狭小场地深基坑水平位移监测的实践

2005年 第 3期 测 绘 通 报 35 文章编号：0494—0911(2005)03．0035．02 中图分类号：TU196 文献标识码：B 狭小场地深基坑水平位移监测的实践 侯建国 (黑龙江 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院，黑龙江 哈尔滨 150008) e Practice of the Horizontal Displacement M onitoring of Deep Foundation Pit in Narrow Site HO U Jian—guo 摘要：针对狭小施工场地，无法建立稳定测站的特点，运用反演小角法放样测量原理，间接计算出工作基点的水平位移。推导计算 公式和精度估算，并给出该法的工程实例。 关键词 ：变形监测；基准点；工作基点 一 、引 言 在高层建筑深基坑施工中，为了保证施工场地 和邻近建筑物的安全，对基坑边壁的平面侧向位移 监测非常重要。对于平面位移监测而言，由于引测 工作量大，且必须顾及测区精度的均匀性，通常是在 施工场地周围布设基准控制网。在基准控制网中， 一 部分是远离场地的稳定基准点，另一部分控制点 是施工场地周围相对稳定便于监测的工作基点。工 作基点是施工场地上临时的控制点，一般的轴线放 样和平面位移监测点都以工作基点为起点。随着深 基坑的开挖，必须对工作基点定期进行检测，即对基 准网进行部分或全部重复测量，并与初始测量结果 进行比较，平差后对工作基点进行修正。然而，由于 施工场地狭小时不便于施测，实际中往往不做该项 检测。结果导致检测反应出的变形监测点的位移量 不是绝对位移量，影响工程的质量。本文提出一种 简单易行的监测工作基点位移的方法，从而提高变 形监测点的监测精度。 二、反演小角法 小角法是工程测量中的一种放样方法，其 目的 是确定一条在两端无法安置仪器的线段上任意一点 的位置。如图 1所示，4， 为一线段的两端点。在 A，B间任选一点 C，在 C点安置仪器，测出水平角 和水平距离S】，S2。过 C作AB的垂线CO交AB 于 0点，CO的距离为e，△卢=180~一卢= 1+ 2，由 几何关系得_l J e= (1) ⋯ 因此，只要求出偏移量 e，就不难定出 AB上一 点0的位置。而监测工作基点的水平位移，其原理 恰好与小角法放样相反。首先，工作基点用经纬仪 选取远处建筑物上两固定点 A，B，使 AB平行于工 作基点旁边的基坑边且位于工作基点的两侧。并以 带十字丝的反光片粘贴作为标志。 D 图 1 小角法示意图 图 1中，0为工作基点(工作基点移位后 C变 为 0)，A，B为选定的点。在对基准控制网进行初 始测量时 ，测定水平距离 A0，OB。在施工监测时， 如需监测工作基点是否发生水平位移，只需测出 AOB即可。若 AOB不等于 180~，则说明工作 基点发生了位移，根据式(1)可计算出其位移量。在 实际工作中，为了减少误差，通常使 A0和OB的距 离近似相等，若设为 D，则由误差传播定律将式(1) 两边全微分得到水平位移中误差 m = 1(△ m ) + 1(Dmp／l0) (2) 在实际工作中，若使用 级的仪器监测，工作 基点为强制对中，则当 D=50 m，mD=±15 mm， m ：±2 。工作基点偏移 1 mm，相应的角度改 变 △口= 。所以偏移量 e的中误差 m =0．3 mm， 薯 羿 侯200建4-国01(-051968．)，男，黑龙江呼兰人，高级工程师，主要从事变形监测教学工作。 作者简介：侯建国( ．)，男，黑龙江呼兰人，高级工程师，主要从事变形监测教学工作。 维普资讯 http://www.cqvip.com 36 测 绘 通 报 2005年 第 3期 完全能达到检测的要求。 