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深基坑工程中必備的測量技術(shù)

 深基坑工程中必備的測量技術(shù)

深基坑施工中測量的目的和特點與普通工程測量遇然不同，其測量的方法和設(shè)備與傳統(tǒng)的測量也完全不同。其中重要的測量設(shè)備除深層沉降儀與測斜儀外，還有振弦式鋼筋應(yīng)力計、土壓力盒、孔隙水壓力計等，分別適用于不同的專門需求。

基坑支護(hù)監(jiān)測一般需要進(jìn)行下列項目的測量：

（1）監(jiān)控點高程和平面位移的測量；

（2）支護(hù)結(jié)構(gòu)和被支護(hù)土體的側(cè)向位移測量；

（3）基坑坑底隆起測量；

（4）支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外土壓力測量；

（5）支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外孔隙水壓力測量；

（6）支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力測量；

（7）地下水位變化的測量；

（8）鄰近基坑的建筑物和管線變形測量等。

深基坑施工監(jiān)測測量的特點

1.時效性 

普通工程測量一般沒有明顯的時間效應(yīng)?；颖O(jiān)測通常是配合降水和開挖過程，有鮮明的時間性。測量結(jié)果是動態(tài)變化的，一天以前（甚至幾小時以前）的測量結(jié)果都會失去直接的意義，因此深基坑施工中監(jiān)測需隨時進(jìn)行，通常是1次/d，在測量對象變化快的關(guān)鍵時期，可能每天需進(jìn)行數(shù)次。

基坑監(jiān)測的時效性要求對應(yīng)的方法和設(shè)備具有采集數(shù)據(jù)快、全天候工作的能力，甚至適應(yīng)夜晚或大霧天氣等嚴(yán)酷的環(huán)境條件。

2.高精度

普通工程測量中誤差限值通常在數(shù)毫米，例如60m以下建筑物在測站上測定的高差中誤差限值為2.5mm，而正常情況下基坑施工中的環(huán)境變形速率可能在0.1mm/d以下，要測到這樣的變形精度，普通測量方法和儀器部不能勝任，因此基坑施工中的測量通常采用一些特殊的高精度儀器。

3.等精度

基坑施工中的監(jiān)測通常只要求測得相對變化值，而不要求測量絕對值。例如，普通測量要求將建筑物在地面定位，這是一個絕對量坐標(biāo)及高程的測量，而在基坑邊壁變形測量中，只要求測定邊壁相對于原來基準(zhǔn)位置的位移即可，而邊壁原來的位置（坐標(biāo)及高程）可能完全不需要知道。 

由于這個鮮明的特點，使得深基坑施工監(jiān)測有其自身規(guī)律。例如，普通水準(zhǔn)測量要求前后視距相等，以清除地球曲率、大氣折光、水準(zhǔn)儀視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸不平行等項誤差，但在基坑監(jiān)測中，受環(huán)境條件的限制，前后視距可能根本無法相等。這樣的測量結(jié)果在普通測量中是不允許的，而在基坑監(jiān)測中，只要每次測量位置保持一致，即使前后視距相差懸殊，結(jié)果仍然是完全可用的。 

因此，基坑監(jiān)測要求盡可能做到等精度。使用相同的儀器，在相同的位置上，由同一觀測者按同一方案施測。

深基坑施工監(jiān)測測量儀器

適應(yīng)基坑監(jiān)測的上述內(nèi)容和特點，具體測量中采用了很多新型的測量儀器，本文結(jié)合作者在河南參與的工程實例，介紹磁性深層沉降儀和測斜儀等設(shè)備。這些新的設(shè)備及其技術(shù)特點是傳統(tǒng)的工程測量不能涵蓋的。

1.深層沉降儀

深層沉降儀是用來精確測量基坑范圍內(nèi)不同深度處各土層在施工過程中沉降或隆起數(shù)據(jù)的儀器。它由對磁性材料敏感的探頭和帶刻度標(biāo)尺的導(dǎo)線組成。當(dāng)探頭遇到預(yù)埋在預(yù)定深度鉆孔中的磁性材料圓環(huán)時，沉降儀上的蜂鳴器就會發(fā)出叫聲。此時測量導(dǎo)線上標(biāo)尺在孔口的刻度以及孔口的標(biāo)高，即可獲得磁性環(huán)所在位置的標(biāo)高。**對不同時期測量結(jié)果的對比與分析，可以確定各土層的沉降（或隆起）結(jié)果。 

深層沉降觀測過程分為井口標(biāo)高觀測和場地土深層沉降觀測兩大部分。井口標(biāo)高觀測按常規(guī)光學(xué)水準(zhǔn)觀測方法進(jìn)行。以下介紹作者在工程實際中使用的加拿大RockTest公司產(chǎn)R-4型磁性沉降儀，其刻度劃分為1mm，讀數(shù)分辨精度為0.5mm。

1.1磁性沉降標(biāo)的安裝

（1）用鉆機(jī)在場地中預(yù)定位置鉆孔（實際布設(shè)孔位時要注意避開墻柱軸線）。根據(jù)各個測點的不同觀測目的，考慮到上部結(jié)構(gòu)的重量分布及結(jié)構(gòu)形式以及實際土壓力影響深度，綜合取定各孔深尺寸及沉降標(biāo)在孔中的埋設(shè)位置。

（2）用PVC塑料管作為磁性探頭的通道 （稱為導(dǎo)管），導(dǎo)管兩端設(shè)有底蓋和頂封。將**個磁性圓環(huán)安裝在塑料管的端部，放入鉆孔中。待端部抵達(dá)孔底時，將磁性圓環(huán)上的卡爪彈開；由于卡爪打開后無法收回，故這種磁性環(huán)是一次性的，不能重復(fù)使用，安裝時必須格外小心。 

