成測(cè)量技術(shù)在基坑變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

謝錢波

摘要：在自然界變形是廣泛存在的現(xiàn)象。在各類載荷作用力之下，在空間和時(shí)間域中各變形體的形狀、大小以及位置發(fā)生改變。變形的范圍可大可小，大到地球板塊運(yùn)動(dòng)和地極移動(dòng)等涉及整個(gè)地球的變形，小到對(duì)于工程建筑而言的沉降、傾斜、滑坡體滑動(dòng)等地域性變形，總之，變形幾乎無處不在。所謂變形監(jiān)測(cè)的概念就是說應(yīng)用一些測(cè)量方面的儀器和方法監(jiān)測(cè)變形體，以免造成由變形所帶來的有關(guān)災(zāi)害，避免損失。

關(guān)鍵詞：測(cè)量技術(shù)；變形監(jiān)測(cè)；基坑

Application of formation measurement technology in foundation pit deformation monitoring

——take the foundation pit of wuhu railway station as an example

Xie-Qian bo

Anhui Nuclear Exploration Technology central Institute wuhu 241000

Abstract： deformation is a widespread phenomenon in nature，that is，under various loading forces，the shape，size and position of each deformation body in the space and time domain will change.The scope of deformation can be large or small，ranging from the plate movement and pole movement of the earth，which involve the deformation of the whole earth，to the subsidence，tilting，sliding and other regional deformation of engineering buildings. In a word，deformation is almost everywhere.The so-called concept of deformation monitoring is to apply some measuring instruments and methods to monitor deformation，so as to avoid the related disasters caused by deformation. If such losses can be avoided，it is the best，and if they cannot be avoided，we should try our best to reduce it.

Key words： measurement technology，deformation monitoring，foundation pit

1.工程概況

工程包括東、西站廳及站廳見車站通道兩部分，基坑面積共約23351m2，周邊延長(zhǎng)米共1916m，本工程土0.000m對(duì)應(yīng)黃海高程標(biāo)高12.776m，圖中所注標(biāo)高均為相對(duì)標(biāo)高，單位以米計(jì)，圖中標(biāo)注尺寸單位以毫米計(jì)。東區(qū)站廳及通道部分自然地面標(biāo)高為整平至-4.300m，西區(qū)站廳自然地面標(biāo)高為-3.300m；本次基坑圍護(hù)的對(duì)象主要為車站東、西區(qū)站廳及地下通道，該地下室采用樁基礎(chǔ)，基坑?xùn)|區(qū)開挖深度為 9.65m，西區(qū)開挖深度為10.65m。基坑安全等級(jí)為二級(jí)；本工程場(chǎng)地內(nèi)上部土層以填土及黏性土為主。擬建蕪湖站場(chǎng)地位于安徽省東南部，具體位于蕪湖市既有火車站站內(nèi)，僅東部一小部分局部位于既有站外，場(chǎng)地未拆遷，主要分布有既有鐵路、既有站房、辦公樓、庫房、車整所、綠化帶等；根據(jù)本工程車站地下室基坑的開挖規(guī)模、開挖深度、地質(zhì)情況及周邊環(huán)境情況，本基坑圍護(hù)采用鉆孔灌注樁+一道砼支撐的圍護(hù)形式（局部采用兩道支撐）?；訃o(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為二年。

2.監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)原則及檢測(cè)項(xiàng)目

2.1檢測(cè)設(shè)計(jì)原理

施工監(jiān)測(cè)作為施工的一項(xiàng)系統(tǒng)工程，監(jiān)測(cè)方法的選取是否準(zhǔn)確以及測(cè)點(diǎn)的布置是否合理是監(jiān)測(cè)工作成敗的決定因素。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料及相關(guān)監(jiān)測(cè)單位多年的工作經(jīng)驗(yàn)，監(jiān)測(cè)原則主要有以下幾條：（1）可靠性；（2）分層次監(jiān)測(cè)；（3）關(guān)鍵區(qū)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)原則；（4）方便實(shí)用原則；（5）經(jīng)濟(jì)合理原則。

