軟基路段的變形監(jiān)測(cè)和精度探討

楊愛(ài)民

（福建巖土工程勘察研究院，福建福州 350001）

毛窠邊坡治理工程因“618”洪災(zāi)造成原支護(hù)系統(tǒng)部分結(jié)構(gòu)遭到破壞，補(bǔ)強(qiáng)工程現(xiàn)已建成。該工程安全等級(jí)為一級(jí)，工程重要性等級(jí)為一級(jí)，場(chǎng)地等級(jí)為二級(jí)，地基等級(jí)為一級(jí)。為了跟蹤邊坡及支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和變形趨勢(shì)，需對(duì)邊坡及支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。軟基路段土層具有埋藏淺、厚度變化大的特點(diǎn)，在經(jīng)歷水毀災(zāi)害后，該路段路基具有含水量大、空隙比大、承載力降低、易觸變等特點(diǎn)，補(bǔ)強(qiáng)工程施工后軟基邊坡對(duì)工程支護(hù)結(jié)構(gòu)和路基的穩(wěn)定性具有一定的破壞作用。而采用軟基檢測(cè)可以有效地解決變形控制問(wèn)題，軟基監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)于工程后期的監(jiān)控工作很重要，對(duì)沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行收集可以進(jìn)行趨勢(shì)預(yù)測(cè)，有效控制工后沉降，確保工程質(zhì)量。

1 變形監(jiān)測(cè)和精度測(cè)量總體方案設(shè)計(jì)

根據(jù)業(yè)主提供的小區(qū)工程施工設(shè)計(jì)方案，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選取具有代表性的軟基地段進(jìn)行處理，同時(shí)進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)。變形監(jiān)測(cè)內(nèi)容具體包括水平位移監(jiān)測(cè)、沉降監(jiān)測(cè)、土體深層位移監(jiān)測(cè)、分層位移監(jiān)測(cè)和地下水壓檢測(cè)等，而本文主要針對(duì)施工工程進(jìn)行水平位移監(jiān)測(cè)和沉降監(jiān)測(cè)內(nèi)容的討論，主要的施工工序包括[1]：

（1）監(jiān)測(cè)方案總體設(shè)計(jì)。具體包括工程概況分析，對(duì)檢測(cè)內(nèi)容和要求的確定，明確監(jiān)測(cè)依據(jù)；

（2）布設(shè)基準(zhǔn)網(wǎng)；

（3）變形觀測(cè)點(diǎn)布置；

（4）水平位移和沉降變形監(jiān)測(cè)；

（5）數(shù)據(jù)處理；

（6）結(jié)論探討。

由于選取的代表性監(jiān)測(cè)路段具有其特殊性，不同的變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)會(huì)有細(xì)微差別，因此，決定在觀測(cè)區(qū)布置統(tǒng)一的基準(zhǔn)網(wǎng)，埋設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行監(jiān)測(cè)處理。

2 變形監(jiān)測(cè)內(nèi)容和要求

2.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

具體監(jiān)測(cè)內(nèi)容有水平位移監(jiān)測(cè)、豎直位移監(jiān)測(cè)、深層水平平位移監(jiān)測(cè)、傾斜監(jiān)測(cè)和裂縫監(jiān)測(cè)[2]。其中水平監(jiān)測(cè)的目的是對(duì)于支護(hù)結(jié)構(gòu)的邊壁水平變形和濱興速率數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；豎直位移監(jiān)測(cè)主要用于監(jiān)測(cè)維護(hù)墻頂、地表和立柱豎向位移的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)；深層水平位移監(jiān)測(cè)用于收集支護(hù)結(jié)構(gòu)墻體和周圍土體的深層水平位移信息；傾斜監(jiān)測(cè)主要用于收集建筑物傾斜度、傾斜方向和傾斜速率等方面的有效信息；裂縫監(jiān)測(cè)是對(duì)裂縫長(zhǎng)、寬變化、位置、走向等信息的變化數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。

結(jié)合本案例根據(jù)本工程毛窠地段的支護(hù)工程設(shè)計(jì)圖，在進(jìn)行監(jiān)測(cè)前，應(yīng)該對(duì)工程設(shè)施的周圍建筑物和有關(guān)設(shè)施的現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查、拍照作為檔案資料進(jìn)行保存，并做詳細(xì)的記錄。由于對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有等精度性要求，因此，監(jiān)測(cè)工作應(yīng)該固定監(jiān)測(cè)施工人員和監(jiān)測(cè)儀器，并且選用同樣的觀測(cè)方法在基本相同的情況下實(shí)施監(jiān)測(cè)。具體進(jìn)行的監(jiān)測(cè)內(nèi)容有：

