二等水準(zhǔn)在建筑基坑監(jiān)測中的應(yīng)用

秦瑞超等

摘要： 本文簡要介紹了二等水準(zhǔn)在基坑監(jiān)測中的技術(shù)要求，包括指標(biāo)、限差及精度要求，闡述了監(jiān)測方法，為確保數(shù)據(jù)具有一致的可比性，應(yīng)堅持一定的觀測原則，及時處理并反饋監(jiān)測數(shù)據(jù)，介紹了曲線圖的生成。結(jié)合工程實例，分析了二等水準(zhǔn)的精度，很好的指導(dǎo)了施工，最后提出了工作建議和注意要點。

Abstract： This paper briefly introduced the technical requirements of Second-order leveling in the foundation monitoring， including indicators， tolerance and accuracy requirements， described the monitoring methods. In order to ensure the data is consistent with comparability， the certain principles of observation should be adhered， the monitoring data should be timely processed and retroacted， and the generation of graph is introduced. Combined with the engineering example， this paper analyzed the accuracy of second-order leveling. That greatly guides the construction， finally， the work suggestions and points for attention are put forward.

關(guān)鍵詞： 二等水準(zhǔn)；基坑監(jiān)測；報警值；觀測精度

Key words： second-order leveling；foundation ditch monitoring；alarm value；observation accuracy

中圖分類號：TV551.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2015）12-0047-03

0 引言

經(jīng)濟騰飛促進了工業(yè)與民用建筑業(yè)的發(fā)展，造型奇特、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高層、超高層建筑如雨后春筍般拔地而起。類似建筑物多設(shè)計為多層地下室及地下車庫，基坑工程開挖深度較深，且城市建筑密集，根據(jù)周邊環(huán)境及工程、水文地質(zhì)的具體情況多采用敞口放坡形式或設(shè)置垂直的擋土圍護結(jié)構(gòu)。

對于深大基坑，掌握邊坡的水平及豎向位移等變化量信息尤其重要，便于各方掌握基坑的穩(wěn)定情況，積累設(shè)計、施工經(jīng)驗，出現(xiàn)問題及時采取相應(yīng)措施。對于各級基坑，邊坡頂部的豎向位移都應(yīng)監(jiān)測，多采用幾何水準(zhǔn)方法和三角高程測量。因為基坑工程對變形量和變形速率的要求嚴(yán)格，對監(jiān)測精度提出了較高要求。傳統(tǒng)的三角高程測量受地球曲率及大氣折光差影響，誤差較大，對儀器的角度及邊長測量精度要求高，多用于丘陵、山區(qū)等高差較大的高程控制測量，對于高要求的基坑工程，不宜采用；而三、四等水準(zhǔn)測量的精度較低，對于一級基坑豎向位移監(jiān)測，不能滿足。采用高精度的儀器有利于保證監(jiān)測質(zhì)量、滿足工程要求，本著“經(jīng)濟合理，技術(shù)先進”的原則，實際應(yīng)用中，多采用DS05級自動安平水準(zhǔn)儀及配套的因瓦合金標(biāo)尺按照二等水準(zhǔn)的技術(shù)要求觀測。本文將著重闡述二等水準(zhǔn)在基坑監(jiān)測中的應(yīng)用。

1 技術(shù)要求

對于科研目的的變形監(jiān)測，觀測值中誤差應(yīng)不超過允許變形值的1/20；對于工程項目的變形監(jiān)測，應(yīng)不超過允許變形值的1/10。而基坑監(jiān)測對監(jiān)測項目有著累計變化量和變化速率兩方面的要求，若其中任意一項達(dá)到報警值，都應(yīng)予以報警，引起各方密切關(guān)注。文獻(xiàn)1中根據(jù)監(jiān)測部位重要性等提出了精度要求，見表1。

類似于不同等級的水準(zhǔn)測量，為滿足不同項目的精度要求，不同等級的基坑豎向位移監(jiān)測外業(yè)觀測也作出不同的技術(shù)要求，見表2。

外業(yè)觀測質(zhì)量決定了最終成果能否達(dá)到精度要求，其限差也應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)定，詳見表3。

2 監(jiān)測方法

2.1 點位布設(shè) 不同于常規(guī)的水準(zhǔn)測量，基坑豎向位移監(jiān)測的水準(zhǔn)路線均較短，一般不超過1km，但容易受到施工的影響。故基準(zhǔn)點和監(jiān)測點的正確選擇和布設(shè)是保證工作順利進行的重要一環(huán)。

根據(jù)工程經(jīng)驗，基準(zhǔn)點宜布設(shè)3～4個，選擇在地質(zhì)條件較好、不受施工影響、通視良好的位置或利用已有、穩(wěn)定的埋石點或墻上水準(zhǔn)點，將整個線路分為幾段，可采用附和或閉合水準(zhǔn)路線，并應(yīng)定期聯(lián)測檢查基準(zhǔn)點的高差以檢驗其穩(wěn)定性。

