深基坑施工中的工程測量

/深基坑施工中的工程測量當前，基坑支護設(shè)計尚無成熟的方法用以計算基坑四周的土體變形，施工中通過精確剛好的監(jiān)測，可以指導基坑開挖和支護，有利于剛好實行應急措施，避開或減輕破壞性的后果?；又ёo監(jiān)測一般須要進行下列項目的測量：（1）監(jiān)控點高程和平面位移的測量；（2）支護結(jié)構(gòu)和被支護土體的側(cè)向位移測量；（3）基坑坑底隆起測量；（4）支護結(jié)構(gòu)內(nèi)外土壓力測量；（5）支護結(jié)構(gòu)內(nèi)外孔隙水壓力測量；（6）支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力測量；（7）地下水位變更的測量；（8）鄰近基坑的建筑物和管線變形測量等。1深基坑施工監(jiān)測的特點1.1時效性一般工程測量一般沒有明顯的時間效應?；颖O(jiān)測通常是協(xié)作降水和開挖過程，有顯明的時間性。測量結(jié)果是動態(tài)變更的，一天以前（甚至幾小時以前）的測量結(jié)果都會失去干脆的意義，因此深基坑施工中監(jiān)測需隨時進行，通常是1次/d，在測量對象變更快的關(guān)鍵時期，可能每天需進行數(shù)次?；颖O(jiān)測的時效性要求對應的方法和設(shè)備具有采集數(shù)據(jù)快、全天候工作的實力，甚至適應夜晚或大霧天氣等嚴酷的環(huán)境條件。1.2高精度一般工程測量中誤差限值通常在數(shù)毫米，例如60m以下建筑物在測站上測定的高差中誤差限值為2.5mm，而正常狀況下基坑施工中的環(huán)境變形速率可能在0.1mm/d以下，要測到這樣的變形精度，一般測量方法和儀器部不能勝任，因此基坑施工中的測量通常接受一些特殊的高精度儀器。1.3等精度基坑施工中的監(jiān)測通常只要求測得相對變更值，而不要求測量確定值。例如，一般測量要求將建筑物在地面定位，這是一個確定量坐標及高程的測量，而在基坑邊壁變形測量中，只要求測定邊壁相對于原來基準位置的位移即可，而邊壁原來的位置（坐標及高程）可能完全不須要知道。由于這個顯明的特點，使得深基坑施工監(jiān)測有其自身規(guī)律。例如，一般水準測量要求前后視距相等，以清除地球曲率、大氣折光、水準儀視準軸和水準管軸不平行等項誤差，但在基坑監(jiān)測中，受環(huán)境條件的限制，前后視距可能根本無法相等。這樣的測量結(jié)果在一般測量中是不允許的，而在基坑監(jiān)測中，只要每次測量位置保持一樣，即使前后視距相差懸殊，結(jié)果照舊是完全可用的。因此，基坑監(jiān)測要求盡可能做到等精度。運用相同的儀器，在相同的位置上，由同一觀測者按同一方案施測。2基坑測量中的儀器適應基坑監(jiān)測的上述內(nèi)容和特點，具體測量中接受了很多新型的測量儀器，本文結(jié)合作者在河南參和的工程實例，介紹磁性深層沉降儀和測斜儀等設(shè)備。這些新的設(shè)備及其技術(shù)特點是傳統(tǒng)的工程測量不能涵蓋的。.1深層沉降儀深層沉降儀是用來精確測量基坑范圍內(nèi)不同深度處各土層在施工過程中沉降或隆起數(shù)據(jù)的儀器。它由對磁性材料敏感的探頭和帶刻度標尺的導線組成。當探頭遇到預埋在預定深度鉆孔中的磁性材料圓環(huán)時，沉降儀上的蜂鳴器就會發(fā)出叫聲。此時測量導線上標尺在孔口的刻度以及孔口的標高，即可獲得磁性環(huán)所在位置的標高。通過對不同時期測量結(jié)果的對比和分析，可以確定各土層的沉降（或隆起）結(jié)果。深層沉降觀測過程分為井口標高觀測和場地土深層沉降觀測兩大部分。井口標高觀測按常規(guī)光學水準觀測方法進行。以下介紹作者在工程實際中運用的加拿大RockTest公司產(chǎn)R-4型磁性沉降儀，其刻度劃分為1mm，讀數(shù)辨別精度為0.5mm.磁性沉降標的安裝（1）用鉆機在場地中預定位置鉆孔（實際布設(shè)孔位時要留意避開墻柱軸線）。依據(jù)各個測點的不同觀測目的，考慮到上部結(jié)構(gòu)的重量分布及結(jié)構(gòu)形式以及實際土壓力影響深度，綜合取定各孔深尺寸及沉降標在孔中的埋設(shè)位置。（2）用PVC塑料管作為磁性探頭的通道（稱為導管），導管兩端設(shè)有底蓋和頂封。