（1）邊坡深層水平位移（測(cè)斜）：在整個(gè)支護(hù)范圍內(nèi)分布，間隔30～35m埋設(shè)1根測(cè)斜管，測(cè)斜管埋至坡底穩(wěn)定巖土層或深入坡腳不少于3m，以觀測(cè)邊坡在使用過(guò)程期間的水平變形，共布設(shè)30孔。

（2）垂直位移（沉降）和平面水平位移：在邊坡坡頂、各馬道，每隔22～30m布置1個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，共布設(shè)70個(gè)。

2.2 監(jiān)測(cè)特點(diǎn)

監(jiān)測(cè)過(guò)程需要配合天氣和開(kāi)挖工作，因此具有較強(qiáng)的時(shí)效性特點(diǎn)，測(cè)量的結(jié)果也是動(dòng)態(tài)變化的，因此，軟基路段施工后進(jìn)行變形監(jiān)控與施工時(shí)相比頻次相對(duì)較低，可以根據(jù)工程的具體施工情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但對(duì)于觀察數(shù)據(jù)變化比較快的關(guān)鍵期，監(jiān)測(cè)頻次應(yīng)該高一些[3]。監(jiān)測(cè)的時(shí)效性特點(diǎn)對(duì)監(jiān)測(cè)方法和設(shè)備的選取具有較高的要求，需要使用獲取數(shù)據(jù)快、能適應(yīng)嚴(yán)酷條件下監(jiān)測(cè)要求的手段和設(shè)備。

監(jiān)測(cè)具有高精度要求，由于變形速率可能為0.1mm/d以下，所以對(duì)監(jiān)測(cè)精度有較高的要求，需要高精度的測(cè)量方法和儀器。監(jiān)測(cè)過(guò)程中使用的高精度儀器主要有測(cè)斜儀、深層沉降標(biāo)、全站儀或水準(zhǔn)儀、土壓力計(jì)、孔隙水壓力計(jì)、鋼筋應(yīng)力計(jì)、混凝土應(yīng)力計(jì)、溫度計(jì)、低應(yīng)變動(dòng)測(cè)儀和超聲波無(wú)損檢測(cè)儀等監(jiān)測(cè)設(shè)備。不同的監(jiān)測(cè)儀器具有不同的監(jiān)測(cè)功能，可以根據(jù)工程的具體情況選擇具有較高精度的測(cè)量?jī)x器。

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有等精度要求，在監(jiān)測(cè)施工中，需要盡可能地做到等精度，運(yùn)用相同的測(cè)量?jī)x器，選取相同的位置，由統(tǒng)一測(cè)量人員使用統(tǒng)一測(cè)量方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，盡可能地保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的等精度要求。

3 監(jiān)測(cè)依據(jù)

（1）業(yè)主提供的本工程設(shè)計(jì)文件。

（2）制定本方案所引用的技術(shù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)：

①《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）；

②《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330-2002)；

③《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002）。

4 觀測(cè)點(diǎn)布置

觀測(cè)點(diǎn)布置按規(guī)范及設(shè)計(jì)文件的要求布設(shè)，在觀測(cè)前預(yù)埋，經(jīng)觀測(cè)確定穩(wěn)定后方可投入使用。一般觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)置不會(huì)少于2個(gè)，并需要在監(jiān)測(cè)期間對(duì)其進(jìn)行定期的聯(lián)合監(jiān)測(cè)，以確保監(jiān)測(cè)的穩(wěn)定性。對(duì)于觀測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)頻率可做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，一般工程施工期間需要每天獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，施工穩(wěn)定期可適當(dāng)降低監(jiān)測(cè)頻率。若監(jiān)測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)警報(bào)數(shù)值，需要增加監(jiān)測(cè)頻次以降低工程危險(xiǎn)發(fā)生率。觀測(cè)點(diǎn)的布置需要綜合考慮，不能影響正常受力機(jī)構(gòu)，不能削弱結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度，可提前30d施工，進(jìn)行深埋。

除觀測(cè)點(diǎn)外，還在邊坡周邊布置4個(gè)控制點(diǎn)，組成水平及沉降控制網(wǎng)。詳見(jiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置圖。對(duì)于監(jiān)控點(diǎn)的布置應(yīng)該考慮在工程轉(zhuǎn)折處，或者距離建筑物比較近的地方進(jìn)行適當(dāng)加密處理。