監(jiān)測點的布設(shè)應(yīng)最大程度地反映監(jiān)測對象的實際狀態(tài)及變化趨勢，應(yīng)沿基坑周邊布置，對變形變化大的代表性部位應(yīng)適當(dāng)加密，邊坡中部、陽角處應(yīng)布置監(jiān)測點，間距宜為20m左右。監(jiān)測點的布置應(yīng)不妨礙監(jiān)測對象的正常工作，并盡量減少對施工作業(yè)的不利影響，監(jiān)測標(biāo)志應(yīng)穩(wěn)固、明顯，便于觀測。

2.2 五定原則 對于一般的基坑監(jiān)測項目，其觀測周期較長，應(yīng)從基坑開挖前布設(shè)點位并獲得初始值，直至基坑回填結(jié)束監(jiān)測，累計觀測次數(shù)達(dá)數(shù)十次之多。監(jiān)測工作也是為了更好的指導(dǎo)施工，應(yīng)根據(jù)監(jiān)測方案及施工進度合理的進行監(jiān)測，及時獲取不同階段的數(shù)據(jù)，反饋給各方。

施工現(xiàn)場往往是較為復(fù)雜的，基坑周邊會堆放有各類施工材料，監(jiān)測工作不能影響到正常的施工，這也對監(jiān)測工作提出了更高的要求。在工作中，應(yīng)更多地關(guān)注各次成果之間的相鄰變化量與累計變化量，這就要求盡量減少觀測誤差的不確定性，使觀測成果具有統(tǒng)一的趨向性，保證各次成果之間更具有可比性，使觀測成果更真實。

工作中，一般遵循“五定原則”，即：點位要穩(wěn)定，觀測時間等環(huán)境要固定，觀測儀器、設(shè)備要固定，觀測人員要固定，觀測路線和方法要固定。

2.3 其他要求 外業(yè)觀測一般采用水準(zhǔn)閉合路線或附和路線，即起閉于同一基準(zhǔn)點或從一基準(zhǔn)點出發(fā)，結(jié)束于另一基準(zhǔn)點，也可采用支水準(zhǔn)往返觀測。觀測中的注意事項應(yīng)遵守水準(zhǔn)測量的一般規(guī)定。

觀測時，應(yīng)使儀器與外界溫度基本一致，減少溫差造成的儀器軸系誤差；經(jīng)常檢校儀器，i角不應(yīng)大于15″；視線高不應(yīng)過低，也不應(yīng)為了增加讀數(shù)而將標(biāo)尺設(shè)于壕坑內(nèi)；每一測段均應(yīng)為偶數(shù)站，否則應(yīng)加入標(biāo)尺零點差改正；螺旋測微器，切準(zhǔn)刻度線時，最后應(yīng)為旋進方向；讀數(shù)應(yīng)在成像清晰穩(wěn)定時進行，不應(yīng)在折光影響較大、風(fēng)力較大時進行。

3 成果整理

3.1 數(shù)據(jù)處理

3.1.1 整理原始記錄，計算各點高程值 每次觀測結(jié)束后，應(yīng)及時檢查記錄的數(shù)據(jù)和計算是否正確，精度是否合格，超限則應(yīng)重測問題測段，直至滿足限差要求，然后分配高差閉合差，計算出各監(jiān)測點的高程。

3.1.2 計算監(jiān)測點的數(shù)據(jù)變化量

①計算相鄰兩次變化量：本次變化量=上次實測高程-本次實測高程。

結(jié)果為正，說明該點沉降；結(jié)果為負(fù)，說明該點上升。

②計算累計變化量：累計變化量=上期累計變化量+本次變化量=初始值-本期實測高程。

將計算出的監(jiān)測點本次變化量、累計變化量和監(jiān)測日期等相關(guān)信息填入“監(jiān)測成果表”中。若觀測期間發(fā)生沉降異常，如累計變化量達(dá)到30mm，或連續(xù)2天變形速率達(dá)到3mm/d，則應(yīng)及時通知相關(guān)單位，分析原因，采取措施。

3.2 生成曲線圖 曲線圖可以直觀地反映出隨著施工的推進各點的沉降變化，可以反映不同階段的累計變化量及其變化速率。故一般項目均要求最終的監(jiān)測報告應(yīng)附有監(jiān)測點豎向位移變化曲線圖。

曲線圖的生成可以借助專門開發(fā)的專業(yè)功能軟件，此類軟件較多，且操作及數(shù)據(jù)格式不盡相同，本文不多做介紹，或利用南方CASS地形地籍成圖軟件，對數(shù)據(jù)加以編輯也可生成符合要求的曲線圖，或利用功能強大的Excel軟件編輯生成曲線圖。文獻(xiàn)3對后兩種方法有較詳細(xì)的步驟介紹，本文推薦第3種方法，其操作簡便、容易上手、不易出錯，利用各點實測的各次累計變化量及對應(yīng)的觀測時間，通過調(diào)用Excel軟件中的生成圖表功能即可生成曲線圖，但文獻(xiàn)3中圖2在編輯整飾上略有欠缺，可進一步通過整飾生成準(zhǔn)確、美觀的曲線圖，見圖1。

