高樁樁基工程測(cè)量施工投影變形與放樣精度的問題研究

牛麗娟 李立功 劉莎

摘 要：在建筑工程中，樁基礎(chǔ)是應(yīng)用非常普遍的一種基礎(chǔ)形式。而高樁樁基作為水上交通工程的基礎(chǔ)工程，其質(zhì)量對(duì)上層建筑的安全至關(guān)重要。樁基礎(chǔ)類型是多種多樣的，有效加強(qiáng)樁基測(cè)量工作，在保證整體樁基工程質(zhì)量上起決定性作用，是當(dāng)今測(cè)量工作者研究的熱點(diǎn)。文章針對(duì)工程測(cè)量過程中的高樁樁基工程測(cè)量施工中出現(xiàn)的無控制系統(tǒng)、投影變形、放樣精度不高等問題，通過高樁樁體測(cè)量實(shí)例，對(duì)測(cè)量控制方法進(jìn)行了闡述，并指出了樁基工程測(cè)量控制要點(diǎn)，提供思路借鑒。

關(guān)鍵詞：高樁樁基;工程測(cè)量;投影變形;放樣精度

中圖分類號(hào)：TU74 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? 文章編號(hào)：1001-5922（2020）10-0119-03

Abstract：In construction engineering， pile foundation is a very common form of foundation. As the foundation engineering of water traffic engineering， the quality of high pile foundation is very important to the safety of superstructure. The types of pile foundation are various. It is a hot spot for the surveyors to effectively strengthen the pile foundation survey and play a decisive role in ensuring the quality of the whole pile foundation project. In this paper， aiming at the problems of no control system， projection deformation and low lofting accuracy in the construction of high pile foundation engineering survey in the process of engineering survey， the survey control method is described by taking the survey of high pile as an example， and the key points of survey control in pile foundation engineering are pointed out， which can be used for reference.

Key words：high pile foundation; engineering survey; projected deformation; lofting precision

0 引言

樁基礎(chǔ)這一工程施工中的基礎(chǔ)性步驟不可省略，所發(fā)揮的作用十分重要[1]，在建筑施工過程中，施工放樣的精度和對(duì)樁基的精確測(cè)量可以保證工程質(zhì)量，是施工技術(shù)部門和測(cè)繪工作者研究的重要內(nèi)容。按照樁基礎(chǔ)施工程序，可分規(guī)劃設(shè)計(jì)階段、施工興建階段和竣工后運(yùn)營管理三階段?；贕PS技術(shù)進(jìn)行布設(shè)工程測(cè)量控制網(wǎng)時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)GPS控制成果坐標(biāo)反算邊長與全站儀所測(cè)的地面邊長值不符的情況，也就是所謂的長度變形。文章闡述了樁基工程測(cè)量方法和樁基工程測(cè)量質(zhì)量的控制要點(diǎn)，為解決高樁基工程測(cè)量施工投影變形與放樣精度的一些問題提供借鑒。

1 研究內(nèi)容概述

在當(dāng)前的高樁樁基工程測(cè)量施工中，由于技術(shù)和施工經(jīng)驗(yàn)等原因，還存在一些投影變形和放樣精確度不高的現(xiàn)象，無法滿足施工要求，影響了測(cè)量質(zhì)量。文章以高樁碼頭鋼管樁樁位的測(cè)量控制方案實(shí)施，提供工程測(cè)量控制及施工注意事項(xiàng)參考。

1.1 研究問題

1.1.1 投影變形

因?yàn)榍蛎娌煌谄矫嫒菀诇y(cè)量，在使用攝影測(cè)量進(jìn)行投影時(shí)，它們與球面上的經(jīng)緯網(wǎng)形狀會(huì)有些出入，這意味著地圖上的經(jīng)緯網(wǎng)和繪在地圖上的高樁樁基都發(fā)生了變形。

1.1.2 放樣精確度

使用全站儀進(jìn)行放樣時(shí)，影響其放樣精度的因素包括環(huán)境因素、儀器因素以及人員因素。環(huán)境因素包括建筑來物視線阻擋、視線的長度、外界的溫度、大氣的折射，儀器本身的測(cè)距誤差、垂直角測(cè)量誤差等，以及觀測(cè)人員的測(cè)量經(jīng)驗(yàn)和熟練程度，都會(huì)導(dǎo)致放樣準(zhǔn)確度達(dá)不到要求。

