护墙变形监测工作,保证监测质量,为信息化施工和优化设计提供依据,做到成果可靠、技术先进,确保建筑基坑安全和周边建筑的安全,本文以实例阐述了用精密仪器方法监测高层建筑物基坑围护墙的方案,与测绘同仁共勉。

层建筑物;基坑围护墙;变形监测;设计方案

1 前 言

变形是指变形体在各种荷载作用下,其形状、大小及位置在时间域和空间域中发生变化。所谓变形监测,就是利用测量仪器与专用仪器和方法对变形体的变形现象进行监视观测的工作。其任务是在确定各种荷载和外力作用下,变形体的形状、大小及位置变化的空间状态和时间特征[3]。自然界的变形危害现象很普遍,如地震、滑坡、地表沉陷、溃坝、桥梁和建筑物垮塌等等。就地学和工程领域中的变形来说,当变形量不超过一定的范围时,会被认为是允许的,但如果超出了允许值,则可能引发灾害。随着城市日新月异的发展,高层建筑物已成为城市的一个个名片,随之而来的是建筑物的基坑越来越深,由原来的地下一层,逐渐变成地下3层、甚至地下5层,因此对于开挖围护墙的监测就必不可少,本文就是结合太原市茂业天地工程项目对基坑围护墙变形监测及分析方案进行阐述。

图1 监测项目平面图

2 工程概况

监测项目位于体育路以东,永康街以南,亲贤北街以北,场地内计划实施2栋楼及周边群楼。写字楼地下2层,正负零以上52层长约47m、宽约43m,酒店地下2层,正负零以上20层长约52m、宽约35m,主体周边裙楼地下2层,正负零以上5层长约222m,宽约116m,基坑设计深度19m。周边有太原市勘察测绘研究院C级GPS控制网和二等水准点,满足控制要求,如图1所示。

3 监测目的及主要技术指标

筑物损坏,因此对其进行变形监测,主要目的有:①通过将监测数据与预测值作比较,判断上一步施工工艺和施工参数是否符合或达到预期要求,同时实现对下一步的施工工艺和施工进度控制,从而切实实现信息化施工;②通过监测及时发现围护结构施工过程中的环境变形发展趋势,及时反馈信息,达到有效控制施工对建筑物及管线影响的目的;③通过监测及时调整支撑系统的受力均衡问题,使得整个基坑开挖过程能始终处于安全、可控的范畴内;④通过监测确保本工程基坑开挖期间周边的道路、地下管线及建筑物的正常使用;⑤通过监测及早发现基坑止水帷幕的渗漏问题,并提请施工单位进行及时、有效的堵漏准备工作,防止施工中发生大面积涌砂现象;⑥将现场监测结果反馈设计单位,使设计能根据现场工况发展,进一步优化方案,达到优质安全、经济合理、施工快捷的目的;⑦通过

为了防止开挖造成基坑围护墙变形及造成周边建跟踪监测,在换撑和支撑拆除阶段,施工科学有序,保障基坑始终处于安全运行的状态。

该项目变形监测级别为一级,精度指标如表1所示[4]。

建筑变形测量精度指标 表1

4 设计方案

4.1 监测内容

根据本工程的要求、周围环境、基坑本身的特点及相关工程的经验,按照安全、经济、合理的原则,测点布置主要选择在3倍基坑开挖深度范围内布点,拟设置的监测项目如下:

(1)周边地下综合管线垂直位移、水平位移监测(需甲方提供周边地下管线资料,本方案暂未考虑);

(2)地表沉降监测;

(3)围护顶部垂直位移、水平位移监测;

(4)其他内力监测略去

4.2 监测技术要求与方法

为保证所有监测工作的统一,提高监测数据的精度,使监测工作有效的指导整个工程施工,监测工作采用整体布设,分级布网的原则。即首先布设统一的监测控制网,再在此基础上布设监测点(孔)。

