淺析數(shù)字測(cè)量在深基坑變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

葉 飛

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，城市高層建筑，地下建筑不斷涌現(xiàn)。這些工程都伴隨著基坑的開挖，基坑開挖工程一般在建筑物較為密集的地方，通常采用支護(hù)樁開挖基坑的方式。在基坑開挖過(guò)程中，開挖所引起的土體變形將在一定程度上改變周圍建筑物的正常狀態(tài)。因此，在基坑施工過(guò)程中，只有對(duì)基坑支護(hù)樁的水平位移進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)，才能對(duì)基坑工程的安全性及對(duì)周圍建筑物的影響進(jìn)行全面的了解，以確保工程的順利進(jìn)行，在出現(xiàn)異常情況時(shí)及時(shí)反饋，并采取必要的工程措施，確保工程安全。

1 工作量的布設(shè)

本次監(jiān)測(cè)工作量布設(shè)根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的基坑監(jiān)測(cè)平面圖和剖面圖綜合確定。

2 人員組織、設(shè)備及工期

1)本次變形測(cè)量工作擬投入人員7名，做到持證上崗，分工明確。2)投入儀器設(shè)備:索加NET05X全站儀、Trimble DINI03水準(zhǔn)儀、CX-03 C數(shù)字測(cè)斜儀、土釘內(nèi)力測(cè)試儀。3)工期:直到基坑回填完畢。

3 起始資料

平面坐標(biāo)采用D級(jí)GPS測(cè)量的施測(cè)方法引測(cè)到埋設(shè)的強(qiáng)制觀測(cè)墩上。高程采用二等水準(zhǔn)施測(cè)方法，引測(cè)到埋設(shè)的基準(zhǔn)點(diǎn)上。

4 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

4.1 基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)及技術(shù)要求

1)本次變形監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn):在施工區(qū)50 m～100 m外不受施工影響的穩(wěn)定區(qū)域，采用深埋鋼管水準(zhǔn)基點(diǎn)標(biāo)石方法，布設(shè)4個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn);采用混凝土澆筑的方法布設(shè)4個(gè)～6個(gè)強(qiáng)制觀測(cè)墩。2)基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在變形區(qū)域以外、位置穩(wěn)定、易于長(zhǎng)期保存的地方，并應(yīng)定期復(fù)測(cè)。變形測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)石、標(biāo)志埋設(shè)后，應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定后方可開始觀測(cè)。穩(wěn)定期應(yīng)根據(jù)觀測(cè)要求與地質(zhì)條件確定，不宜少于15 d。3)監(jiān)測(cè)期間先將基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，然后再對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)。

4.2 變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)及工作量

本工程基坑的安全等級(jí)為一級(jí)，本監(jiān)測(cè)工程按照一級(jí)基坑進(jìn)行監(jiān)測(cè)。考慮到監(jiān)測(cè)目的和支護(hù)設(shè)計(jì)要求，確定監(jiān)測(cè)的主要對(duì)象有:

1)地表沉降觀測(cè)點(diǎn)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求沿基坑周邊每間隔約40 m布置一條地表沉降監(jiān)測(cè)線，每條監(jiān)測(cè)線依據(jù)設(shè)計(jì)要求分別布置2個(gè)～5個(gè)地表沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，共布置79個(gè)點(diǎn)。2)邊坡坡頂位移和沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)?；舆吰马敳康乃轿灰婆c垂直位移觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)沿基坑周邊布置，在每邊的中部和端部均應(yīng)布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其監(jiān)測(cè)點(diǎn)的間距不宜大于20 m。為了便于對(duì)基坑進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在離開邊坡頂部20 cm的地方采用洛陽(yáng)鏟人工鉆進(jìn)1.5 m深的鉆孔，灌注混凝土，并設(shè)置觀測(cè)標(biāo)志。沿基坑周邊每間隔20.0 m，設(shè)置邊坡頂部水平位移和豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)。3)基坑邊坡深層水平位移監(jiān)測(cè)。分別在基坑坡頂部埋設(shè)測(cè)斜管，要求避開土釘設(shè)置，平面不大于50 m的位置埋設(shè)測(cè)斜管。4)土釘內(nèi)力監(jiān)測(cè)。按照設(shè)計(jì)要求在土釘中設(shè)置102根應(yīng)力計(jì)，測(cè)定土釘?shù)氖芰顩r，土釘測(cè)力計(jì)布設(shè)在土釘主筋上，以監(jiān)測(cè)土釘受力狀態(tài)。5)周邊構(gòu)筑物監(jiān)測(cè)。根據(jù)本工程場(chǎng)地條件，在基坑的影響范圍內(nèi)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)。

