工作基點(diǎn)的位移對觀測點(diǎn)的影響分析

2015-12-29 05:38:00王小軍,林莉,趙軍

測繪工程 2015年6期

王小軍1，林莉1，趙軍2

(1.昆山市建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心,江蘇昆山215337；2.中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測繪學(xué)院,江蘇徐州221116)

摘要：在基坑變形監(jiān)測工作中，受場地條件的限制，工作基點(diǎn)往往只能埋設(shè)在基坑邊相對穩(wěn)定的地方，因此，工作基點(diǎn)也會產(chǎn)生位移。針對在施工現(xiàn)場進(jìn)行變形觀測時工作基點(diǎn)易于發(fā)生變動的情況，分析和討論了工作基點(diǎn)位移的確定以及其位移給觀測點(diǎn)帶來的影響，提出相應(yīng)的修正方法，并結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：基坑；變形監(jiān)測；工作基點(diǎn)；水平位移；改正數(shù)

中圖分類號：TU196

收稿日期：2014-06-13

作者簡介：王小軍(1978-)，男，工程師.

Effect analysis of observation point based on the displacement of the working reference pointWANG Xiao-jun1,LIN Li1,ZHAO Jun2

(1.Kunshan Testing Center of Construction Quality，Kunshan 215337，China;2.School of Environment Science and Spatial Informatics,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221116，China)

Abstract：In conventional foundation pit deformation monitoring，due to the limit of field environment the datum points can be only built in a relatively stable area near the foundation pit.So it is inevitable that the datum points may move during the survey.With respect to the move of the basic work point on the construction site when conducting deformed observation,this paper mainly analyzes and discusses how to determine the motion of datum points,and explains its influence to observation points. And a corresponding correction method is proposed.Finally，an engineering project is combined to obtain some conclusions.

Key words：foundation pit；deformation monitoring；working reference point；horizontal displacement；correction number

隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展，地下空間的開發(fā)利用日益廣泛，高層建筑、隧道工程、大型橋梁工程的建設(shè)，產(chǎn)生了形態(tài)各異的深基坑。基坑工程事故所帶來的后果是嚴(yán)重的，教訓(xùn)也是慘痛的。這對基坑變形監(jiān)測的要求就越來越高，因此，及時、準(zhǔn)確地給基坑施工反饋監(jiān)測數(shù)據(jù)是基坑變形監(jiān)測的重要任務(wù)。在實(shí)際工作中，很多基坑受現(xiàn)場條件的限制，工作基點(diǎn)不能夠埋設(shè)在離基坑較遠(yuǎn)的位置，為了能夠與變形觀測點(diǎn)形成通視，現(xiàn)場只能夠把工作基點(diǎn)埋設(shè)在距基坑邊位移相對較小的地方，譬如基坑兩條相互垂直邊線的夾角處，把這些點(diǎn)作為基坑變形監(jiān)測的工作基點(diǎn)[1-2]。但是，這些點(diǎn)在基坑施工過程中也會產(chǎn)生位移，本文主要討論在這種情況下，工作基點(diǎn)變形給變形觀測點(diǎn)帶來的影響及其改正數(shù)的確定。

1水平位移測量方法與原理

水平位移觀測的方法有很多，如視準(zhǔn)線法、前方交會法、后方交會法、導(dǎo)線法、極坐標(biāo)法等。其中，利用視準(zhǔn)線法進(jìn)行水平位移監(jiān)測不僅操作簡單、適用性強(qiáng)，而且費(fèi)用少、不需要其他的專用設(shè)備，因此被廣泛使用。視準(zhǔn)線法可分為角度變化法(即測小角法)和位移法(即活動覘標(biāo)法)兩種。以下介紹測小角法。

小角法測量原理如圖1所示。在測站點(diǎn)架設(shè)經(jīng)緯儀(全站儀)，測出測站點(diǎn)到觀測點(diǎn)的水平距離D，變形監(jiān)測點(diǎn)由i位移至i′，測算出觀測點(diǎn)因位移后產(chǎn)生的小角α。

圖1　小角法測量示意圖

監(jiān)測點(diǎn)的水平位移

(1)

2工作基點(diǎn)位移的確定

工作基點(diǎn)位移確定的方法有很多，如極坐標(biāo)法、交會法、GPS定位測量等，以下介紹交會法。

可通過交會法確定工作基點(diǎn)K的實(shí)際位置。如圖2所示，A，B為已知點(diǎn)，確定K點(diǎn)坐標(biāo)可用以下兩種方法：

圖2　交會法

方法1：分別量測α和β，則可根據(jù)角度交會法得出K點(diǎn)坐標(biāo)，計算公式如下：

(2)

