基坑测量

2024-06-14

基坑测量（精选6篇）

基坑测量篇1

当前, 基坑支护设计尚无成熟的方法用以计算基坑周围的土体变形, 施工中通过准确及时的监测, 可以指导基坑开挖和支护, 有利于及时采取应急措施, 避免或减轻破坏性的后果。基坑支护监测一般需要进行下列项目的测量: (1) 监控点高程和平面位移的测量; (2) 支护结构和被支护土体的侧向位移测量; (3) 基坑坑底隆起测量; (4) 支护结构内外土压力测量; (5) 支护结构内外孔隙水压力测量; (6) 支护结构的内力测量; (7) 地下水位变化的测量; (8) 邻近基坑的建筑物和管线变形测量等。

1 深基坑施工监测的特点

1.1 时效性:

普通工程测量一般没有明显的时间效应。基坑监测通常是配合降水和开挖过程, 有鲜明的时间性。测量结果是动态变化的, 一天以前 (甚至几小时以前) 的测量结果都会失去直接的意义, 因此深基坑施工中监测需随时进行, 通常是1次/d, 在测量对象变化快的关键时期, 可能每天需进行数次。基坑监测的时效性要求对应的方法和设备具有采集数据快、全天候工作的能力, 甚至适应夜晚或大雾天气等严酷的环境条件。

1.2 高精度:

普通工程测量中误差限值通常在数毫米, 例如60m以下建筑物在测站上测定的高差中误差限值为2.5mm, 而正常情况下基坑施工中的环境变形速率可能在0.1mm/d以下, 要测到这样的变形精度, 普通测量方法和仪器部不能胜任, 因此基坑施工中的测量通常采用一些特殊的高精度仪器。

1.3 等精度:

基坑施工中的监测通常只要求测得相对变化值, 而不要求测量绝对值。例如, 普通测量要求将建筑物在地面定位, 这是一个绝对量坐标及高程的测量, 而在基坑边壁变形测量中, 只要求测定边壁相对于原来基准位置的位移即可, 而边壁原来的位置 (坐标及高程) 可能完全不需要知道。

由于这个鲜明的特点, 使得深基坑施工监测有其自身规律。例如, 普通水准测量要求前后视距相等, 以清除地球曲率、大气折光、水准仪视准轴与水准管轴不平行等项误差, 但在基坑监测中, 受环境条件的限制, 前后视距可能根本无法相等。这样的测量结果在普通测量中是不允许的, 而在基坑监测中, 只要每次测量位置保持一致, 即使前后视距相差悬殊, 结果仍然是完全可用的。因此, 基坑监测要求尽可能做到等精度。使用相同的仪器, 在相同的位置上, 由同一观测者按同一方案施测。

2 基坑测量中的仪器

适应基坑监测的上述内容和特点, 具体测量中采用了很多新型的测量仪器, 本文结合作者在河南参与的工程实例, 介绍磁性深层沉降仪和测斜仪等设备。这些新的设备及其技术特点是传统的工程测量不能涵盖的。

2.1 深层沉降仪

深层沉降仪是用来精确测量基坑范围内不同深度处各土层在施工过程中沉降或隆起数据的仪器。它由对磁性材料敏感的探头和带刻度标尺的导线组成。当探头遇到预埋在预定深度钻孔中的磁性材料圆环时, 沉降仪上的蜂鸣器就会发出叫声。此时测量导线上标尺在孔口的刻度以及孔口的标高, 即可获得磁性环所在位置的标高。通过对不同时期测量结果的对比与分析, 可以确定各土层的沉降 (或隆起) 结果。深层沉降观测过程分为井口标高观测和场地土深层沉降观测两大部分。井口标高观测按常规光学水准观测方法进行。以下介绍作者在工程实际中使用的加拿大RockTest公司产R-4型磁性沉降仪, 其刻度划分为1mm, 读数分辨精度为0.5mm.

2.1.1 磁性沉降标的安装

(1) 用钻机在场地中预定位置钻孔 (实际布设孔位时要注意避开墙柱轴线) 。根据各个测点的不同观测目的, 考虑到上部结构的重量分布及结构形式以及实际土压力影响深度, 综合取定各孔深尺寸及沉降标在孔中的埋设位置。

(2) 用PVC塑料管作为磁性探头的通道 (称为导管) , 导管两端设有底盖和顶封。将第一个磁性圆环安装在塑料管的端部, 放入钻孔中。待端部抵达孔底时, 将磁性圆环上的卡爪弹开;由于卡爪打开后无法收回, 故这种磁性环是一次性的, 不能重复使用, 安装时必须格外小心。

