基坑监测基础知识

基坑监测基础知识思维导图分享，本图汇总了基坑监测知识储备、基坑概要、基坑支护结构分类、基坑变形的知识点，欢迎大家学习。

基坑监测基础知识

• （概述+支护+变形）
• 1️⃣基坑监测知识储备
  • 了解基坑支护形式及特点
    • 岩土
    • 结构
    • 水文地质
  • 懂测量和测试
  • 熟悉规范
• 2️⃣基坑概要
  • 施工过程
    • 1、桩基施工
    • 2、基坑开挖
      • 坑壁土体临空面上的侧压力及坑底土体的上覆压力逐步减小
      • 坑底深度超过地下水位时，坑底降水，周边土体地下水位变化，造成基坑支护结构、坑底及周边土体变形甚至破坏
    • 3、地下结构施工
  • 基坑受水影响
    • 坡体粘性土
      • 随着含水量变化处于不同状态，当含水量增加时，状态：固态-塑态-流态
    • 非饱和土
      • 含水量增加时，其内聚力(C)和摩擦角（φ）均会下降，其中内聚力降低更显
    • 自然降水渗入
      • 土体含水量增加及强度降低，同时增加对支护结构的压力
    • 地下水渗流
      • 除了造成土体强度下降，还会带走土体颗粒，破坏土体结构和形成空洞
    • 特殊土及岩体
      • 膨胀性土
        • 1.粒度组成中黏粒(粒径小于0.002mm)含量大于30%;
          • 2.粘土矿物成分中，伊利石、蒙脱石等强亲水性矿物占主导地位； 3.土体湿度增高时，体积膨胀并形成膨胀压力；土体干燥失水时，体积收缩并形成收缩裂缝（吸水膨胀+失水收缩） 4.膨胀、收缩变形可随环境变化往复发生，导致土的强度衰减； 5.属于液限大于40%的高塑性土。
      • 湿陷性黄士
        • 1.突变性：湿陷性黄土在承受一定压力时，由于浸水作用而使土体在短时间内物理状态和力学性质发生突变引起附加变形。特点是速度快(常在地基漫水1~2小时后产生)和变形量大。
          • 2.非连续性：在湿陷変形过程中，不仅有颗粒间的相对滑移，还有小颗粒落入架空孔隙和大孔隙的跃迁。从宏观看，湿陷变形是整个变形的不连续过程，具有跳跃性。 3.不可逆性：湿陷性黄土骨架颗粒间胶结物质被水溶解，或胶结强度降低，经压力作用使其剩余的强度不能与外加荷载平衡，而使整个结构破坏，这一过程是不可逆的。 含水量增加后强度显著下降
      • 岩体结构面
        • 在水的长期作用下强度下降
    • 强降雨季节（抬升地下水位）和可能存在地下水渗漏的区域必须加强监测！
  • 岩体基坑
    • 岩体结构面
      • 对岩质基坑（边坡）的稳定性起控制作用
    • 岩质边坡常见破坏方式
      • ◆平面滑动破坏
        • ◆楔形破坏 ◆倾倒破坏 ◆溃屈破坏模式 ◆复合滑移破坏模式
  • 结构面与边坡
• 3️⃣基坑支护结构分类
  • 有支护结构
    • 坡体加固
      • 1.加筋土重力式挡墙
        • 土钉、螺旋锚、锚管灌（注）浆等加筋土挡墙。
          • 用于除淤泥、淤泥质土外的多种土质支护深度不宜超过6m,坑底没有软土。可用于二级或二级以下基坑。
      • 2.水泥土重力式挡墙
        • 旋喷、深层搅拌水泥士挡墙(实体式，格棚式)。必要时可在墙身插入钢管、型钢等竖向构件，增强墙身的整体强度。
          • 适用于包括软弱土层在内的多种土质，支护深度不宜超过6m（加扶壁可加大支护深度）。可兼作隔渗帷幕墙底无软土；基坑周边需有一定的施工场地。
      • 3.土钉支护
        • 钢筋网喷射混凝土面层，锚杆
          • 适用于填土、黏性土及岩质边坡。支护深度不宜超过6m（若质边坡除外），坡底有软弱土层影响整体稳定时慎用；可用于二级或二级以下基坑（岩质边坡除外不适用于深厚淤泥、淤泥质士层、流塑状软點上和地下水位以下的粉士。粉砂层。
      • 4.复合土钉支护
        • 钢筋网喷射混凝士面层，锚杆，另加水泥土桩、微型钢管桩或其它支护桩，解决坑底抗隆起稳定问题和深部整体滑动稳定问题。
          • 坑底以下有一定厚度的软弱土层，单纯喷锚支护不能满足要求时可考虑采用复合喷锚支护，可兼作隔渗帷幕；支护深度不宜超过6m,坑底软土厚度超过4m时慎用。不宜用于一级基坑
    • 排桩
      • 1.悬臂式
        • 钻孔灌注桩、人工挖孔桩、预制桩、板桩（钢板桩组合、异型钢组合、预制钢筋泥凝土板组合型钢水泥士搅拌墙；冠梁。
          • 悬臂高度不宜超过6m,坑底以下软土层厚度很大时不宜采用，但对被动区软土层进行加固处理经计算满足要求后可以采用嵌入岩层、老黏性土、密实卵砾石、碎石层中的刚度较大的悬臂桩的悬臂高度可以超过6m
      • 2.双排桩
        • 两排钢筋混凝土桩，顶部钢筋混凝土横梁连结，必要时对桩间士进行加固处理。
          • 可在一定程度上弥补单排悬臂桩变形大支护深度有限的缺点，适宜的开挖深度应视变形控制要求经计算确定；当设置锚杆和内支撑有困难时可考虑双排桩坑底以下有厚层软土，不具备嵌固条件时应与被动区加固相配合。