三、工作基点水平位移坐标的确定 一 般地，工作基点位于两条深基坑边壁的交会 处，所以对应地布设两条检测直线，从而联合求出工 作基点的总位移量。如图2所示，O为工作基点， Al l，A 2 2分别平行于两条相交的基坑边，已知 A l OA 2=a， A l OB2=180~一a= ，el和 e2为 工作基点相对于 Al l，A 2 2的位移量，即 OOlj_ A l Bl，002j_A 2 2， O2 OOl= 。过 Ol，O2分 别作 OOl，OO2的垂线相交于 O ，则 O 为工作起 点 的 实 际 位 置。设 O．OO = 0，OO = e， O OO2= 一0。于是 在△ O Ol O 中，有 el= ecos 0，在△ O O2O中，有 e2=ecos( 一0)。故 e= l／cos 1 e2／el：cos( 一0)／cos 0 } (3) 0=arctan(e2／el sin 一cot )J I 图2 位移计算示意图 OO 的坐标方位角为 。00，：a0A +90~一0，因 此，可计算出工作基点移动后的坐标 Xo,： 。+ec。s a。。 l (4) Yo，： Yo+esin 0：00，J 根据工作基点移动后的坐标，可以准确反应出 深基坑壁的位移情况，并且也可以精确地计算出放 样数据，从而保证深基坑施工安全和放样结果的正 确性。 四、实 例 如图3所示，欲在松软的土基上建高层建筑，采 用框架结构，故开挖深基坑。开挖过程中是否会影 响周围的建筑物正常使用，在工程 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 时，考虑了此 项因素，决定边开挖边监测。但是由于周围建筑物 较密集，很难按照变形监测两级布网的原则，选择合 适的位置布设基准点、工作基点和变形监测点。满 足定期监测监测点外 ，还要检校工作基点是否稳定。 故采用了本文提出的方法进行监测工作基点的水平 位移。在开挖基坑四周设置了位移监测点共 l8个， 它们之间的距离约为 8～10 m。在中山路上建立 3 个基准点 l，l，l，2和 ，由这 3个基准点控制基坑帽 梁上的2个工作基点 l， 和 l， 。在开挖前先测量出 l， 和 l， 的初始坐标，根据国家技术监督局和建设 部联合发布的《工程测量 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》的规定，按照二等监 测精度，即对于基坑围护结构水平位移监测的要求， 监测点的点位中误差应小于 3 mm。J 和 l， 位于 帽梁的拐角处 ，且拐角近似成直角。利用此两点可 以实时监测其他监测点，但是若检校此两点是否稳 定，由于施工和其他因素的影响，不能再和基准点 l，l，l，2和 进行连测，所以在远处的4个高层建筑 物上选择 A， ，C和D作为基准点，可以检测出工 作基点 l， 和 l， 是否稳定以及变形值的大小。具体 监测时，由 l， 点监测基坑东侧的 El，E2和 E3点， 由 l，2点监测基坑南侧的 Sl，S2，S 3，S4，S5和 S6 点 ，l，5点监测基坑西侧的 l， 2和 3 3点和北 侧的 Ⅳl，Ⅳ2，Ⅳ3，Ⅳ4，Ⅳ5和 Ⅳ6点。另外在基坑中 问的横支撑梁上布设了 3个竖向位移监测点 G．， G，和 G 点，用这 3个点主要监测基坑中问横支撑 梁的下沉或回弹，其监测的方法本文不予叙述。 图 3 基坑水平位移沉降点布置图 五、结束语 随着大中型城市经济的迅速发展，城市土地珍 贵，随之而来的高层和超高层建筑不断拔地而起，带 动了深基坑支护技术的不断发展。相应的施工过程 中的变形监On,4日益显示其重要性。当施工条件限制 时，特别是由于场地狭小限制基准控制网建立时，可 以利用反演的小角法在可动的工作基点上观测自身 (下转第 41页) 维普资讯 http://www.cqvip.com 2005年 第 3期 测 绘 通 报 4l 长相差太 大。