(3) 将需安装的磁性圆环套在塑料管上, 依次放大孔中预定深度。确认磁性环位置正确后, 弹开卡爪。测量点位要综合考虑基底压力影响深度曲线和地质勘探报告中有关土层的分布情况。

(4) 固定探头导管, 将导管与钻孔之间的空隙用砂填实。

(5) 固定孔口, 制作钢筋混凝土孔口保护圈。

(6) 测量孔口标高3次, 以平均值作为孔口稳定标高。测量各磁性圆环的初始位置 (标高) 3次, 以平均值作为各环所在位置的稳定标高。

2.1.2 磁性沉降标的测量

(1) 在深层沉降标孔口做出醒目标志, 严密保护孔口。将孔位统一编号, 以与测量结果对应。

(2) 根据基坑施工进度, 随时调整孔口标高。每次调整孔口标高前后, 均须分别测量孔口标高和各磁性环的位置。

(3) 每次基坑有较大的荷载变化前后, 亦须测量磁性环位置。

2.2 测斜仪

测斜仪是一种可以精确地测量沿铅垂方向土层或围护结构内部水平位移的工程测量仪器, 可以用来测量单向位移, 也可以测量双向位移, 再由两个方向的位移求出其矢量和, 得到位移的最大值和方向。本文介绍加拿大RockTest公司产RT-20MU型测斜仪, 其仪器标称精度为±6mm/25m, 探头精度为±0.1mm/0.5m。

2.2.1 测斜管的埋设

(1) 在预定的测斜管埋设位置钻孔。根据基坑的开挖总深度, 确定测斜管孔深, 即假定基底标高以下某一位置处支护结构后的土体侧向位移为零, 并以此作为侧向位移的基准。

(2) 将测斜管底部装上底盖, 逐节组装, 并放大钻孔内。安装测斜管时, 随时检查其内部的一对导槽, 使其始终分别与坑壁走向垂直或平行。管内注入清水, 沉管到孔底时, 即向测斜管与孔壁之间的空隙内由下而上逐段用砂填实, 固定测斜管。

(3) 测斜管固定完毕后, 用清水将测斜管内冲洗干净, 将探头模型放入测斜管内, 沿导槽上下滑行一遍, 以检查导槽是否畅通无阻, 滚轮是否有滑出导槽的现象。由于测斜仪的探头十分昂贵, 在未确认测斜管导槽畅通时, 不允许放入探头。

(4) 测量测斜管管口坐标及高程, 做出醒目标志, 以利保护管口。现场测量前务必按孔位布置图编制完整的钻孔列表, 以与测量结果对应。

2.2.2 土体水平位移测量

(1) 连接探头和测读仪。当连接测读仪的电缆和探头时, 要使用原装扳手将螺母接上。检查密封装置、电池充电情况 (电压) 及仪器是否能正常读数。当测斜仪电压不足时必须立即充电, 以免损伤仪器。

(2) 将探头插入测斜管, 使滚轮卡在导槽上, 缓慢下至孔底以上0.5m处。注意不要把探头降到套管的底部, 以免损伤探头。测量自下而上地沿导槽全长每隔0.5m测读一次。为提高测量结果的可靠度, 每一测量步骤中均需一定的时间延迟, 以确保读数系统与环境温度及其他条件平稳 (稳定的特征是读数不再变化) 。若对测量结果有怀疑可重测, 重测的结果将覆盖相应的数据。

(3) 测量完毕后, 将探头旋转180°, 插入同一对导槽, 按以上方法重复测量, 前后两次测量时的各测点应在同一位置上;在这种情况下, 两次测量同一测点的读数绝对值之差应小于10%, 且符号相反, 否则应重测本组数据。

(4) 用同样的方法和程序, 可以测量另一对导槽的水平位移。

(5) 侧向位移的初始值应取基坑降水之前, 连续3次测量无明显差异之读数的平均值。

(6) 观测间隔时间通常取定为3d.当侧向位移的绝对值或水平位移速率有明显加大时, 必须加密观测次数。

(7) RT-20MU型测斜仪配有RS-232接口, 可以与微机相连, 将系统设置与测量数据在微机与测斜仪之间传输。RockTest公司还开发有Acculog-X2000软件系统, 可以自动解释测量数据, 完成分析与绘图输出等内业工作。

施工中深基坑的工程测量篇2

基坑支护监测一般需要进行下列项目的测量:a.监控点点高程和平面位移的测量;b.支护结构和被支护土体的侧向位移测量;c.基坑坑底隆起测量;d.支护结构内外土压力测量;e.支护结构内外孔隙水压力测量;f.支护结构的内力测量;g.地下水位变化的测量;h.邻近基坑的建筑物和管线变形测量等。