4 工程實例

本文以某選煤廠翻車機房基坑工程為例說明?；酉蛳麻_挖12m，機頭部分向下開挖18m，基坑側(cè)壁安全等級為一級，布設(shè)邊坡頂部豎向位移監(jiān)測點16個，編號W1-W16，外業(yè)監(jiān)測采用蘇州一光DS05水準(zhǔn)儀及配套的因瓦合金標(biāo)尺按照二等水準(zhǔn)的要求觀測。基準(zhǔn)點采用位于基坑西側(cè)及北側(cè)的選煤廠項目控制點K1、K2、K3，采用深埋混凝土預(yù)制樁，點位穩(wěn)定性好，布設(shè)工作基點N1，東距基坑西邊坡22米。

監(jiān)測時間從2014.5.2至2014.11.12結(jié)束，共觀測28次。期間定期聯(lián)測基準(zhǔn)點高程，共聯(lián)測檢查3次，成果表見表4。

可知，基準(zhǔn)點整體穩(wěn)定，沉降變化小，聯(lián)測檢查線路閉合差均在1mm以內(nèi)，小于規(guī)范限差要求。

監(jiān)測點亦采用水準(zhǔn)閉合路線，起閉于工作基點N1，而N1與基準(zhǔn)點間往返觀測。監(jiān)測點閉合路線共設(shè)站20，其閉合差Δl應(yīng)不超過0.3■即1.34mm。經(jīng)統(tǒng)計28次路線閉合差，最大為2.36mm，最小為0.22mm，詳見表5。

從上表可知，80%的閉合差為1mm左右；因測站數(shù)較多及施工影響，15%的數(shù)據(jù)略超限，但均滿足不超過2倍限差即2.68mm的極限差的精度要求?？紤]到閉合差的分配及設(shè)站數(shù)，每點高程改正數(shù)小，最大不超過0.12mm。而對于一級基坑3mm/d的變化速率報警值，最終的觀測精度也是滿足要求的。

通過二等水準(zhǔn)測量豎向位移監(jiān)測的實施，輔以巡視檢查，很好地指導(dǎo)了基坑的開挖與支護施工。期間沒有發(fā)生較大沉降，以圖1為例，僅在第9、10次出現(xiàn)了連續(xù)達(dá)5mm的沉降，經(jīng)巡視檢查發(fā)現(xiàn)點位北部2m處有一新鮮裂縫，并無較大發(fā)展，后經(jīng)注漿噴護處理，整體趨于穩(wěn)定，未出現(xiàn)達(dá)到報警值的情況，一直處于小幅度波動狀態(tài)，這在基坑施工中是正常的。正是有了及時準(zhǔn)確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，施工方合理的安排施工，及時施做底板及地下結(jié)構(gòu)，并于11月份完成了基坑的回填工作。作為重點分項工程，也作為項目的樣板工程，贏得了建設(shè)方和監(jiān)理方的認(rèn)可與好評。

5 結(jié)語

5.1 基坑安全，關(guān)乎財產(chǎn)與生命，應(yīng)加強基坑周邊的巡視檢查。作為第三方監(jiān)測單位，應(yīng)取得專業(yè)資質(zhì)，嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范，確保成果質(zhì)量，并對成果簽字蓋章確認(rèn)。相關(guān)主管部門應(yīng)加強監(jiān)測單位的資質(zhì)、人員審核，建議每年不定期對此類項目進行監(jiān)測單位資質(zhì)與人員的抽查。

5.2 方法與儀器的選擇尤為重要。應(yīng)本著“經(jīng)濟合理，技術(shù)先進”的原則選擇合適的方法及儀器。對于一級基坑工程監(jiān)測，采用二等水準(zhǔn)是適宜的。

加強監(jiān)測人員的技術(shù)培訓(xùn)及儀器檢校，嚴(yán)格執(zhí)行觀測的“五定原則”，保證成果精度。若某測段成果超限，則應(yīng)分析原因并及時進行補測。重視基準(zhǔn)點的點位選擇及定期聯(lián)測檢查，確?；鶞?zhǔn)點數(shù)據(jù)的可靠性。

5.3 在監(jiān)測過程中，應(yīng)建立良好的與建設(shè)、監(jiān)理、施工單位的溝通協(xié)調(diào)機制，做好對施工單位現(xiàn)場作業(yè)人員的技術(shù)交底，加強監(jiān)測點位的保護，并建議將此項列入建設(shè)、監(jiān)理單位的獎懲制度。若點位被破壞，應(yīng)布設(shè)新點并做好成果的銜接處理。

5.4 嚴(yán)格執(zhí)行經(jīng)審批的監(jiān)測方案，結(jié)合施工進度合理安排監(jiān)測周期，做到不遺漏施工節(jié)點，通過監(jiān)測成果客觀反映出不同施工階段的變化情況。達(dá)到報警值則應(yīng)立即通知有關(guān)單位，如有必要，駐場加密觀測，并會同有關(guān)單位采取措施。

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