5 執(zhí)行精度

1)水平位移監(jiān)測(cè)技術(shù)要求見表1。

表1 水平位移監(jiān)測(cè)平面控制網(wǎng)的技術(shù)要求

2)垂直位移監(jiān)測(cè)技術(shù)要求見表2。

表2 垂直位移監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)的技術(shù)要求 mm

3)測(cè)斜儀的系統(tǒng)精度不低于0.25 mm/m，分辨率不低于0.02 mm/500 mm。

4)內(nèi)力監(jiān)測(cè)值應(yīng)考慮溫度變化等因素的影響，應(yīng)力計(jì)的量程應(yīng)滿足設(shè)計(jì)值的要求，精度不低于0.5%F·S，分辨率不低于0.2%F·S。

注意:應(yīng)力計(jì)埋設(shè)前應(yīng)進(jìn)行性能檢驗(yàn)和編號(hào)。應(yīng)力計(jì)在基坑開挖前至少1周埋設(shè)，并取開挖前連續(xù)2 d獲得的穩(wěn)定測(cè)試數(shù)據(jù)的平均值作為初始值。

6 施測(cè)要求、方法及頻率

6.1 監(jiān)測(cè)要求

1)在土方開挖前需測(cè)定水平及垂直位移初始值，且不少于2次;土方開挖過(guò)程中，每天監(jiān)測(cè)一次(變形、沉降);2)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)要及時(shí)整理并及時(shí)反饋給有關(guān)人員，發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象及時(shí)匯報(bào)。

6.2 施測(cè)方法

6.2.1 垂直位移施測(cè)方法

1)本次沉降觀測(cè)采用閉合線路，儀器采用DINI03水準(zhǔn)儀，按二等水準(zhǔn)測(cè)量要求觀測(cè);

2)每次沉降觀測(cè)時(shí)，都在成像清晰、穩(wěn)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行，做到了盡量不轉(zhuǎn)站，視線長(zhǎng)度小于50 m。前、后視距離保持基本相等;

3)變形監(jiān)測(cè)遵循“五固定”原則;沉降觀測(cè)依據(jù)的基準(zhǔn)點(diǎn)和被觀測(cè)物上的沉降觀測(cè)點(diǎn)，點(diǎn)位固定;所用儀器、設(shè)備固定;觀測(cè)時(shí)的環(huán)境條件基本一致;觀測(cè)路線和觀測(cè)方法固定;施測(cè)人員固定;

4)用于二等水準(zhǔn)測(cè)量的DINI03水準(zhǔn)儀，視準(zhǔn)軸與水平軸的夾角不大于12″。銦鋼水準(zhǔn)尺一根標(biāo)尺的米間隔平均長(zhǎng)與名義長(zhǎng)的差不大于0.15 mm;

5)水準(zhǔn)測(cè)量路線閉合差限差均滿足±0.3√n mm;

6)每次沉降觀測(cè)前均對(duì)四個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)均符合規(guī)范要求，保證四個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定;

7)觀測(cè)工作結(jié)束后，及時(shí)檢查和整理外業(yè)觀測(cè)手簿，確認(rèn)無(wú)誤后再進(jìn)行內(nèi)業(yè)計(jì)算。沉降成果內(nèi)業(yè)計(jì)算的數(shù)值取至0.01 mm。

6.2.2 水平位移施測(cè)方法

為準(zhǔn)確觀測(cè)基坑的水平變形，在基坑的一組對(duì)角線上設(shè)置基坑水平位移強(qiáng)制對(duì)中觀測(cè)墩2個(gè)，另在遠(yuǎn)離基坑的一側(cè)再設(shè)置基坑水平位移強(qiáng)制對(duì)中校核基準(zhǔn)點(diǎn)觀測(cè)墩2個(gè)。由于基坑開挖對(duì)強(qiáng)制對(duì)中觀測(cè)墩造成影響，需定期對(duì)其進(jìn)行校核，更正。觀測(cè)時(shí)先用靜態(tài)GPS對(duì)觀測(cè)墩與甲方提供的已知坐標(biāo)聯(lián)測(cè)，然后將SOKKIANET0.5 s級(jí)儀器架設(shè)在強(qiáng)制對(duì)中觀測(cè)墩上，配合棱鏡對(duì)基坑的水平位移點(diǎn)進(jìn)行極坐標(biāo)法觀測(cè)，逐步進(jìn)行記錄。內(nèi)業(yè)將每次的觀測(cè)成果記錄在電腦上，利用cass9.1成圖軟件展點(diǎn)。最后對(duì)兩次的坐標(biāo)數(shù)據(jù)比較，得出基坑水平位移的偏移量。