1 深基坑施工监测的特点

1.1 时效性

普通工程测量一般没有明显的时间效应。基坑监测通常是配合降水和开挖过程, 有鲜明的时间性。测量结果是动态变化的, 一天以前 (甚至几小时以前) 的测量结果都会失去直接的意义, 因此深基坑施工中监测需随时进行, 通常是1次/d, 在测量对象变化快的关键时期, 可能每天需进行数次。

基坑监测的时效性要求对应的方法和设备具有采集数据快、全天候工作的能力, 甚至适应夜晚或大雾天气等严酷的环境条件。

1.2 高精度

1.3 等精度

2 基坑测量中的仪器

适应基坑监测的上述内容和特点, 具体测量中采用了很多新型的测量仪器, 结合工程实例, 介绍磁性深层沉降仪和测斜仪等设备。这些新的设备及其技术特点是传统的工程测量不能涵盖的。

2.1 深层沉降仪

深层沉降观测过程分为井口标高观测和场地土深层沉降观测两大部分。井口标高观测按常规光学水准观测方法进行。以下介绍在工程实际中使用的加拿大Rock Test公司产R-4型磁性沉降仪, 其刻度划分为1mm, 读数分辨精度为

0.5mm。

2.1.1 磁性沉降标的安装

a.用钻机在场地中预定位置钻孔 (实际布设孔位时要注意避开墙柱轴线) 。根据各个测点的不同观测目的, 考虑到上部结构的重量分布及结构形式以及实际土压力影响深度, 综合取定各孔深尺寸及沉降标在孔中的埋设位置。b.用PVC塑料管作为磁性探头的通道 (称为导管) , 导管两端设有底盖和顶封。将第一个磁性圆环安装在塑料管的端部, 放入钻孔中。待端部抵达孔底时, 将磁性圆环上的卡爪弹开;由于卡爪打开后无法收回, 故这种磁性环是一次性的, 不能重复使用, 安装时必须格外小心。c.将需安装的磁性圆环套在塑料管上, 依次放大孔中预定深度。确认磁性环位置正确后, 弹开卡爪。测量点位要综合考虑基底压力影响深度曲线和地质勘探报告中有关土层的分布情况。d.固定探头导管, 将导管与钻孔之间的空隙用砂填实。e.固定孔口, 制作钢筋混凝土孔口保护圈。f.测量孔口标高3次, 以平均值作为孔口稳定标高。测量各磁性圆环的初始位置 (标高) 3次, 以平均值作为各环所在位置的稳定标高。

2.1.2 磁性沉降标的测量

a.在深层沉降标孔口做出醒目标志, 严密保护孔口。将孔位统一编号, 以与测量结果对应。b根据基坑施工进度, 随时调整孔口标高。每次调整孔口标高前后, 均须分别测量孔口标高和各磁性环的位置。c.每次基坑有较大的荷载变化前后, 亦须测量磁性环位置。

2.2 测斜仪

测斜仪是一种可以精确地测量沿铅垂方向土层或围护结构内部水平位移的工程测量仪器, 可以用来测量单向位移, 也可以测量双向位移, 再由两个方向的位移求出其矢量和, 得到位移的最大值和方向。本文介绍加拿大Rock Test公司产RT-20MU型测斜仪, 其仪器标称精度为±6mm25m, 探头精度为±0.1mm/0.5m。

2.2.1 测斜管的埋设

a.在预定的测斜管埋设位置钻孔。根据基坑的开挖总深度, 确定测斜管孔深, 即假定基底标高以下某一位置处支护结构后的土体侧向位移为零, 并以此作为侧向位移的基准。b.将测斜管底部装上底盖, 逐节组装, 并放大钻孔内。安装测斜管时, 随时检查其内部的一结构后的土体侧向位移为零, 并以此作为侧向位移的基准。c.将测斜管底部装上底盖, 逐节组装, 并放大钻孔内。安装测斜管时, 随时检查其内部的一对导槽, 使其始终分别与坑壁走向垂直或平行。管内注入清水, 沉管到孔底时, 即向测斜斜管与孔壁之间的空隙内由下而上逐段用砂填实, 固定测斜管。d.测斜管固定完毕后, 用清水将测斜管内冲洗干净, 将探头模型放入测斜管内, 沿导槽上下滑行一遍, 以检查导槽是否畅通无阻, 滚轮是否有滑出导槽的现象。由于测斜仪的探头十分昂贵, 在未确认测斜管导槽畅通时, 不允许放入探头。e.测量测斜管管口坐标及高程, 做出醒目标志, 以利保护管口。现场测量前务必按孔位布置图编制完整的钻孔列表, 以与测量结果对应。

