王 甜
杭州市勘測設(shè)計(jì)研究院
變形監(jiān)測技術(shù)在基坑施工中的應(yīng)用
王 甜
杭州市勘測設(shè)計(jì)研究院
在當(dāng)前城市建設(shè)中,建筑已逐漸向縱向空間方向發(fā)展,基坑工程越來越多的向大深方向發(fā)展。因?yàn)榛庸こ瘫旧淼膹?fù)雜性和基坑設(shè)計(jì)中假設(shè)的工況模型還不能完全反映施工時的集體狀況、以及基坑工程中突發(fā)情況的發(fā)生,需要通過基坑監(jiān)測到的各種變形數(shù)據(jù)信息,為設(shè)計(jì)和施工單位優(yōu)化下一步的施工參數(shù)提供相關(guān)的參考,以達(dá)到信息化安全施工,將信息及時反饋給有關(guān)單位,判斷支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境安全狀態(tài),指導(dǎo)施工。
變形監(jiān)測技術(shù);基坑施工;應(yīng)用
近年來,隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和城市間的快速發(fā)展,各大城市的高層建筑、地下建筑和隧道等工程大量興建起來。為了更好地節(jié)約土地資源,人們大力發(fā)展空間建設(shè),立體發(fā)展。向空中求發(fā)展,向地下要土地的發(fā)展戰(zhàn)略成為建筑商追求利益的常用手段。除去高層本身對地基深度和結(jié)構(gòu)的要求,大量的地下室、公共交通地鐵站、地下商鋪、地下停車場、倉庫和人防工程等,施工時都需要較深的基坑。地下部分由一層發(fā)展到多層,相應(yīng)的基坑開挖深度也從地表下5~6 m發(fā)展到12~13 m,甚至更深。然而,由于缺乏監(jiān)督,基坑失穩(wěn)引起的工程事故也越來越多,主要發(fā)生在支護(hù)結(jié)構(gòu)及被支護(hù)土體被破壞方面,導(dǎo)致基坑變形過大,致使鄰近建筑物和道路管線被嚴(yán)重破壞,給人民的生命財(cái)產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)生活帶來了嚴(yán)重的損失和災(zāi)難性的后果。
變現(xiàn)監(jiān)測技術(shù)主要是對被監(jiān)測的對象或物體進(jìn)行測量,以及確定其空間位置與內(nèi)部形態(tài)隨時間所產(chǎn)生的變化。與一般的工程測量相比,變形測量技術(shù)具備了內(nèi)部監(jiān)測與外部監(jiān)測兩個特點(diǎn)。在實(shí)施變形監(jiān)測技術(shù)時,為了確保觀測在安全監(jiān)測范圍內(nèi),必須要求高精度的觀測、頻繁周期的觀測與重復(fù)觀測。變形觀測的精度等級,是按照變形觀測點(diǎn)的水平位移點(diǎn)位中誤差、垂直位移的高程中誤差或相鄰變形觀測點(diǎn)的高差中誤差的大小來劃分。事實(shí)上,變形監(jiān)測的精度取決于觀測的目的和變形的大小。精度過高時測量工作復(fù)雜,時間和費(fèi)用增加;精度過低又會增加變形分析的困難,使所估計(jì)的變形參數(shù)誤差加大,從而影響分析的正確與否。通常情況下,監(jiān)測建筑物的安全需要高精度要求,一般檢查施工要求變形精度相對較低。一般情況下,以實(shí)用、安全為目的觀測值中誤差不超過變形允許值的1/20~1/10;以科研為目的應(yīng)為1/100~1/20。在水平位移監(jiān)測與沉降位移監(jiān)測過程中,所使用的主要儀器設(shè)備有全站儀與水準(zhǔn)儀兩種。而其中的全站儀設(shè)備是一種具備了測角、測距、數(shù)據(jù)自動處理的特點(diǎn),所以在測量各個領(lǐng)域都得到了廣泛運(yùn)用。
2.1 水平位移監(jiān)測
根據(jù)現(xiàn)場踏勘,基坑水平位移監(jiān)測控制網(wǎng)采用獨(dú)立的監(jiān)測坐標(biāo)系統(tǒng),在基坑開挖影響區(qū)域以外的穩(wěn)固地面或已經(jīng)穩(wěn)定的壩體上布設(shè)了兩個基準(zhǔn)點(diǎn)C1、C2,為檢測基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性,C1與遠(yuǎn)處高樓上的天線聯(lián)測方向;在基坑周圍便于觀測設(shè)站的位置建立工作基點(diǎn)C3、C4、C5、C6,與基準(zhǔn)點(diǎn)C1、C2組成大地四邊形。針對基坑監(jiān)測的具體工程,經(jīng)分析決定采取徠卡TC2003全站儀,其測角精度為0.5″,測距精度為1 mm+1 PPm,按全站儀極坐標(biāo)法對埋設(shè)于支護(hù)結(jié)構(gòu)上的水平位移標(biāo)志進(jìn)行觀測,每次觀測所得的各個監(jiān)測點(diǎn)坐標(biāo)與基坑開挖前進(jìn)行的初始觀測相比較,所得的坐標(biāo)差即為該監(jiān)測點(diǎn)在本觀測周期內(nèi)的累計(jì)位移值。