將第一個磁性圓環(huán)安裝在塑料管的端部，放入鉆孔中。待端部抵達孔底時，將磁性圓環(huán)上的卡爪彈開；由于卡爪打開后無法收回，故這種磁性環(huán)是一次性的，不能重復運用，安裝時必需特殊當心。（3）將需安裝的磁性圓環(huán)套在塑料管上，依次放大孔中預定深度。確認磁性環(huán)位置正確后，彈開卡爪。測量點位要綜合考慮基底壓力影響深度曲線和地質(zhì)勘探報告中有關(guān)土層的分布狀況。（4）固定探頭導管，將導管和鉆孔之間的空隙用砂填實。（5）固定孔口，制作鋼筋混凝土孔口愛惜圈。（6）測量孔口標高3次，以平均值作為孔口穩(wěn)定標高。測量各磁性圓環(huán)的初始位置（標高）3次，以平均值作為各環(huán)所在位置的穩(wěn)定標高。磁性沉降標的測量（1）在深層沉降標孔口做出醒目標記，嚴密愛惜孔口。將孔位統(tǒng)一編號，以和測量結(jié)果對應。（2）依據(jù)基坑施工進度，隨時調(diào)整孔口標高。每次調(diào)整孔口標高前后，均須分別測量孔口標高和各磁性環(huán)的位置。（3）每次基坑有較大的荷載變更前后，亦須測量磁性環(huán)位置。2.2測斜儀測斜儀是一種可以精確地測量沿鉛垂方向土層或圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)部水平位移的工程測量儀器，可以用來測量單向位移，也可以測量雙向位移，再由兩個方向的位移求出其矢量和，得到位移的最大值和方向。本文介紹加拿大RockTest公司產(chǎn)RT-20MU型測斜儀，其儀器標稱精度為±6mm/25m，探頭精度為±0.1mm/0.5m.測斜管的埋設(shè)（1）在預定的測斜管埋設(shè)位置鉆孔。依據(jù)基坑的開挖總深度，確定測斜管孔深，即假定基底標高以下某一位置處支護結(jié)構(gòu)后的土體側(cè)向位移為零，并以此作為側(cè)向位移的基準。（2）將測斜管底部裝上底蓋，逐節(jié)組裝，并放大鉆孔內(nèi)。安裝測斜管時，隨時檢查其內(nèi)部的一對導槽，使其始終分別和坑壁走向垂直或平行。管內(nèi)注入清水，沉管到孔底時，即向測斜管和孔壁之間的空隙內(nèi)由下而上逐段用砂填實，固定測斜管。（3）測斜管固定完畢后，用清水將測斜管內(nèi)沖洗干凈，將探頭模型放入測斜管內(nèi)，沿導槽上下滑行一遍，以檢查導槽是否暢通無阻，滾輪是否有滑出導槽的現(xiàn)象。由于測斜儀的探頭特別昂貴，在未確認測斜管導槽暢通時，不允許放入探頭。（4）測量測斜管管口坐標及高程，做出醒目標記，以利愛惜管口?，F(xiàn)場測量前務(wù)必按孔位布置圖編制完整的鉆孔列表，以和測量結(jié)果對應。土體水平位移測量（1）連接探頭和測讀儀。當連接測讀儀的電纜和探頭時，要運用原裝扳手將螺母接上。檢查密封裝置、電池充電狀況（電壓）及儀器是否能正常讀數(shù)。當測斜儀電壓不足時必需立刻充電，以免損傷儀器。（2）將探頭插入測斜管，使?jié)L輪卡在導槽上，緩慢下至孔底以上0.5m處。留意不要把探頭降到套管的底部，以免損傷探頭。測量自下而上地沿導槽全長每隔0.5m測讀一次。為提高測量結(jié)果的牢靠度，每一測量步驟中均需確定的時間延遲，以確保讀數(shù)系統(tǒng)和環(huán)境溫度及其他條件平穩(wěn)（穩(wěn)定的特征是讀數(shù)不再變更）。若對測量結(jié)果有懷疑可重測，重測的結(jié)果將覆蓋相應的數(shù)據(jù)。（3）測量完畢后，將探頭旋轉(zhuǎn)180°，插入同一對導槽，按以上方法重復測量，前后兩次測量時的各測點應在同一位置上；在這種狀況下，兩次測量同一測點的讀數(shù)確定值之差應小于10%，且符號相反，否則應重測本組數(shù)據(jù)。（4）用同樣的方法和程序，可以測量另一對導槽的水平位移。（5）側(cè)向位移的初始值應取基坑降水之前，連續(xù)3次測量無明顯差異之讀數(shù)的平均值。（6）觀測間隔時間通常取定為3d.當側(cè)向位移的確定值或水平位移速率有明顯加大時，必需加密觀測次數(shù)。（7）RT-20MU型測斜儀配有RS-232接口，可以和微機相連，將系統(tǒng)設(shè)置和測量數(shù)據(jù)在微機和測斜儀之間傳輸。RockTest公司還開發(fā)