(1)平面控制网要求

平面控制网采用边角网,以测边为主,加测部分角度,建立一级平面控制网,控制网平均边长在300 m左右,主要技术要求见表2[2]。

边长测量采用电磁波测距,技术要求如表3所示[2]。

平面控制网技术要求 表2

边长测量技术要求 表3

平面控制网的平差计算采用原武汉测绘科技大学的科傻平差软件进行解算。

为准确监测基坑围护墙变形值,需对基准网进行监测,监测方法与第一次观测相同。监测频率视情况而定,在变形观测期间,初步计划进行3次监测。

(2)监测点水平位移测量

水平位移测量采用极坐标法进行观测。观测采用方向观测法,每组不多于4个方向,进行两测回观测,两次照准目标读数差不能大于2″,半测回归零差不能大于3″,一测回内2C互差不能大于5″,同一方向值各测回互差不能大于3″。每次观测前需对基准点进行检测。仪器采用徕卡TS30全站仪来测量。内业软件采

用徕卡变形监测分析系统平差计算。

(3)垂直位移监测要求

在基坑影响范围外布设4个工作基点,按照建筑变形测量规范二级水准测量要求,与我院二等水准网

(太原大沽高程基准,2007年施测)进行联测,作为沉降观测的工作基点。垂直位移监测控制网的具体技术要求应符合如表4、5所示[2]:

水准观测的限差一 表4

水准观测的限差二 表5

垂直控制网的平差计算利用原武汉测绘科技大学的科傻平差软件进行解算。

(4)监测点垂直位移测量

按建筑变形测量规范二级水准测量规范要求,历次沉降变形监测是通过工作基点间联测一条闭合或者附合水准线路,由线路的工作点来测量各监测点的高程,各监测点高程初始值在监测工程前期两次测定(两次取平均),某监测点本次高程减前次高程的差值为本次沉降量,本次高程减初始高程的差值为累计沉降量。

(5)建筑物倾斜观测

同一建筑的监测点的差异沉降除以测点的平面距离换算出各建筑物因基坑施工影响地基不均匀沉降产生的相对倾斜。

式中:△Cm、△Cn分别为建筑物垂直位移测点m、n点的累计垂直位移,Lmn为m、n点间的距离。

4.3 监测点布设

各监测项目的测点布设位置及密度应与桩基施工、围护施工的区域、围护结构类型、基坑开挖顺序、被保护对象的位置及特性相匹配,同时参照围护结构位置、附属结构位置及开挖分段长度等参数,进行测点布置,同时也注意了断面的布设,主要为了解变形的范围、幅度、方向,从而对基坑变形信息有一个清楚全面的认识,为围护结构体系和基坑环境安全提供全面、准确、及时的监测信息。如图2所示:

图2 监测项目测点布设图

设计各监测项目布点情况如下:

(1)平面控制工作基点布设

基坑水平位移监测要求精度高,为保证观测精度,监测基准点应建造具有强制对中装置的观测墩。结合场地条件,本项目应埋设6个具有强制对中装置的观测墩。观测墩顶部应高于地面障碍物(房屋顶面,女儿墙体等)。

(2)垂直位移工作基点布设

根据《建筑变形测量规范》JGJ8-2007中4.2的要求及本项工程的级别,本项工程必须选择3个或3个以上基础控制点。高程其准点应避开交通主干道路主路,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,其点位与邻近建筑物的距离应大于建筑基础最大宽度的2倍。也可以布设在基础深且稳定的基础上。

我院根据太原市二等水准的布网情况,结合本项工程沉降观测的具体要求,决定利用太原市二等水准点“四十八中”,“财大北校”,“太航宿舍”作为本项工程的基准点,现场须埋设3个水准点,作为本项工程的工作基点。

图3 工作基点结构图

(3)围护顶部变形监测

围护墙顶部的水平和垂直位移监测点应沿基坑周边布设,周边中部、阳角处必须布设监测点,监测点水平间距为20 m,A区34个(A-1～A-34),B区87个(B-1～B-87),C区22个(C-1～C-22),共计143个。