方法2：分別量測K到兩個已知點(diǎn)的距離DAK和DBK，利用距離交會法，可以求出K點(diǎn)坐標(biāo)。具體方法是先利用三角形余弦定理反求出α和β，再利用式(2)求得K點(diǎn)坐標(biāo)。用余弦定理反求出α和β的公式為

(3)

以上兩種方法只是理論上計算K點(diǎn)坐標(biāo)的方法，計算比較復(fù)雜。在實(shí)際工作中，可以配合電腦，在野外量測α和β(或DAK和DBK)，(也可同時量測α,β和DAK,DBK，在內(nèi)業(yè)處理時取平均值，這樣可以提高K點(diǎn)坐標(biāo)的測量精度)。再利用圖解法將點(diǎn)展到電腦上，可以形象直觀地量取K點(diǎn)坐標(biāo)，也可以輕松量取K點(diǎn)的位移量及位移方向(見圖3)。需要注意的是，工作基點(diǎn)位移對觀測點(diǎn)產(chǎn)生的影響只是工作基點(diǎn)的位移垂直于工作基點(diǎn)與觀測點(diǎn)連線的一個分量(ΔdK)。即工作基點(diǎn)的位移可分為相互垂直的兩個分量，只有其中一個分量對觀測點(diǎn)位移產(chǎn)生影響，且這個分量對不同觀測點(diǎn)的影響不相同。

圖3　圖解法確定工作基點(diǎn)的位移

3觀測點(diǎn)位移改正數(shù)的確定

一般情況下，工作基點(diǎn)和觀測點(diǎn)均是向基坑內(nèi)側(cè)位移的。下面主要討論用測小角法測量觀測點(diǎn)水平位移時，工作基點(diǎn)位移對觀測點(diǎn)的影響。

用測小角法測量觀測點(diǎn)水平位移時，工作基點(diǎn)和觀測點(diǎn)的位移形式可分為以下兩種情況：

1)工作基點(diǎn)和觀測點(diǎn)向著零方向P0位移(見圖4)。

2)工作基點(diǎn)和觀測點(diǎn)向著零方向P0的反方向位移(見圖5)。

如圖4、圖5所示，工作基點(diǎn)K位移至K′，位移量為ΔdK(此處的ΔdK指工作基點(diǎn)位移量垂直于工作基點(diǎn)與觀測點(diǎn)連線的一個分量，參考“2 工作基點(diǎn)位移的確定”)，觀測點(diǎn)i位移至i′，位移量為Δdi；對應(yīng)于工作基點(diǎn)K的零方向?yàn)镻0，觀測點(diǎn)的初始觀測角度為β0(β0應(yīng)盡量小)；當(dāng)工作基點(diǎn)和觀測點(diǎn)均產(chǎn)生位移后，觀測點(diǎn)的實(shí)際測量角度為β測，由于工作基點(diǎn)位移使零方向產(chǎn)生了夾角βP，使觀測點(diǎn)產(chǎn)生了夾角βK，理論上觀測點(diǎn)位移產(chǎn)生的夾角為βi(實(shí)際工作中，需要求出的就是這個夾角βi)。

圖4　工作基點(diǎn)和觀測點(diǎn)均向P 0方向位移

圖5　工作基點(diǎn)和觀測點(diǎn)均向P 0的反方向位移

在圖4中，根據(jù)幾何圖形簡單原理可得

整理可得

(4)

在圖5中，根據(jù)幾何圖形簡單原理可得

整理可得

(5)

β測和β0都是野外實(shí)測的數(shù)據(jù)，而βP和βK需要由式(1)通過ΔdK和工作基點(diǎn)到觀測點(diǎn)的距離DKi及工作點(diǎn)到零方向的距離DKP進(jìn)行反算。即

將βP和βK代入式(4)和式(5)可得

將βi代入式(1)并整理可得

(6)

實(shí)際工作中，如果不考慮工作基點(diǎn)位移，則觀測點(diǎn)的位移即為

(7)

而當(dāng)工作基點(diǎn)也產(chǎn)生位移后，觀測點(diǎn)實(shí)際位移就應(yīng)該加上改正數(shù)λ，比較式(6)和式(7)可以得出

(8)

4工程實(shí)例

某基坑位于市中心，開挖深度8 m，基坑北、東、南三側(cè)與圍墻距離僅2 m，西側(cè)為施工通道，有重型車輛通行。綜合考慮，只能在基坑邊相對穩(wěn)定的位置埋設(shè)工作基點(diǎn)K1,K2，同時在南側(cè)道路上埋設(shè)A,B,C 3個平面控制點(diǎn)，用于檢核工作基點(diǎn)位移，如圖6所示。