1.2 研究對(duì)象

文章結(jié)合某碼頭項(xiàng)目的實(shí)際情況，簡(jiǎn)要闡述樁位的測(cè)量控制方案。該工程施工海域在所有情況下的浪高范圍是1～6m。碼頭是離岸型，呈南北走向，位于防波堤內(nèi)側(cè)，其形狀及配置設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

2 高樁樁基工程測(cè)量控制

2.1 放樣測(cè)量

采用3臺(tái)全站儀進(jìn)行沉樁控制，其中2臺(tái)全站儀用于前交，第3臺(tái)儀器進(jìn)行校核，具體現(xiàn)場(chǎng)平面布置如圖1所示。

1）為防止控制點(diǎn)點(diǎn)位發(fā)生位移、沉降等異常情況，在后視時(shí)需要反測(cè)后視點(diǎn)的坐標(biāo)、距離、高程等，并對(duì)切線方位角進(jìn)行反復(fù)核算，以確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2）在進(jìn)行直樁控制時(shí)，只需要利用打樁船的移動(dòng)，按照事先計(jì)算好的切線方位角，將樁移到2臺(tái)儀器的切線處。

3）在執(zhí)行對(duì)斜樁的控制操作之時(shí)，樁身標(biāo)高的不同會(huì)有不同的坐標(biāo)與之對(duì)應(yīng)，這會(huì)將控制過程中的難度加大。由于2條基線在布設(shè)之時(shí)所選的位置相對(duì)較高，且具有較為開闊的通視情況，所以執(zhí)行控制任務(wù)之時(shí)，需要對(duì)所設(shè)計(jì)的坐標(biāo)的切線以及樁頂標(biāo)高作相應(yīng)參考，有參照地指揮船的移動(dòng)，慢慢使樁移向3臺(tái)儀器的切線，達(dá)到位置重合時(shí)為止。

考慮到波浪影響，可能會(huì)出現(xiàn)沉樁初期和施打過程中的樁位位移情況，在定位時(shí)需要反方向設(shè)置一定的偏移量。針對(duì)本研究對(duì)象，在直樁和斜樁俯打、仰打過程中，都會(huì)出現(xiàn)5～10cm左右的偏移量，直到沉樁結(jié)束后，偏移量基本消除，使樁身偏位符合要求標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 高程控制

控制高程的過程中，相關(guān)作業(yè)人員還要精密地測(cè)量儀器的高度，同時(shí)，執(zhí)行對(duì)樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高位置垂直角度的計(jì)算任務(wù)。而樁施打過程中頻率要由快至慢，力度要由大至小，當(dāng)打至離設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5m左右時(shí)，開始降低施打頻率和力度，實(shí)時(shí)監(jiān)控標(biāo)高的變化。過程中以10cm為進(jìn)度單位，直至達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，終止擊打。期間，要時(shí)刻保持指揮人員與施工人員的溝通與交流，實(shí)現(xiàn)及時(shí)調(diào)整與整體把控。

2.3? ?樁身傾角及垂直度的控制

待樁身被吊起之后，還需要由樁頂至樁底對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)，此項(xiàng)工作需借助全站儀來完成，可以為船上的施工人員提供作業(yè)依據(jù)，適時(shí)對(duì)打樁架作相應(yīng)調(diào)整，以此達(dá)到與設(shè)計(jì)要求相符的垂直度。具體地，碼頭的斜樁斜率為5：1，根據(jù)垂球與鋼尺的測(cè)量結(jié)果，經(jīng)計(jì)算得到11°的傾角。

2.4 斜樁轉(zhuǎn)角的控制

設(shè)置參照物，此處的參照物應(yīng)具有一定的高度，可選用旗桿等。經(jīng)測(cè)量，樁身中心與旗桿兩者之間的距離為44.75m，分別用α與β來表示方位角與轉(zhuǎn)角，可以通過計(jì)算將旗桿位置的X、Y坐標(biāo)得出。

其順時(shí)針、逆時(shí)針轉(zhuǎn)角參照物，即旗桿的坐標(biāo)分別如（1）（2）所示。

通過上式可得出控制方位角，并利用全站儀的前交，使指揮船到達(dá)所設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)角位置。

