變形監(jiān)測(cè)技術(shù)在基坑施工中的應(yīng)用

劉 輝 喻 成

1.咸寧市勘察測(cè)繪院 湖北 武漢 437100;2.武漢市測(cè)繪研究院 湖北 武漢 300220

引言

為使建筑工程的施工質(zhì)量及施工效率有效提高，基坑施工工作必須嚴(yán)格控制，特別是當(dāng)前高層建筑數(shù)量不斷增加，針對(duì)深基坑監(jiān)測(cè)工作的實(shí)時(shí)性要求以及精確度要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)模式已經(jīng)難以滿足建筑施工發(fā)展需求，所以需要應(yīng)用變形監(jiān)測(cè)技術(shù)，以提升監(jiān)測(cè)工作的質(zhì)量和效率。本文主要針對(duì)變形監(jiān)測(cè)技術(shù)在基坑施工中的應(yīng)用內(nèi)容、應(yīng)用數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究。

1 變形監(jiān)測(cè)技術(shù)

1.1 高層建筑的特征 從總體上來(lái)看，高層建筑主要具有以下幾個(gè)方面的特征:(1)基坑深度高，需要對(duì)基坑回彈測(cè)量工作進(jìn)行切實(shí)落實(shí)；(2)建筑物高度高，建設(shè)工作完成之后，必然存在一定的沉降情況，所以在施工過(guò)程中，必須完善垂直方向位移監(jiān)測(cè)工作；(3)建筑物的高處存在發(fā)生傾斜的風(fēng)險(xiǎn)，所以施工過(guò)程中，必須在整個(gè)過(guò)程中對(duì)傾斜監(jiān)測(cè)工作進(jìn)行落實(shí)；(4)建筑物的高處風(fēng)力壓力較大，必須對(duì)風(fēng)振測(cè)量工作進(jìn)行完善；(5)墻體溫度差異較大，不同界面、不同時(shí)間的溫度差異顯著。以此為基礎(chǔ)，對(duì)變形監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，該系統(tǒng)主要由萊卡TM30全站儀結(jié)合相應(yīng)的系統(tǒng)軟件、強(qiáng)制中對(duì)盤(pán)、采集箱、觀測(cè)墩、棱鏡等共同構(gòu)成，以物聯(lián)網(wǎng)為依托，應(yīng)用綜合性管理系統(tǒng)，針對(duì)施工以及運(yùn)維開(kāi)展數(shù)據(jù)的采集及管理工作，并采用計(jì)算機(jī)、手機(jī)客戶(hù)端等多種形式，對(duì)不同用戶(hù)的數(shù)據(jù)需求進(jìn)行滿足，用戶(hù)只要登錄服務(wù)器，即能夠獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

1.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置 在對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行布置的過(guò)程中，主要應(yīng)沿盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入的方向?qū)ΡO(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行布置。在地表中，沿隧道方向，每隔3m～10m即需設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，斷面隧道中線兩側(cè)，則分別應(yīng)以5m為間隔距離，對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行布置，共11個(gè)監(jiān)測(cè)斷面和150個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；針對(duì)路基的沉降，需要沿線路方向?qū)ΡO(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行布置，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的距離范圍與地表監(jiān)測(cè)基本相同，共16個(gè)監(jiān)測(cè)斷面和210個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

1.3 設(shè)備儀器的布置 在對(duì)設(shè)備儀器進(jìn)行布置的過(guò)程中，一共需要對(duì)4臺(tái)全站儀以及相應(yīng)的后視點(diǎn)進(jìn)行布置，同時(shí)還需附帶數(shù)個(gè)監(jiān)測(cè)棱鏡。在對(duì)全站儀位置進(jìn)行調(diào)整時(shí)，因?yàn)槿緝x在變形監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用中占據(jù)重要地位，所以必須保障其變形點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)準(zhǔn)確，以能夠?qū)嚯x信息以及角度進(jìn)行精準(zhǔn)具體的調(diào)整和掌握。并且，在對(duì)全站儀進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中，還需維持通視效果。與此同時(shí)，在各全站儀進(jìn)行相互配合的情況下，其能夠全面覆蓋整個(gè)區(qū)域，從而可以相互進(jìn)行測(cè)量及校準(zhǔn)，且在對(duì)棱鏡進(jìn)行布置的過(guò)程中，應(yīng)主要將其布設(shè)于站臺(tái)的軌枕、側(cè)壁以及鋼軌外側(cè)，并使用膨脹螺釘對(duì)其進(jìn)行有效固定。

