淺析數字測量在深基坑變形監測中的應用

葉 飛

0 引言

隨著經濟建設的迅速發展，城市高層建筑，地下建筑不斷涌現。這些工程都伴隨著基坑的開挖，基坑開挖工程一般在建筑物較為密集的地方，通常采用支護樁開挖基坑的方式。在基坑開挖過程中，開挖所引起的土體變形將在一定程度上改變周圍建筑物的正常狀態。因此，在基坑施工過程中，只有對基坑支護樁的水平位移進行全面的監測，才能對基坑工程的安全性及對周圍建筑物的影響進行全面的了解，以確保工程的順利進行，在出現異常情況時及時反饋，并采取必要的工程措施，確保工程安全。

1 工作量的布設

本次監測工作量布設根據設計單位提供的基坑監測平面圖和剖面圖綜合確定。

2 人員組織、設備及工期

1)本次變形測量工作擬投入人員7名，做到持證上崗，分工明確。2)投入儀器設備:索加NET05X全站儀、Trimble DINI03水準儀、CX-03 C數字測斜儀、土釘內力測試儀。3)工期:直到基坑回填完畢。

3 起始資料

平面坐標采用D級GPS測量的施測方法引測到埋設的強制觀測墩上。高程采用二等水準施測方法，引測到埋設的基準點上。

4 監測點布置

4.1 基準點布設及技術要求

1)本次變形監測基準點:在施工區50 m～100 m外不受施工影響的穩定區域，采用深埋鋼管水準基點標石方法，布設4個基準點;采用混凝土澆筑的方法布設4個～6個強制觀測墩。2)基準點應設置在變形區域以外、位置穩定、易于長期保存的地方，并應定期復測。變形測量基準點的標石、標志埋設后，應達到穩定后方可開始觀測。穩定期應根據觀測要求與地質條件確定，不宜少于15 d。3)監測期間先將基準點進行聯測，然后再對觀測點進行觀測。

4.2 變形監測點布設及工作量

本工程基坑的安全等級為一級，本監測工程按照一級基坑進行監測。考慮到監測目的和支護設計要求，確定監測的主要對象有:

1)地表沉降觀測點。根據設計要求沿基坑周邊每間隔約40 m布置一條地表沉降監測線，每條監測線依據設計要求分別布置2個～5個地表沉降監測點，共布置79個點。2)邊坡坡頂位移和沉降監測點的埋設。基坑邊坡頂部的水平位移與垂直位移觀測點應沿基坑周邊布置，在每邊的中部和端部均應布置監測點，其監測點的間距不宜大于20 m。為了便于對基坑進行監測，在離開邊坡頂部20 cm的地方采用洛陽鏟人工鉆進1.5 m深的鉆孔，灌注混凝土，并設置觀測標志。沿基坑周邊每間隔20.0 m，設置邊坡頂部水平位移和豎向位移監測點。3)基坑邊坡深層水平位移監測。分別在基坑坡頂部埋設測斜管，要求避開土釘設置，平面不大于50 m的位置埋設測斜管。4)土釘內力監測。按照設計要求在土釘中設置102根應力計，測定土釘的受力狀況，土釘測力計布設在土釘主筋上，以監測土釘受力狀態。5)周邊構筑物監測。根據本工程場地條件，在基坑的影響范圍內，根據設計要求布設觀測點。

5 執行精度

1)水平位移監測技術要求見表1。

表1 水平位移監測平面控制網的技術要求

2)垂直位移監測技術要求見表2。

表2 垂直位移監測控制網的技術要求 mm

3)測斜儀的系統精度不低于0.25 mm/m，分辨率不低于0.02 mm/500 mm。

4)內力監測值應考慮溫度變化等因素的影響，應力計的量程應滿足設計值的要求，精度不低于0.5%F·S，分辨率不低于0.2%F·S。

注意:應力計埋設前應進行性能檢驗和編號。應力計在基坑開挖前至少1周埋設，并取開挖前連續2 d獲得的穩定測試數據的平均值作為初始值。

6 施測要求、方法及頻率

6.1 監測要求

1)在土方開挖前需測定水平及垂直位移初始值，且不少于2次;土方開挖過程中，每天監測一次(變形、沉降);2)監測數據要及時整理并及時反饋給有關人員，發現異常現象及時匯報。