2.2監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況以及施工圖設(shè)計(jì)資料，本工程基坑在施工中需對(duì)周圍建筑物進(jìn)行常規(guī)監(jiān)測(cè)以及基坑圍護(hù)體系進(jìn)行常規(guī)監(jiān)測(cè)。主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有：樁（護(hù)坡）頂水平位移、樁（護(hù)坡）頂沉降觀測(cè)、樁體（土體）深層水平位移、水位、立柱位移、支撐軸力、鋼筋拉力、錨樁拉力。

3.監(jiān)測(cè)技術(shù)原理與方法

3.1變形點(diǎn)的監(jiān)測(cè)

本工程監(jiān)測(cè)點(diǎn)在豎向的位移監(jiān)測(cè)采用Ⅱ級(jí)監(jiān)測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)，通過工作基點(diǎn)間聯(lián)測(cè)一條Ⅱ級(jí)水準(zhǔn)閉合線路觀測(cè)沉降變形監(jiān)測(cè)，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高程采用中視法，在基坑開挖前針對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高程初始值必須單獨(dú)進(jìn)行兩次測(cè)定，取其平均值。沉降量主要由兩次高程的相對(duì)差值得出，累計(jì)沉降量為本次高程與初始高程的差值絕對(duì)值。

沉降測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)：首先用沖擊鉆鉆孔，后放入長(zhǎng)20cm～30cm的直徑20mm～30mm圓頭鋼筋，最后鋼筋四周用水泥砂漿填實(shí)即可。

3.2圍護(hù)墻（護(hù)坡）頂水平位移

基準(zhǔn)點(diǎn)一般通過國家及地區(qū)控制坐標(biāo)網(wǎng)進(jìn)行放樣取得。一般選擇兩個(gè)控制點(diǎn)，通過三角放樣確定三個(gè)以上的監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)與基坑的距離選大約基坑深度3～5倍的位置為宜。

3.3變形點(diǎn)監(jiān)測(cè)

布點(diǎn)：根據(jù)設(shè)計(jì)文件及規(guī)范要求，圍護(hù)樁體冠梁或護(hù)坡硬化地面頂部，每隔25m，采用預(yù)埋ф18鋼筋，或膨脹性螺栓鉆入結(jié)構(gòu)體中，安裝牢固，便于觀測(cè)。

測(cè)量方法：工作中考慮到觀測(cè)精度、基坑形狀以及環(huán)境的影響因素，往往對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)采用極坐標(biāo)法。

極坐標(biāo)法是先通過后視已知基準(zhǔn)點(diǎn)確定測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)和零方向，然后在極坐標(biāo)系里量測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)與零方向的極角和其到基準(zhǔn)點(diǎn)距離確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的平面位置，因此極角和極半徑是確定一個(gè)點(diǎn)的兩個(gè)重要元素。根據(jù)每次觀測(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)，進(jìn)行比較即可得到監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形值。

在基坑土方開挖施工過程中，受到基坑施工機(jī)械、土體開挖等因素影響，在基坑周邊布設(shè)的監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)一般不能穩(wěn)定，造成觀測(cè)誤差?？紤]現(xiàn)有的全站儀高精度測(cè)角和測(cè)距能力，利用后方交會(huì)法通過觀測(cè)臨時(shí)工作測(cè)站點(diǎn)到兩個(gè)以上監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)控制點(diǎn)的水平距離和角度，能夠快速準(zhǔn)確確定臨時(shí)測(cè)站點(diǎn)平面位置，從而再利用極坐標(biāo)法觀測(cè)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)。這種方法在避免了基坑土方開挖施工過程中基準(zhǔn)點(diǎn)不穩(wěn)定，以及遮擋監(jiān)測(cè)點(diǎn)的影響，再加上徠卡等高智能系列全站儀本身固化有測(cè)邊后方交會(huì)的程序，使得這一方法的應(yīng)用更加方便和靈活，同時(shí)也保障了測(cè)量的精度。