監(jiān)測點(diǎn)及控制點(diǎn)均采用特制的觀測標(biāo)志,觀測標(biāo)志上設(shè)強(qiáng)制對中標(biāo)志,保證每次觀測均在同一點(diǎn)位上。在完成平面控制測量后,使用1″級全站儀測量各水平位移觀測點(diǎn)的坐標(biāo),連續(xù)觀測3次,取穩(wěn)定坐標(biāo)值的平均值作為初始值。采用坐標(biāo)測量法進(jìn)行監(jiān)測,將每次監(jiān)測的坐標(biāo)數(shù)值和初始值進(jìn)行對比,計(jì)算差值、累計(jì)值、變化速率、坐標(biāo)中誤差。
2.2 基坑施工中的垂直位移監(jiān)測
在對基坑進(jìn)行垂直位移監(jiān)測時,應(yīng)結(jié)合基坑施工現(xiàn)場的地質(zhì)情況,對基坑沉降范圍進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算,并在離基坑施工區(qū)域三倍左右的距離進(jìn)行監(jiān)測,這樣才能確保基坑垂直位移監(jiān)測的準(zhǔn)確性。另外,對于基坑施工周圍建筑物體較多且分散的大測區(qū),并分兩個層次布網(wǎng),既由水準(zhǔn)基點(diǎn)、工作基點(diǎn)組成基準(zhǔn)控制網(wǎng)與工作監(jiān)測網(wǎng),使其也可確保基坑施工中垂直位移監(jiān)測的精度。
2.3 沉降位移監(jiān)測情況
基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)是由于基坑周圍環(huán)境、臺倉土體的變形監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)的數(shù)量多,而且工程是在實(shí)時進(jìn)行,被破壞的頻率也大,所以基坑底部回彈接近平穩(wěn),由于上方壓力減小而引起的土體回彈性慢慢在減弱,也表示基坑開挖時是安全的、穩(wěn)定的。無論是臺倉土體還是基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)都是有沉降產(chǎn)生的,但是從監(jiān)測數(shù)據(jù)來看變形的產(chǎn)生還是不明顯的,沉降速率在 0.1-0.2mm/d 范圍內(nèi),沉降速度均勻。結(jié)合數(shù)據(jù)與現(xiàn)場情況分析: 部分變形監(jiān)測點(diǎn)存在少量的變形,但是變化量都在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。基坑底部監(jiān)測點(diǎn)有個別點(diǎn)在個別時段的變化走勢產(chǎn)生相對大的變化,但是整體分析并沒有達(dá)到報(bào)警臨近值,也是安全的。本次項(xiàng)目的施工地點(diǎn)周圍沒有大型的建筑物群,但是為了將安全做到萬無一失并且給后續(xù)的工程提供經(jīng)驗(yàn),我們還是進(jìn)行了周邊土體的監(jiān)測,確保周圍的地下管線等方面也安全。周邊的土體有少量的變化,按照數(shù)據(jù)的分析時有土體松動的跡象,在發(fā)現(xiàn)后及時采取了措施,及時夯實(shí)處理,對基坑的開挖并沒有產(chǎn)生影響。
臨時性的設(shè)施,且基坑暴露時間越長,危險性相對增加,施工單位應(yīng)從地勘開始,嚴(yán)格分析地質(zhì)條件,制訂切實(shí)可行的施工計(jì)劃,并保證嚴(yán)格按照施工進(jìn)度安排有序施工;對于地下水較活躍的深基坑,更需做好良好的止水帷幕工作;雖然基坑施工期間大部分水平位移監(jiān)測點(diǎn)位移值超過設(shè)計(jì)值及規(guī)范規(guī)定的報(bào)警值,但通過嚴(yán)密的監(jiān)測,采取合理有效的加固等措施,不僅確保了基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)自身穩(wěn)定,且對周邊環(huán)境造成較小影響,保證了周邊建筑的安全。
[1] 徐福國. 變形監(jiān)測數(shù)據(jù)自動檢查程序的開發(fā)[J]. 測繪工程,2014,23(9):74-76.
[2]嚴(yán)新,李彬. 變形監(jiān)測技術(shù)在深基坑施工中的應(yīng)用[J]. 青海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,v.32;No.13202:60-63+68.