5 觀測(cè)方法

5.1 平面及沉降控制網(wǎng)的建立

以邊坡周邊4個(gè)控制點(diǎn)，組成水平及沉降控制網(wǎng)。

5.1.1 平面控制網(wǎng)

采用靜態(tài)GPS按國(guó)家二等控制網(wǎng)的精度要求進(jìn)行觀測(cè)、平差，作為水平位移觀測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)，和聯(lián)測(cè)布置在代表性路段的基準(zhǔn)點(diǎn)，組成全測(cè)區(qū)的基準(zhǔn)網(wǎng)，確保不同路段的基準(zhǔn)網(wǎng)處于一個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

GPS靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)在工程測(cè)量中廣泛應(yīng)用，可以提供精確的工程測(cè)繪控制網(wǎng)，多用于工程沉降監(jiān)測(cè)、變形監(jiān)測(cè)。當(dāng)前的GPS定位技術(shù)以其全天候、高精度和自動(dòng)測(cè)量的特點(diǎn)在工程測(cè)繪中廣泛使用，由于其智能化、自動(dòng)化的技術(shù)特點(diǎn)，大大提高了工程施工效率，降低工作人員作業(yè)強(qiáng)度[4]。

5.1.2 沉降控制網(wǎng)

采用NA 2級(jí)精密水準(zhǔn)儀按國(guó)家二等水準(zhǔn)測(cè)量的精度要求進(jìn)行觀測(cè)、平差，作為沉降觀測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)。水準(zhǔn)儀是一種高精度的監(jiān)測(cè)設(shè)備，可以對(duì)地下管線、支護(hù)機(jī)構(gòu)和周圍建筑環(huán)境等方面的沉降和變化數(shù)據(jù)提供支持。

5.2 支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形觀測(cè)

5.2.1 水平位移監(jiān)測(cè)

采用NIKON350全站儀進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)方法為前方交匯，觀測(cè)精度執(zhí)行《建筑變形測(cè)量規(guī)程》（JGJT/8-97）、《工程測(cè)量規(guī)范》。全站儀和水準(zhǔn)儀一樣是監(jiān)測(cè)精度設(shè)備，可以對(duì)地下管線、支護(hù)機(jī)構(gòu)和周圍建筑環(huán)境等方面的沉降和變化數(shù)據(jù)提供支持。

5.2.2 沉降監(jiān)測(cè)

采用NIKON350全站儀進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)精度執(zhí)行《建筑變形測(cè)量規(guī)程》（JGJT/8-97）、《工程測(cè)量規(guī)范》。

5.3 土體水平位移(側(cè)斜)

采用測(cè)斜儀進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)精度小于±0.1mm。土體深層水平位移采用測(cè)斜儀觀測(cè)，斜測(cè)儀可以沿鉛垂方向?qū)ν翆雍椭ёo(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)部水平位移提供精確數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)單位和雙向位移，在雙向位移中可以求出矢量和進(jìn)而預(yù)測(cè)位移的最大值和方向。

觀測(cè)測(cè)斜儀上下兩對(duì)導(dǎo)輪之間傾斜角度，傾斜角度間接反映了兩對(duì)導(dǎo)輪間的相對(duì)水平位置，并可以計(jì)算出該段測(cè)斜管的相對(duì)水平位移。

δi=Lisinαi式中 Li為設(shè)置的測(cè)點(diǎn)分段距離，常取1000mm。整根管子兩端的相對(duì)水平位移差Δn可表示為：Δn=∑Lisinαi,當(dāng)管子的埋置足夠深時(shí)，管底可認(rèn)為是不動(dòng)的，Δn即為管頂?shù)乃轿灰浦怠０褱y(cè)量結(jié)果整理成水平位移變化曲線，反映各土層的水平位移情況。如圖1所示為測(cè)斜管埋設(shè)示意圖。

5.4 觀測(cè)頻度

我院于2013年1月25日進(jìn)場(chǎng)觀測(cè)，至2014年12月25日共觀測(cè)26次。對(duì)于觀測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)頻率可做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，一般工程施工期間需要每天獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，施工穩(wěn)定期可適當(dāng)降低監(jiān)測(cè)頻率。若監(jiān)測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)警報(bào)數(shù)值，需要增加監(jiān)測(cè)頻次以降低工程危險(xiǎn)發(fā)生率。