1.4 數(shù)據(jù)報(bào)表/報(bào)告導(dǎo)出模塊 變形監(jiān)測(cè)的各種報(bào)表都存在固定的規(guī)范和格式，設(shè)計(jì)為Excel/Word模板。數(shù)據(jù)報(bào)表/報(bào)告在生成過(guò)程中，調(diào)用NPOI或ExcelExport動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)并結(jié)合對(duì)應(yīng)的模板添加目標(biāo)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)測(cè)繪成果標(biāo)準(zhǔn)化/規(guī)范化輸出，報(bào)表/報(bào)告生成流程如圖1所示。

圖1 報(bào)表/報(bào)告生成流程圖

2 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

根據(jù)變形監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)，結(jié)合軌道交通第三方監(jiān)測(cè)、基坑監(jiān)測(cè)、施工監(jiān)測(cè)等具體的測(cè)繪監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了變形監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，并在某基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中得到應(yīng)用和驗(yàn)證。實(shí)現(xiàn)了多源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸、導(dǎo)入、預(yù)處理功能。對(duì)導(dǎo)入的變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)根據(jù)不同監(jiān)測(cè)類(lèi)型設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了多種數(shù)據(jù)處理、入庫(kù)的技術(shù)路線。通用的傳感器類(lèi)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相對(duì)簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)處理路線為數(shù)據(jù)導(dǎo)入→計(jì)算→入庫(kù)或者直接導(dǎo)入→入庫(kù)；沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理路線為原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入→觀測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理→水準(zhǔn)平差計(jì)算→往返測(cè)/重復(fù)測(cè)路線處理(可選)→基準(zhǔn)點(diǎn)高差檢測(cè)→沉降成果入庫(kù)；水平位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理路線為原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入→觀測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)處理→導(dǎo)線平差計(jì)算→基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性檢測(cè)→位移成果入庫(kù)。無(wú)論何種監(jiān)測(cè)類(lèi)型，其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)入庫(kù)時(shí)都將計(jì)算當(dāng)前監(jiān)測(cè)量與上一次監(jiān)測(cè)量及首期監(jiān)測(cè)量的變化值、變化速率等數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)與報(bào)警值對(duì)比判斷當(dāng)前監(jiān)測(cè)成果的預(yù)/報(bào)警狀態(tài)，并用醒目顏色標(biāo)識(shí)。實(shí)現(xiàn)通用的變形監(jiān)測(cè)歷史數(shù)據(jù)變形曲線生成功能，并顯示當(dāng)前變形曲線的基本信息:測(cè)點(diǎn)編號(hào)、測(cè)點(diǎn)名稱(chēng)、觀測(cè)位置、觀測(cè)次數(shù)、變形區(qū)間首次觀測(cè)的頻次和時(shí)間、變形區(qū)間末次觀測(cè)的頻次和時(shí)間、最大累計(jì)變化量、當(dāng)前變化量。對(duì)于深層水平位移監(jiān)測(cè)，除了能夠顯示各測(cè)點(diǎn)的變形曲線外，還可點(diǎn)擊“深層位移曲線”選項(xiàng)卡，以測(cè)孔為單位生成每個(gè)測(cè)孔的深層水平位移曲線圖。根據(jù)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)多種監(jiān)測(cè)報(bào)表/報(bào)告生成功能。可對(duì)當(dāng)前選中觀測(cè)頻次的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)平差/處理過(guò)程數(shù)據(jù)及成果數(shù)據(jù)執(zhí)行數(shù)據(jù)報(bào)表導(dǎo)出的操作。實(shí)現(xiàn)將變形監(jiān)測(cè)成果數(shù)據(jù)和巡視檢查數(shù)據(jù)以子工程項(xiàng)目(或工程項(xiàng)目)為單位進(jìn)行綜合，自動(dòng)生成格式統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)報(bào)告，可選輸出日?qǐng)?bào)/周報(bào)/月報(bào)/季報(bào)/任意區(qū)間報(bào)告等多種報(bào)告類(lèi)型，同時(shí)支持監(jiān)測(cè)內(nèi)容和報(bào)告內(nèi)容的定制。實(shí)現(xiàn)了變形監(jiān)測(cè)成果預(yù)/報(bào)警信息發(fā)布功能。

結(jié)語(yǔ)

我國(guó)目前中高層建筑的數(shù)量持續(xù)增加，由此，針對(duì)基坑開(kāi)展變形監(jiān)測(cè)工作的重要性得到充分突顯，在其中對(duì)變形監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，可以直接且準(zhǔn)確地對(duì)施工過(guò)程中基坑各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降變形情況進(jìn)行及時(shí)獲取，并起到有效的監(jiān)控作用，有利于提升工程整體的質(zhì)量和安全，從而對(duì)施工的效益起到有效保障作用。