2.5 控制貫入度

在執(zhí)行捶打任務(wù)之時(shí)，需要密切監(jiān)督嵌巖鋼管樁樁尖與所設(shè)計(jì)的標(biāo)高兩者之間的距離，適時(shí)采取控制措施。直到最后10擊的貫入度比20cm小則停止錘打。打入型鋼管樁借助D100樁錘執(zhí)行沉樁操作，以是否達(dá)到所設(shè)計(jì)標(biāo)高作為參考依據(jù)，對(duì)控制方法進(jìn)行2種情況的劃分：①鋼管樁樁尖符合所設(shè)計(jì)的標(biāo)高要求。如果最后10擊要求每擊的貫入度≤15mm，停止錘打;否則，停錘，轉(zhuǎn)而進(jìn)行大應(yīng)變?cè)囼?yàn)，得到最終的試驗(yàn)結(jié)果，將此結(jié)果作為參考依據(jù)對(duì)停錘標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整;②鋼管樁樁尖標(biāo)高與設(shè)計(jì)的標(biāo)高要求不符。如果鋼管樁樁尖標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高相差在2m以內(nèi)，最后30擊的平均貫入度≤3mm時(shí)可停錘;否則及時(shí)聯(lián)系設(shè)計(jì)單位作出調(diào)整或相應(yīng)處理。

3 樁位和高程計(jì)算

完成沉樁施工后，觀測(cè)樁切線方位角并得出樁心方位角α和β，如圖2所示，并根據(jù)式（3）算出出沉樁坐標(biāo)X，Y。

基于上式和實(shí)測(cè)樁頂垂直角度，基于三角高程得出實(shí)際樁頂標(biāo)高。

4 高樁測(cè)量時(shí)需注意的問題

1）開展測(cè)量施工前，要使測(cè)量人員做到對(duì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)內(nèi)容的充分了解，熟悉施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際環(huán)境，明白施工具體步驟，知曉相關(guān)設(shè)備的操作流程與注意事項(xiàng)。此外，進(jìn)行對(duì)技術(shù)人員的理論知識(shí)培訓(xùn)，提高工作效率。

2）作業(yè)前要對(duì)所用到的器械和數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)和校對(duì)，確保儀器參數(shù)配置正確和數(shù)據(jù)的精確性。進(jìn)行沉樁作業(yè)時(shí)，全程進(jìn)行重復(fù)勘測(cè)，掌控整個(gè)施打周期中所遇到的情況，建立意外突出防治機(jī)制，保持與施工人員的溝通與聯(lián)系。

3）出于反測(cè)作業(yè)的便利性考慮，建立使用坐標(biāo)法完成現(xiàn)場(chǎng)對(duì)后視方位角的確認(rèn)。

4）在對(duì)斜樁定位進(jìn)行控制之時(shí)應(yīng)將垂直角和水平角控制好，避免由于標(biāo)高與斜率的變化對(duì)平面坐標(biāo)產(chǎn)生不必要的影響，以此確保定位的準(zhǔn)確性。

5）控制前方交會(huì)的角度在60°～ 120°之間，使2條基線呈垂直狀，有利于控制交會(huì)角度在90°左右，減少沉樁定位的誤差。

6）控制“壓錘”之后的樁位，使其偏位不超過具體的偏差范圍，否則，需要重新定位;開始施打后，不能強(qiáng)制糾偏樁身，以免損壞樁身。

7）要注意保留基線控制點(diǎn)到樁位之間的有效距離，一般情況下控制在200m以內(nèi)，避免出現(xiàn)人為誤差，可在相反的方向進(jìn)行一條基線的布設(shè)，以此達(dá)到強(qiáng)化對(duì)最后幾排樁位控制效果的目的。

5 結(jié)語

建筑施工作業(yè)的樁基測(cè)量工作中，高樁碼頭樁位的測(cè)量及控制過程比較復(fù)雜且影響因素較多。作業(yè)人員需要有足夠的耐心，以十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算;此外，測(cè)量人員應(yīng)不斷學(xué)習(xí)，提高自己的操作水平，積累更多業(yè)務(wù)知識(shí)，減少或避免測(cè)量過程中出現(xiàn)的投影變形和放樣精確度不高的現(xiàn)象，保證定位的準(zhǔn)確度，滿足控制結(jié)果的精度。

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