2.2.2 土体水平位移测量

a.连接探头和测读仪。当连接测读仪的电缆和探头时, 要使用原装扳手将螺母接上。检查密封装置、电池充电情况 (电压) 及仪器是否能正常读数。当测斜仪电压不足时必须立即充电, 以免损伤仪器。b.将探头插入测斜管, 使滚轮卡在导槽上, 缓慢下至孔底以上0.5m处。注意不要把探头降到套管的底部, 以免损伤探头。测量自下而上地沿导槽全长每隔0.5m测读一次。为提高测量结果的可靠度, 每一测量步骤中均需一定的时间延迟, 以确保读数系统与环境温度及其他条件平稳 (稳定的特征是读数不再变化) 。若对测量结果有怀疑可重测, 重测的结果将覆盖相应的数据。c.测量完毕后, 将探头旋转180°, 插入同一对导槽, 按以上方法重复测量, 前后两次测量时的各测点应在同一位置上;在这种情况下, 两次测量同一测点的读数绝对值之差应小于10%, 且符号相反, 否则应重测本组数据。d.用同样的方法和程序, 可以测量另一对导槽的水平位移。e.侧向位移的初始值应取基坑降水之前, 连续3次测量无明显差异之读数的平均值。f.观测间隔时间通常取定为3d。当侧向位移的绝对值或水平位移速率有明显加大时, 必须加密观测次数。g.RT-20MU型测斜仪配有RS-232接口, 可以与微机相连, 将系统设置与测量数据在微机与测斜仪之间传输。Rock Test公司还开发有Acculog-X2000软件系统, 可以自动解释测量数据, 完成分析与绘图输出等内业工作。

3 讨论

深基坑施工中测量的目的和特点与普通工程测量迥然不同, 其测量的方法和设备与传统的测量也完全不同。其中重要的测量设备除深层沉降仪与测斜仪外, 还有振弦式钢筋应力计、土压力盒、孔隙水压力计等, 分别适用于不同的专门需求。

责任编辑:赵丽敏

摘要：简述施工中深基坑测量的目的和特点, 与普通工程测量迥然不同, 其测量的方法和设备与传统的测量也完全不同。

浅谈在深基坑施工中的工程测量篇3

基坑支护监测一般需要进行下列项目的测量:a.监控点高程和平面位移的测量;b.支护结构和被支护土体的侧向位移测量;c.基坑坑底隆起测量;d.支护结构内外土压力测量;e.支护结构内外孔隙水压力测量;f.支护结构的内力测量;g.地下水位变化的测量;h.邻近基坑的建筑物和管线变形测量等。

1 深基坑施工监测的特点

1.1 时效性

基坑监测的时效性要求对应的方法和设备具有采集数据快、全天候工作的能力, 甚至适应夜晚或大雾天气等严酷的环境条件。

1.2 高精度

1.3 等精度

因此, 基坑监测要求尽可能做到等精度。使用相同的仪器, 在相同的位置上, 由同一观测者按同一方案施测。

2 基坑测量中的仪器

2.1 深层沉降仪

深层沉降观测过程分为井口标高观测和场地土深层沉降观测两大部分。井口标高观测按常规光学水准观测方法进行。以下介绍作者在工程实际中使用的加拿大Rock Test公司产R-4型磁性沉降仪, 其刻度划分为1mm, 读数分辨精度为0.5mm。

2.1.1 磁性沉降标的安装。

2.1.2 磁性沉降标的测量。

a.在深层沉降标孔口做出醒目标志, 严密保护孔口。将孔位统一编号, 以与测量结果对应。b.根据基坑施工进度, 随时调整孔口标高。每次调整孔口标高前后, 均须分别测量孔口标高和各磁性环的位置。c.每次基坑有较大的荷载变化前后, 亦须测量磁性环位置。

2.2 测斜仪

测斜仪是一种可以精确地测量沿铅垂方向土层或围护结构内部水平位移的工程测量仪器, 可以用来测量单向位移, 也可以测量双向位移, 再由两个方向的位移求出其矢量和, 得到位移的最大值和方向。本文介绍加拿大Rock Test公司产RT-20MU型测斜仪, 其仪器标称精度为±6mm/25m, 探头精度为±0.1mm/0.5m。