6.2.3 深層水平位移施測(cè)方法

測(cè)斜管應(yīng)在基坑開挖前1周前埋設(shè)，埋設(shè)時(shí)應(yīng)符合:1)埋設(shè)前應(yīng)檢查測(cè)斜管質(zhì)量，測(cè)斜管連接時(shí)應(yīng)保證上下管段的導(dǎo)槽相互對(duì)準(zhǔn)、順暢，各段接頭及管底應(yīng)保證密封。2)測(cè)斜管埋設(shè)時(shí)應(yīng)保證豎直，防止發(fā)生上浮、斷裂、扭轉(zhuǎn);測(cè)斜管一對(duì)導(dǎo)槽的方向應(yīng)與所需測(cè)量的位移方向保持一致。3)測(cè)斜管采用鉆機(jī)成孔，將測(cè)斜管放入，周圍用混凝土填實(shí)。測(cè)斜管露出混凝土面3 cm～5 cm，然后用鋼加以保護(hù)。4)測(cè)斜儀探頭置入測(cè)斜管底后，應(yīng)待探頭接近管內(nèi)溫度時(shí)再量測(cè)，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)均應(yīng)進(jìn)行正、反兩次量測(cè)。5)測(cè)斜管避開土釘設(shè)置，平面不大于50 m，豎向每1 m記錄一數(shù)值。

6.2.4 應(yīng)力計(jì)施測(cè)方法

應(yīng)力計(jì)在施工土釘前安裝，安裝時(shí)為防止溫度過(guò)高燒毀應(yīng)力計(jì)，焊接時(shí)注意用濕毛巾放置于應(yīng)力計(jì)的兩端。焊接工作結(jié)束后及時(shí)對(duì)應(yīng)力計(jì)進(jìn)行多次讀數(shù)，并與出廠值比較，保證應(yīng)力計(jì)能夠正常使用。

6.3 變形點(diǎn)觀測(cè)頻率

根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的文字說(shuō)明和相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行觀測(cè)。

6.4 監(jiān)測(cè)報(bào)警

根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的要求，監(jiān)測(cè)報(bào)警及級(jí)別及時(shí)報(bào)警。

7 監(jiān)測(cè)設(shè)備(測(cè)點(diǎn))保護(hù)

施工現(xiàn)場(chǎng)之監(jiān)測(cè)點(diǎn)(孔)均應(yīng)有醒目標(biāo)識(shí)，用油漆將點(diǎn)號(hào)標(biāo)注在醒目位置，并在測(cè)點(diǎn)埋設(shè)完成后將測(cè)點(diǎn)的詳細(xì)位置告知現(xiàn)場(chǎng)各相關(guān)單位，積極取得各單位的配合，共同保護(hù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的成活。

8 提交成果資料及相關(guān)圖表

1)根據(jù)豎向位移測(cè)量數(shù)據(jù)整理出逐次沉降量統(tǒng)計(jì)表;2)根據(jù)水平位移測(cè)量數(shù)據(jù)整理出逐次位移量統(tǒng)計(jì)表;3)繪制各測(cè)點(diǎn)位水平及豎向位移與時(shí)間的關(guān)系曲線圖;4)根據(jù)測(cè)斜儀測(cè)量數(shù)據(jù)整理出逐次地層或支護(hù)結(jié)構(gòu)位移統(tǒng)計(jì)表并繪出水平位移隨深度的變化曲線;5)根據(jù)內(nèi)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)整理出內(nèi)力變化與時(shí)間的關(guān)系曲線。

9 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代數(shù)字測(cè)量手段能夠及時(shí)的準(zhǔn)確的提供觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)基坑圍護(hù)及周邊環(huán)境安全起到關(guān)鍵性的作用，為獲取滿足安全監(jiān)控需要的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了信息化施工。

[1]夏才初，潘國(guó)榮.土木工程監(jiān)測(cè)技術(shù)[M］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2001.

[2]華錫生，黃 騰.精密工程測(cè)量技術(shù)及應(yīng)用[M］.南京:河海大學(xué)出版社，2002.

[3]張正祿.工程的變形監(jiān)測(cè)分析與預(yù)報(bào)[M］.北京:測(cè)繪出版社，2007.

[4]黃銀洲.信息化監(jiān)測(cè)在深基坑工程安全管理中應(yīng)用研究[J］.山西建筑，2010，36(7):87-88.