6 觀測(cè)成果及變形分析

圖1 測(cè)斜管埋設(shè)示意圖

6.1 觀測(cè)成果

由于沉降檢測(cè)數(shù)據(jù)較多，現(xiàn)選取沉降數(shù)值變化較大的多組觀測(cè)數(shù)據(jù)，以供參考。如表1所示。

6.2 變形分析

表1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平位移沉降觀測(cè)成果表

6.2.1 水平位移觀測(cè)成果分析

該支護(hù)工程累計(jì)位移量最大處為S27測(cè)點(diǎn)，位移量為14mm,最小處為S5測(cè)點(diǎn)，位移量為6mm,各測(cè)點(diǎn)累計(jì)位移量介于6～14mm之間。根據(jù)南平市當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)值，累計(jì)水平位移量監(jiān)控值為不超過(guò)1/300H，該邊坡H最大處在15m左右，因此，該邊坡累計(jì)位移量不應(yīng)超過(guò)50mm,而各測(cè)點(diǎn)位移量均未超過(guò)此范圍，說(shuō)明該支護(hù)工程邊坡已趨于穩(wěn)定。

6.2.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降觀測(cè)成果分析

由表1可知，該支護(hù)工程累計(jì)沉降量最大處為S57測(cè)點(diǎn)，沉降量達(dá)6.8mm,最小處為S25測(cè)點(diǎn)，沉降量為3.6mm,各測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降量介于3.6～6.8mm之間。根據(jù)《建筑變形測(cè)量規(guī)程》（JGJT/8-97），亦說(shuō)明該支護(hù)工程邊坡已趨于穩(wěn)定。

6.2.3 邊坡深層水平位移（測(cè)斜）分析

下圖為工程3個(gè)典型的觀測(cè)點(diǎn)，圖2、圖3、圖4分別為觀測(cè)點(diǎn)C1、C15、C30邊坡位移曲線圖。

以代表性測(cè)斜孔C1、C15、C30為例，各測(cè)斜孔深層位移量在12mm以內(nèi)，位移量出現(xiàn)孔口以下6.0m范圍內(nèi)。觀測(cè)后期位移量較小，曲線較密，說(shuō)明該支護(hù)工程邊坡已趨向穩(wěn)定。

圖2 南平市八仙小區(qū)C1測(cè)得位移曲線圖

圖3 南平市八仙小區(qū)C15測(cè)得位移曲線圖

圖4 南平市八仙小區(qū)C30測(cè)得位移曲線圖

7 結(jié)論與建議

水平位移及沉降數(shù)據(jù)均表明該邊坡工程在2013年1月25～2014年12月25日觀測(cè)期間處于正常狀態(tài)，該支護(hù)工程邊坡已趨向穩(wěn)定。

本觀測(cè)期內(nèi)，該邊坡支護(hù)工程尚未受到長(zhǎng)時(shí)間降水及大臺(tái)風(fēng)的考驗(yàn)，建議繼續(xù)觀測(cè)一年，并定期派人對(duì)該邊坡工程進(jìn)行巡視，尤其要加強(qiáng)臺(tái)風(fēng)雨后的觀測(cè)，以便及時(shí)排除安全隱患。

工程設(shè)施的變形監(jiān)測(cè)屬于精密工程測(cè)量，以此，在監(jiān)測(cè)過(guò)程中需要使用高精度的測(cè)量?jī)x器，監(jiān)測(cè)施工人員應(yīng)該按照較高的監(jiān)測(cè)等級(jí)和精度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行熟練操作。監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)是監(jiān)測(cè)工作的重要環(huán)節(jié)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)質(zhì)量直接決定監(jiān)測(cè)結(jié)果，因此，確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)需要施工人員進(jìn)行科學(xué)選擇。變形監(jiān)測(cè)有幾項(xiàng)施工原則，要確?；鶞?zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定；設(shè)備、技術(shù)、方法、施工人員保持一致，監(jiān)測(cè)起算點(diǎn)一致，監(jiān)測(cè)結(jié)果具有可比性，保證檢測(cè)符合等精度要求。

[1]陸向明,莫傳山,李朝暉.某軟基路段的變形監(jiān)測(cè)及精度分析[J].才智,2010(22)：73-74.

[2]莊建林.軟基地區(qū)道路施工變形監(jiān)測(cè)[J].測(cè)繪與空間地理信息,2013,36(4)：199-201,204,207.

[3]韋東波.基坑變形觀測(cè)方法[J].科技視界,2014(23)：82-82,214.

[4]董建華.有關(guān)工程測(cè)繪中GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì),2016(32)：43.