對(duì)上述方法布點(diǎn)舉例說明如下：根據(jù)場(chǎng)地情況布設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)A、B、C、D和監(jiān)測(cè)點(diǎn)P1，P2，P3，P4，P5，P6等，見圖2。監(jiān)測(cè)點(diǎn)均要設(shè)置在基坑四周邊緣處，布設(shè)方式根據(jù)基坑結(jié)構(gòu)的要求布置，相鄰兩點(diǎn)最大間距應(yīng)小于等于30m。A、B、C、D四個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在不受基坑變形干擾的基坑四周，比如將其安設(shè)在已建成的建（構(gòu)）筑物上，以便其在后期對(duì)監(jiān)測(cè)基坑四周監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)時(shí)均可滿足通視要求?；鶞?zhǔn)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)均應(yīng)設(shè)置固定的棱鏡。S1，Si（i=2，3，…，n）為初始觀測(cè)站點(diǎn)和第i次觀測(cè)站點(diǎn)。一般情況下觀測(cè)點(diǎn)S1，Si（i=2，3，…，n）不會(huì)重合。

3.4樁（土）體深層水平位移

布點(diǎn)：根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供資料及規(guī)范要求，圍護(hù)樁內(nèi)測(cè)斜孔水平間距為25m。

測(cè)點(diǎn)埋設(shè)：對(duì)于樁體測(cè)斜采用外徑70mm、內(nèi)徑66mm且內(nèi)壁有十字滑槽的PVC測(cè)斜管，管長(zhǎng)與對(duì)應(yīng)樁的深度相同，固定在鋼筋籠上埋入圍護(hù)樁體中。測(cè)斜管安裝時(shí)，其槽口與基坑邊線必須垂直，上下管口必須用蓋子密封處理，安裝完成后灌注清水，防止管內(nèi)滲入泥漿。在護(hù)坡樁冠梁施工完成后方可進(jìn)行初始管型的量測(cè)工作。

對(duì)于土體測(cè)斜孔，應(yīng)先地質(zhì)成孔，孔徑≥9cm。然后將預(yù)先連接好的測(cè)斜管放入孔中。管底應(yīng)埋置在土體發(fā)生變形層位之下，一般管底標(biāo)高是基坑深度的1.5倍以上。測(cè)斜管應(yīng)豎直，管內(nèi)其中一溝槽位置與基坑邊線垂直。

量測(cè)計(jì)算：測(cè)試時(shí)，首先吧測(cè)頭和測(cè)斜儀進(jìn)行連接，連接后開始檢查儀器的密封裝置、電池的電量以及儀器工作狀態(tài)是否正常。將測(cè)頭放入測(cè)斜管，測(cè)試應(yīng)從孔底自下而上沿導(dǎo)管全長(zhǎng)每一個(gè)測(cè)段先固定位置而后測(cè)讀一次，每個(gè)測(cè)段長(zhǎng)度以0.5m為宜，每個(gè)測(cè)段完成一次讀數(shù)后，將測(cè)頭旋轉(zhuǎn)180°，插入導(dǎo)槽重復(fù)測(cè)試讀數(shù)，兩次讀數(shù)應(yīng)接近，而符號(hào)相反，取平均值，作為一次監(jiān)測(cè)值。在基坑開挖前，以連續(xù)三次測(cè)試讀數(shù)平均值為初始值。

4.監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)處理及信息反饋

監(jiān)測(cè)應(yīng)符合下列要求：監(jiān)測(cè)記錄表格要正式；監(jiān)測(cè)記錄必須有工況描述；數(shù)據(jù)及時(shí)整理，審核后上報(bào)施工、監(jiān)理和相關(guān)部門；對(duì)監(jiān)測(cè)值變化情況進(jìn)行分析和評(píng)述，當(dāng)接近報(bào)警值時(shí)應(yīng)及時(shí)通報(bào)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理、施工人員，提請(qǐng)有關(guān)部門關(guān)注，并加密監(jiān)測(cè)頻度；工程結(jié)束時(shí)應(yīng)形成完整的監(jiān)測(cè)文字報(bào)告。

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