太原理工大学硕士学位论文基坑工程施工监测分析与研究姓名：荆和平申请学位级别：硕士专业：土木工程指导教师：梁仁旺;朱振方20100501太原理工大学工程硕士学位论文 II 摘 要 近年来,地下工程和高层建筑迅猛发展，基坑工程的重要性逐渐为人们所认识，基坑工程设计、施工技术水平也随着工程经验的积累不断提高。但是在基坑工程实践中，工程的实际工作状态与设计工况往往存在一定差异，设计值还不能全面、准确地反映工程的各种变化，所以在理论指导下有计划地进行工程监测十分必要。 本文通过对内蒙古准能哈尔乌素露天煤矿产品仓基坑工程，这一具体施工项目，在施工过程中对基坑工程中的桩基工程桩身变形、桩身内力、桩侧土压力等进行了施工监测；对土钉墙土钉内力、土钉墙后土压力进行了施工监测；对加筋土加筋带、面板、加筋土墙后土压力进行了施工监测；采用自平衡法对基桩的承载力进行了检测；针对具体监测内容，监测点的布设、监测设备和仪器的选择、仪器的连接安装等，进行了介绍。根据这些具体的监测结果，结合工程施工的具体情况，随着施工过程中，基坑深度的变化，加筋土荷载和土压力的改变，基桩的内力、桩身变形、土钉内力和加筋带内力、基坑周围土压力也发生了相应的改变，根据这些情况进行了有针对性的分析，和理论经验进行了对比研究，最后结合实例，对目前在基坑工程施工监测方面存在的一些普遍性问题，提出了自己的观点和看法。 关键词：基坑工程监测，基桩，土钉墙，加筋土，内力，土压力 太原理工大学工程硕士学位论文 IV ANALYSES AND RESEARCHES OF MONITORING OF BUILDING EXCAVATION ENGINEERING ABSTRACT In recent years, underground projects and high-rise buildings are developing quickly and the importance of excavation engineering is gradually known to people. The design of excavation engineering and technical level of building is also improving with the accumulation of engineering experience. But in the practice of excavation engineering, certain differences exist between the real operating mode of the project and designed working conditions, and design value can not thoroughly and accurately reflect various changes of the project, so it is very necessary to monitor excavation engineering designedly under the guide of theory. Through the specific project of excavation engineering of product bin in Har-Us Open-Cast Coal in Zhungeer Energy Company in Inner Mongolia, this paper monitors deformation of pile body, internal force of pile body, soil pressure of side pile body of pile foundation work in excavation engineering during the process of building; monitors internal force of soil nailing on the soil nailing wall and soil pressure against soil nailing wall; monitors geostrips of reinforced earth, panels and soil pressure 太原理工大学工程硕士学位论文 V against reinforced earth wall; monitors bearing capacity of foundation pile using self-balance method; and introduces lay-out of monitoring sites, monitoring facilities, choices, connection and installation of equipments, etc. according to specific monitoring contents. According to these specific monitoring results, combined with particular cases in engineering, with the change of depth of foundation pit, load of reinforced earth, soil pressure, internal force of foundation pit, deformation of pile body, internal force of soil nailing and geostrips, soil pressure around foundation pit, this paper analyzes