（3）將需安裝的磁性圓環(huán)套在塑料管上，依次放大孔中預(yù)定深度。確認(rèn)磁性環(huán)位置正確后，彈開卡爪。測量點位要綜合考慮基底壓力影響深度曲線和地質(zhì)勘探報告中有關(guān)土層的分布情況。 

（4）固定探頭導(dǎo)管，將導(dǎo)管與鉆孔之間的空隙用砂填實。 

（5）固定孔口，制作鋼筋混凝土孔口保護(hù)圈。 

（6）測量孔口標(biāo)高3次，以平均值作為孔口穩(wěn)定標(biāo)高。測量各磁性圓環(huán)的初始位置（標(biāo)高）3次，以平均值作為各環(huán)所在位置的穩(wěn)定標(biāo)高。

1.2磁性沉降標(biāo)的測量

（1）在深層沉降標(biāo)孔口做出醒目標(biāo)志，嚴(yán)密保護(hù)孔口。將孔位統(tǒng)一編號，以與測量結(jié)果對對應(yīng)。 

（2）根據(jù)基坑施工進(jìn)度，隨時調(diào)整孔口標(biāo)高。每次調(diào)整孔口標(biāo)高前后，均須分別測量孔口標(biāo)高和各磁性環(huán)的位置。 

（3）每次基坑有較大的荷載變化前后，亦須測量磁性環(huán)位置。

2.測斜儀 

測斜儀是一種可以精確地測量沿鉛垂方向土層或圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部水平位移的工程測量儀器，可以用來測量單向位移，也可以測量雙向位移，再由兩個方向的位移求出其矢量和，得到位移的**大值和方向。本文介紹加拿大RockTest公司產(chǎn)RT-20MU型測斜儀，其儀器標(biāo)稱精度為±6mm/25m，探頭精度為±0.1mm/0.5m。

2.1測斜管的埋設(shè)

（1）在預(yù)定的測斜管埋設(shè)位置鉆孔。根據(jù)基坑的開挖總深度，確定測斜管孔深，即假定基底標(biāo)高以下某一位置處支護(hù)結(jié)構(gòu)后的土體側(cè)向位移為零，并以此作為側(cè)向位移的基準(zhǔn)。 

（2）將測斜管底部裝上底蓋，逐節(jié)組裝，并放大鉆孔內(nèi)。安裝測斜管時，隨時檢查其內(nèi)部的一對導(dǎo)槽，使其始終分別與坑壁走向垂直或平行。管內(nèi)注入清水，沉管到孔底時，即向測斜管與孔壁之間的空隙內(nèi)由下而上逐段用砂填實，固定測斜管。 

（3）測斜管固定完畢后，用清水將測斜管內(nèi)沖洗干凈，將探頭模型放入測斜管內(nèi)，沿導(dǎo)槽上下滑行一遍，以檢查導(dǎo)槽是否暢通無阻，滾輪是否有滑出導(dǎo)槽的現(xiàn)象。由于測斜儀的探頭十分昂貴，在未確認(rèn)測斜管導(dǎo)槽暢通時，不允許放入探頭。 

（4）測量測斜管管口坐標(biāo)及高程，做出醒目標(biāo)志，以利保護(hù)管口?，F(xiàn)場測量前務(wù)必按孔位布置圖編制完整的鉆孔列表，以與測量結(jié)果對應(yīng)。

2.2土體水平位移測量

（1）連接探頭和測讀儀。當(dāng)連接測讀儀的電纜和探頭時，要使用原裝扳手將螺母接上。檢查密封裝置、電池充電情況（電壓）及儀器是否能正常讀數(shù)。當(dāng)測斜儀電壓不足時必須立即充電，以免損傷儀器。 

（2）將探頭插入測斜管，使?jié)L輪卡在導(dǎo)槽上，緩慢下至孔底以上0.5m處。注意不要把探頭降到套管的底部，以免損傷探頭。測量自下而上地沿導(dǎo)槽全長每隔0.5m測讀一次。為提高測量結(jié)果的可靠度，每一測量步驟中均需一定的時間延遲，以確保讀數(shù)系統(tǒng)與環(huán)境溫度及其他條件平穩(wěn)（穩(wěn)定的特征是讀數(shù)不再變化）。若對測量結(jié)果有懷疑可重測，重測的結(jié)果將覆蓋相應(yīng)的數(shù)據(jù)。 

（3）測量完畢后，將探頭旋轉(zhuǎn)180°，插入同一對導(dǎo)槽，按以上方法重復(fù)測量，前后兩次測量時的各測點應(yīng)在同一位置上；在這種情況下，兩次測量同一測點的讀數(shù)絕對值之差應(yīng)小于10%，且符號相反，否則應(yīng)重測本組數(shù)據(jù)。 

（4）用同樣的方法和程序，可以測量另一對導(dǎo)槽的水平位移。 

（5）側(cè)向位移的初始值應(yīng)取基坑降水之前，連續(xù)3次測量無明顯差異之讀數(shù)的平均值。 

（6）觀測間隔時間通常取定為3d。當(dāng)側(cè)向位移的絕對值或水平位移速率有明顯加大時，必須加密觀測次數(shù)。 

（7）RT-20MU型測斜儀配有RS-232接口，可以與微機(jī)相連，將系統(tǒng)設(shè)置與測量數(shù)據(jù)在微機(jī)與測斜儀之間傳輸。RockTest公司還開發(fā)有Acculog-X2000軟件系統(tǒng)，可以自動解釋測量數(shù)據(jù)，完成分析與繪圖輸出等內(nèi)業(yè)工作。