固定导线点 采用两块 350 mm× 260 mm X 10 mm的长方形钢板 ，用 4根 16 cm长 16 cm的通丝螺杆，由钢板的 4个角将两块钢板上下 连接。在下面的钢板上焊接适当直径和高度的空心 钢管作为支架，再将支架与钢管底部焊接。在上面 的钢板中间切~：11200 mm×20 mm的长方形孑L，将 自 制的强制固定对点盘通过长方形孑L固定，再将测量 仪器和棱镜通用的基座固定在强制对点盘上。每次 导线测量时 ，只需移动仪器或棱镜上部 ，免去了每次 的对点操作，大大减少了整平时间。当顶管顶进使 钢管转轴而导致基座倾斜影响整平时，通过上下调 节 4根通丝螺杆使基座恢复水平状态。又当顶管顶 进发生方向偏移时，通过钢板上的长方形孑L左右移 动对点盘及基 座。在 150 rn以内的顶管顶进 过程 中，将全站仪安置在后观点 如 上，后视前方井壁上 的后视点 点，直接测出顶管机头测量光靶中心 的2维坐标，计算实测坐标与顶进理论坐标之差作 为纠偏依据。再将激光经纬仪安置于 点上，后 视 点 ，拨水平角至理论顶进方向，并打开激光光 束指向测量光靶，以辅助顶管操作人员纠偏。因激 光光束在测量光靶上的光斑随顶进距离的增长而增 大，顶进超过150 rn以后，激光指向精度已不能满足 纠偏操作要求。故在150 m以后的顶进中，完全采 用全站仪测设导线控制顶进方向。导线测量采用全 圆测回法测量水平角。因井 口第 1测站后视边太 短，故必须观测 3个测回，进洞后每测站观测 2个测 回。距离往返观测各 1个测回。 2．洞内高程控制测量 洞内高程控制测量，依据沉井联系测量传递到 井下后观点 Hg上的水准点，采取全站仪测量 3维 坐标和水准仪测量相结合的方法进行控制。即把导 线测量时设置的固定导线点作为高程传递点，每顶 进2．7 rn用 3维坐标测量方法 ，逐站测出机头测量 光靶中心的高程。每顶进8 rn用水准仪测量一次， 每顶进100 m再用水准仪往返闭合测量一次，以确 保顶管按照设计坡度顶进。 六、结束语 顶管工程的测量尤其是顶管顶进测量，不同于 隧道、盾构等地下工程。由于钢管在顶进施工中随 着顶管机不断向前移动并转轴，故钢管内布设的固 定导线点并不是 固定 的，导线点的数据随钢管的移 动而随时变化，导致测量数据无法检核，测量成果无 法重复使用。每次都必须从井口第一站测至顶管最 前端机头的测量光靶，测量时间长、频率高、难度大。 其次，由于沉井内径小，使井口基线边的长度受到极 大限制，不可避免地形成了由短边基线控制长距离 顶进，这就需要高精度测量短边基线方位和实施高 精度洞内控制测量。 在西气东输顶管穿越郑州黄河 工程施工 建筑工程施工承包1园林工程施工准备消防工程安全技术交底水电安装文明施工建筑工程施工成本控制 中，通 过采取本文叙述的测量方法进行控制，使顶管成功 地穿越郑州黄河，且贯通精度高。3段顶管横向贯 通误差最大为4．6 cm，最小为2．0 cm；高程贯通误 差最大为3．8 cm，最小为1．1 cm。 参考文献： [1] 李青岳．工程测量学[M]，北京：测绘出版社，1984 1 篓 3冀 ，。 ， ，、一 ．．．一 。 参考文献： 的位移 。 从精度估算公式(2)可以看出，这种方法的 ⋯ ⋯ 。 观测精度主要受测角精度的影响。因此，选用 2”级 E1]顾孝烈．测量学[M]．上海：同济大学出版社，1996· 仪器观测时，只要认真完成对中和整平工作，可以测 E2] 李青岳，工程测量学[M]，北京：测绘出版社，1996． 大于 l mm的水平位移，满足监测精度的要求。 E3] 陈龙飞，金其坤·工程测量[M]·上海：同济大学出版 社 ．1990， 维普资讯 http://www.cqvip.com