      • 3.锚固式
        • 排桩支护
        • 上列桩型加预应力或非预应力灌浆锚杆、扩大头锚杆、玻璃纤维锚杆、螺旋锚或灌浆螺旋锚、锚定板（或桩）；冠梁；围檩。
          • 可用于不同深度的基坑，支护体系不占用基坑范围内空间，但锚杆需伸入邻地，有障碍时不能设置。也不宜锚入毗部建筑物地内；锚杆的描固段不应设在灵敏度高的淤泥层内，在软土中也要慎用；在含承压水的粉土、粉细砂层中应采用跟管钴进施工锚杆或一次性锚杆。
      • 4.内撑式
        • 排桩支护
        • 上列桩型加型钢或钢筋混凝土支撑，包括各种水平支撑（对顶撑、角撑、桁架式支撑），竖向斜撑能承受支撑点集中力的冠梁或围檩；能限制水平撑变位的立柱
          • 可用于不同深度的基坑和不同土质条件，变形控制要求严格时宜选用；支护体系需占用基坑范围内空间，其布置应考虑后续施工的方便。
    • 地下连续墙（悬臂式或撑锚式）
      • 钢筋混凝土地下连续墙、型钢水泥土搅拌墙、钻孔灌注咬合桩
        • 可用于多层地下室基抗，宜配合逆作法施工使用，利用地下室梁板柱作为内支撑。
    • 围筒（圆形、椭圆形拱形、复合形）
      • 上列各类桩排、地下连续墙、环形撑梁。
        • 基坑形状接近圆形或椭圆形，或局部有弧形拱段，可充分利用结构受力特点，径向位移小，筒壁弯矩小。
    • 复合形式（组合）
  • 无支护结构
    • （自稳放坡）
    • 根据土质按一定坡率放坡（单一坡度或分阶坡），土工膜覆盖坡面，挂网喷保护坡面，袋装砂、土包反压坡脚腳、坡面。
      • 基坑周边开阔，相邻建（构）筑物距离较远，无地下管线或地下管线不重要，可以迁移改道；坑底土质软弱时，为防止坑底隆起破坏可通过分阶放坡卸载。
• 4️⃣基坑变形
  • 1.基坑围护结构变形
    • 侧向位移
      • 1.支护墙及锚杆（内支撑）变形
        • 2.超挖及支撑（锚固）不及时； 3.插入比小；
        • 1.坑外地面沉降和水平位移的主要原因；
          • 2.增加主体工程地下部分施工的困难； 3.使支护结构物开裂和破坏
      • 支护结构的変形一般以水平位移为主，支护结构的设计型式以及工程的施工进度是影响其变形性状的主要因素。
        • ◆基坑开挖之初或开挖深度不大或未架设支撑时，变形呈现类三角形，墙顶变形较大(图a).
          • ◆基坑开挖深度继续增加时，刚性支护结构的位移主要有两种，水平向基坑内的类三角形位移或平行刚体位移。对于已经架设支撑的柔性支护结构，其顶部位移以不変或像坑外为主，中下部则向坑内隆起(图b)。
    • 竖向位移
      • 1.基坑开挖使土体回弹，引起向上位移；
        • 2.孔底和槽底沉渣使桩、墙向下位移； 3.基坑降水、坑边堆载的负摩阻力。
        • 1.影响支护结构的稳定性
          • 2.影响周边土体变形。
  • 2.基坑周边土体的水平及沉降位移；
    • 水平位移
      • 根据施工经验，一般处于软土地质的基坑，且支护结构底部埋深较浅时，支护结构底部水平位移及紧邻支护结构的后侧土体沉降位移较大(图a).
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      • 相反，当基坑处于地质良好的较硬土层，且支护结构入土较深时，后側土体最大沉降的发生离支护结构存在一定距离(图b)。
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    • 地表沉降
      • 一般来说，沉降影响范围约为2-4倍的基坑开挖深度。
        • 地表沉陷的分布型式可分为“三角形”和“凹槽形（抛物线型）”两种，前者的最大沉陷点位于基坑边，后者的最大沉降点离基坑边有一定距离。
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      • 一般来说：
        • 1.采用悬臂式围护结构的基坑周围地表沉降分布曲线为“三角形”。 2.采用内撑式围护结构的基坑周围地表沉陷分布曲线可能为“抛物线”，也可能为“三角形”。悬臂开挖时，沉陷曲线呈“三角形”；随着支撑的设置和基坑的不断开挖，新增的沉陷分布曲线为“凹槽形”，最终的沉降量分布型式由迭加后的总沉陷曲线决定。 3.对于有一定的附加超载的地面沉降则一般可认为是“凹槽形”
    • 基坑周边土体的位移一般在基坑边沿的中间位置最大，由于受坑角约束的影响，坑角部位的土体变形相对较小。
  • 3.坑底隆起；
    • 随着开挖的进行，坑底隆起是一个从弹性变形到塑性变形转变的过程。
      • 当开挖的深度较小时，坑底中部隆起较大，往两边逐渐减小(图（a)). 但总体隆起量不大，这时的隆起为弹性隆起，随着开挖深度及宽度的增加，坑底隆起转变为塑性变形，呈现两边大中间小的形式(图（b))。
  • 4.基坑降水引起的变形。
  • 图例