6.2 施測方法

6.2.1 垂直位移施測方法

1)本次沉降觀測采用閉合線路，儀器采用DINI03水準儀，按二等水準測量要求觀測;

2)每次沉降觀測時，都在成像清晰、穩定的時間內進行，做到了盡量不轉站，視線長度小于50 m。前、后視距離保持基本相等;

3)變形監測遵循“五固定”原則;沉降觀測依據的基準點和被觀測物上的沉降觀測點，點位固定;所用儀器、設備固定;觀測時的環境條件基本一致;觀測路線和觀測方法固定;施測人員固定;

4)用于二等水準測量的DINI03水準儀，視準軸與水平軸的夾角不大于12″。銦鋼水準尺一根標尺的米間隔平均長與名義長的差不大于0.15 mm;

5)水準測量路線閉合差限差均滿足±0.3√n mm;

6)每次沉降觀測前均對四個基準點進行聯測，檢測數據應均符合規范要求，保證四個基準點穩定;

7)觀測工作結束后，及時檢查和整理外業觀測手簿，確認無誤后再進行內業計算。沉降成果內業計算的數值取至0.01 mm。

6.2.2 水平位移施測方法

為準確觀測基坑的水平變形，在基坑的一組對角線上設置基坑水平位移強制對中觀測墩2個，另在遠離基坑的一側再設置基坑水平位移強制對中校核基準點觀測墩2個。由于基坑開挖對強制對中觀測墩造成影響，需定期對其進行校核，更正。觀測時先用靜態GPS對觀測墩與甲方提供的已知坐標聯測，然后將SOKKIANET0.5 s級儀器架設在強制對中觀測墩上，配合棱鏡對基坑的水平位移點進行極坐標法觀測，逐步進行記錄。內業將每次的觀測成果記錄在電腦上，利用cass9.1成圖軟件展點。最后對兩次的坐標數據比較，得出基坑水平位移的偏移量。

6.2.3 深層水平位移施測方法

測斜管應在基坑開挖前1周前埋設，埋設時應符合:1)埋設前應檢查測斜管質量，測斜管連接時應保證上下管段的導槽相互對準、順暢，各段接頭及管底應保證密封。2)測斜管埋設時應保證豎直，防止發生上浮、斷裂、扭轉;測斜管一對導槽的方向應與所需測量的位移方向保持一致。3)測斜管采用鉆機成孔，將測斜管放入，周圍用混凝土填實。測斜管露出混凝土面3 cm～5 cm，然后用鋼加以保護。4)測斜儀探頭置入測斜管底后，應待探頭接近管內溫度時再量測，每個監測點均應進行正、反兩次量測。5)測斜管避開土釘設置，平面不大于50 m，豎向每1 m記錄一數值。

6.2.4 應力計施測方法

應力計在施工土釘前安裝，安裝時為防止溫度過高燒毀應力計，焊接時注意用濕毛巾放置于應力計的兩端。焊接工作結束后及時對應力計進行多次讀數，并與出廠值比較，保證應力計能夠正常使用。

6.3 變形點觀測頻率

根據設計單位提供的文字說明和相關規范要求進行觀測。

6.4 監測報警

根據設計單位提供的要求，監測報警及級別及時報警。

7 監測設備(測點)保護

施工現場之監測點(孔)均應有醒目標識，用油漆將點號標注在醒目位置，并在測點埋設完成后將測點的詳細位置告知現場各相關單位，積極取得各單位的配合，共同保護監測點的成活。

8 提交成果資料及相關圖表

1)根據豎向位移測量數據整理出逐次沉降量統計表;2)根據水平位移測量數據整理出逐次位移量統計表;3)繪制各測點位水平及豎向位移與時間的關系曲線圖;4)根據測斜儀測量數據整理出逐次地層或支護結構位移統計表并繪出水平位移隨深度的變化曲線;5)根據內力監測數據整理出內力變化與時間的關系曲線。

9 結語

現代數字測量手段能夠及時的準確的提供觀測數據，對基坑圍護及周邊環境安全起到關鍵性的作用，為獲取滿足安全監控需要的數據實現了信息化施工。

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