(4)地表沉降监测点沿周边道路布设,点位间距25 m～30 m,共计25个(DB1～DB25)。

(5)周边建筑物垂直位移监测点布设于周边建筑(3倍基坑深度范围内)的转角,承重部位,共计143个(F1～F143)。

(6)在基坑西南侧,东干渠裸露位置布设6个垂直位移监测点,间距为20 m。共计6个(GQ1～GQ6)。

4.4 监测报警指标

监测报警指标一般以总变化量和变化速率两个量控制,累计变化量的报警指标一般不宜超过设计限值。本工程报警指标初步拟定如表8所示。

监测报警指标 表8

4.5 监测频率

根据工况合理安排监测时间间隔,做到既经济又安全。根据设计单位要求,参考以往同类工程的经验,本项目基坑监测自基坑围护结构施工开始,直至± 0.00标高为止,拟定监测频率如表9所示(最终监测频率须与有关部门协商后确定)。

监测内容及频率表 表9

说明:①监测频率可根据监测数据变化大小进行适当调整;②监测数据有突变时,监测频率加密到每天2次～3次;③各监测项目的开展、监测范围的扩展,随基坑施工进度不断推进;④地下结构施工至0.00时,监测工作结束。

4.6 数据处理

变形观测数据的平差计算应符合下列规定:

(1)利用稳定的基准点作为起算点;

(2)使用严密的平差方法和可靠的软件系统;

(3)确保平差计算所用的观测数据、起算数据的准确无误;

(4)剔除含有粗差的观测数据。

4.7 检查验收

对变形测量项目实行两级检查,及作业部门检查和综合业务处检查。对变形观测的记录与计算、分析结果,进行两极检查。填写相应检查记录。质量检查依据本技术设计书和相应测量规范。质量检查包括下列内容:

(1)使用仪器设备及鉴定情况。

(2)基准点和变形观测点的布设及标石、标志情况。

(3)实际观测情况,包括观测周期、观测方法和操作程序的正确性。

(4)基准点稳定性检测与分析情况。

(5)观测限差和精度统计情况。

(6)记录的完整性及记录项目的齐全性。

(7)观测数据的各项改正情况。

(8)计算过程的正确性、资料整理的完整性、精度统计和质量评定的合理性。

(9)变形测量成果的合理性。

(10)提交成果的正确性、可靠性、统计数据的准确性及数据的符合情况。

当质量检查验收中现不符合项时立即提出处理意见,返回作业部门进行纠正。纠正后的成果应重新进行检查验收。

6 结 语

通过茂业天地工程基坑围护墙变形监测的设计步骤,使我们清楚以后遇到同类项目时,可按以上步骤完成,也为同行为碰到类似项目起到抛砖引玉之目的。

[1] GB50497-2009.建筑基坑工程监测技术规范[S].

[2] GB50026-2007.工程测量规范[S].

[3] 杨佳洁.高层建筑变形监测精度分析研究[D].呼和浩特:内蒙古师范大学.

[4] JGJ 8-2007.建筑变形测量规范[S].

The Deformation M onitoring Scheme for the Diaphragm W all of High-rise Building’s Foundation Pit——themonitoring of the“M aoyetiandi”as an exam ple

Qu Jiqing
(Taiyuan Geotechnical Inveestigation and Surveying Institute,Taiyuan 030002,China)

In order to standardizing the deformation monitoring for the diaphragm wall of high-rise building’s foundation pitwith quality assurance,providing basis for informational construction and optimization design,and ensuring the safety of the foundation pit and surrounding buildings by advanced technology and reliable results,this paper expounds via real examples the scheme of deformation monitoring for the diaphragm wall of high-rise building’s foundation pit using precise instrument,sharing with colleagues.

high-rise building;retaining wall;deformation monitoring;design scheme

1672-8262(2014)01-155-04

TU196,P258

B

2013—11—14

屈吉庆(1968—),男,工程师,主要从事测绘管理工作。