these situations accordingly, studies these comparatively with theory and experiences, finally proposes the authors opinions on general problems now existing in monitoring of building excavation engineering combined with examples. KEY WORDS：monitoring of building excavation engineering, foundation pile, soil nailing wall, reinforced earth , internal force, soil pressure 太原理工大学工程硕士学位论文 1 第一章 绪论 1.1 基坑工程发展现状 随着国民经济的快速发展,城市化步伐的加快,为满足日益增长的工业、商业、轨道交通换乘、 地下停车的各种功能需要， 大力开发和使用大型地下空间已经成为一种必然。诸如地下仓库、地下商场、地下街道、地下停车库、地下铁道及地下车站、高层建筑地下室、地下民防工事及多种地下民用和工业设施等。地下空间开发规模越来越大，如上海市地下空间开发面积达 1030 万平米的项目近年来达几十个， 单个基坑开挖面积可达26 万平方米，基坑开挖深度也越来越深，上海和天津的基坑基坑开挖深度已达 2241米深。这些深大基坑通常都位于密集的城市中心，常常紧邻建筑物、交通干道、地铁隧道及各种管线等，施工条件复杂、施工场地紧张、工期紧迫。所有这些都导致基坑工程的设计和施工难度越来越大，重大恶性基坑事故不断发生，工程建设的安全生产形势越来越严峻1。 地下空间开发利用的快速发展促进了基坑工程的设计和施工进步。 但随着基坑开挖越来越深，面积越来越大，基坑围护结构的设计和施工越来越复杂，所需要的理论和技术越来越高，远远超过了施工辅助措施的范踌，需要研究和设计单位的介入来解决基坑工程的计算理论和设计问题。 基坑工程为地下工程的施工提供作业场地的特点，决定了基坑支护结构的临时性，地下工程施工结束就意味着支护结构的使命结束2。 为了节省费用，人们将基坑支护结构的部分或者全部作为主体结构的一部分， 将围护结构做成地下室的外墙的一部分或全部，支护结构作为主体结构的一部分或全部，就改变了围护结构的临时性的特点，必须满足主体结构作为永久性结构的要求，要按永久性结构的要求处理，在强度、变形、防渗、耐久性等方面的要求均要提高。 1.2 基坑监测研究发展现状及存在的问题 基坑工程是一门实践性很强的实践科学,由于土体性质的复杂多变性和各种计算模型的局限性,很多基坑工程的理论计算结果与实测数据往往有较大差异。 根据上述情况，在工程设计阶段就准确无误地预测基坑工程支护结构和周围土体在施工过程中的变化是不现实的，施工过程中如果出现异常，且这种变化又没有被及时发现并任其发展，后果将不堪设想。国内外重大基坑工程事故发生前监测数据都有不同程度的异常反映，但均未得到充分重视而导致严重后果的案例不胜枚举。 近年来，基坑工程信息化施工受到了越来越广泛的重视。为保证工程安全顺利地进行，在基坑开挖及结构构筑期间开展严密的施工监测是很有必要的，因为监测数据可以太原理工大学工程硕士学位论文 2 称为工程的“体温表” ，不论是安全还是隐患状态都会在数据上有所反映。从某种意义上说，施工监测也可以说是一次 1：1 的岩土工程原型试验，所取得数据是基坑工程结构和周围地层在施工过程中的真实反映，是各种复杂因素影响下的综合体现。与其它客观实物一样， 基坑工程在空间上是三维的， 在时间上是发展的， 缺少现场实测数据分析，对于认识和把握其客观规律几乎是不可能的。 1.3 本文所论述的内容和论述方式 我们根据我单位在内蒙古哈尔乌素露天矿产品仓基坑工程施工过程中， 对基坑工程开展的一些监测情况，总结基坑工程在施工及使用过程中，基坑工程结构和周围地层的变化规律，以期对同类型的工程提供一些借鉴和指导作用。 太原理工大学工程硕士学位论文 3 第二章 论述工程的基本概况 哈尔乌素露天矿选煤厂设计原煤入洗能力为 25.0Mt/a， 建成后将成为目前亚洲最大的选煤厂。拟建主要建筑物有主厂房、产品仓、毛煤仓、准备车间、矸石仓及栈桥等。 2.1 场地位置 哈尔乌素露天矿选煤厂位于准格尔煤田中部，薛家湾镇（准格尔旗）黑岱沟乡大寸草坪。场地距薛家湾镇（准格尔旗）21.5km，有准格尔河曲公路连接，公路以东 3.5km至场地间有汽车便道。 2.2 地形地貌 哈尔乌素露天矿选煤厂所处地貌单元属鄂尔多斯黄土高原， 场地由于受风蚀及季节性暴雨侵蚀， “V”字型冲沟十分发育，树枝状冲沟纵横交错，原始黄土高原地貌被切割得支离破碎，地貌形态多呈不连续的黄土梁、峁地形。选煤厂内部大寸草坪，地形呈斜坡状，南高北低。最高海拔 1238.40 米，最低海拔 1183.77 米，相对高差 44.63 米。场地四周被冲沟切割，东部范家沟切割深度17 米，南部暖水沟切割深度41 米，西部暖水沟支沟切割深度27 米。地地地形复杂，四周沟壑纵横，冲沟沟床狭窄，沟壁陡立，沟岸边缘 12 米内常见垂直节理和卸载裂隙，其沟壑不时发生坍塌。 2.3 地质构造 哈尔乌素露天矿选煤厂位于准格尔煤田中部。 准格尔煤田位于鄂尔多斯台向斜北边缘。鄂尔多斯台向斜为一面积巨大、极为宽阔的不对称向斜构造，向斜的轴部偏西。台向斜的内部构造简单、褶曲断裂很少。 本区的构造总体特征为一走向近南北，向西倾斜的缓倾角单斜构造，倾角小于 10。在煤田的北部边缘，地层走向转为东西向，向南倾斜；在煤田南部边缘，地层走向为北西向，向南西倾斜；因此，准格尔煤田的地质构造轮廓尤如耳状。 准格尔煤田的内部地质构造比较简单，发育宽缓的褶皱和稀疏的断层。由于背、向斜两翼倾角一般不大，向上延伸不远