2.2.1 测斜管的埋设。

a.在预定的测斜管埋设位置钻孔。根据基坑的开挖总深度, 确定测斜管孔深, 即假定基底标高以下某一位置处支护结构后的土体侧向位移为零, 并以此作为侧向位移的基准。b.将测斜管底部装上底盖, 逐节组装, 并放大钻孔内。安装测斜管时, 随时检查其内部的一对导槽, 使其始终分别与坑壁走向垂直或平行。管内注入清水, 沉管到孔底时, 即向测斜管与孔壁之间的空隙内由下而上逐段用砂填实, 固定测斜管。c.测斜管固定完毕后, 用清水将测斜管内冲洗干净, 将探头模型放入测斜管内, 沿导槽上下滑行一遍, 以检查导槽是否畅通无阻, 滚轮是否有滑出导槽的现象。由于测斜仪的探头十分昂贵, 在未确认测斜管导槽畅通时, 不允许放入探头。d.测量测斜管管口坐标及高程, 做出醒目标志, 以利保护管口。现场测量前务必按孔位布置图编制完整的钻孔列表, 以与测量结果对应。

2.2.2 土体水平位移测量。

3 讨论

基坑测量篇4

深层沉降仪是用来精确测量基坑范围内不同深度处各土层在施工过程中沉降或隆起数据的仪器。它由对磁性材料敏感的探头和带刻度标尺的导线组成。当探头遇到预埋在预定深度钻孔中的磁性材料就会发出叫声。此时测量导线上标尺在孔口的刻度以及孔口的标高, 即可获得磁性环所在位置的标高。通过对不同时期测量结果的对比与分析, 可以确定各土层的沉降或隆起的结果。

深层沉降观测过程分为井口标高观测和场地土深层沉降观测两大部分。井口标高观测按常规光学水准观测方法进行。下面介绍在工程实际中使用的加拿大Rock Test公司生产地R-4型磁性沉降仪, 其刻度划分为1mm, 读数分辨精度为0.5mm。

1.1 磁性沉降仪的安装

磁性沉降仪的安装十分重要, 其准确程度高低直接影响到施工过程监测的精确, 必须慎重对待, 其具体安装方法和步骤如下: (1) 用钻机在场地中预定位置钻孔 (实际布设孔位时要注意避开墙柱轴线) 。根据各个测点的不同观测目的, 考虑到上部结构的重量分布及结构形式以及实际土压力影响深度, 综合取定各孔深度尺寸级沉降标在孔中的埋设位置。 (2) 用PVC塑料管作为磁性探头的通道 (称为导管) , 导管两端设有底盖和顶封。将第一个磁性圆环安装在塑料管的端部, 放入钻孔中。待端部抵达孔底时, 将磁性圆环上的卡爪弹开;由于卡抓打开后无法收回, 故这种磁性是一次性的, 不能重复使用, 安装时必须格外小心。 (3) 将需要安装的磁性圆环套在塑料管上, 依次放到孔中预定深度。确认磁性环位置正确后, 弹开卡抓。测量点位要综合考虑基底压力影响深度曲线和地质勘探报告中有关土层的分布情况。 (4) 固定探头导管, 将导管与钻孔之间的空隙用砂填实。 (5) 固定孔口, 制作钢筋混凝土孔口保护圈。 (6) 测量孔口标高3次, 以平均值作为各环所在的稳定标高。测量各磁性圆环的初始位置 (标高) 3次, 以平均值作为各环所在位置的稳定标高。

1.2 磁性沉降标的测量

磁性沉降标的测量要按标准规定进行, 并认真作好检查和记录, 将结果整理好。 (1) 在深层沉降标孔口做出醒目标志, 严格保护孔口。将孔位统一编号, 以确保与测量结果对应。 (2) 根据施工进度, 随时调整孔口标高。每次调整孔口标高前后, 均须分别测量孔口标高和各磁性环的位置。 (3) 每次基坑有较大的荷载变化前后, 亦须测量磁性环的位置。

2 测斜仪的使用

测斜仪是一种可以精确地测量沿铅垂线方向土层或围护结构内部水平位移的工程测量仪器, 可以用来测量单向位移, 也可测量双向位移, 再由两个方向的位移求出其矢量和, 得到位移的最大值和方向。加拿大Rock Test公司生产的RT—20MU型测斜仪, 其标准精度为±6mm/25m, 探头精度为土0.1mm/0.5m.

2.1 测斜管的埋设

施工过程中测斜管的埋设是关键.准确稳定的测斜管位置才能准确的读数, 在埋设过程中主要做好以下几方面的工作:

在预定的测斜管埋设位置钻孔。根据基坑的开挖总深度, 确定测斜管孔深, 即定基底标高一下某一位置处支护结构后的土体侧向位移为零, 并以此作为侧向位移的基准。 (1) 将测斜管地步装上底盖, 逐节组装, 并放至钻孔内。安装测斜管时, 随时检查其内部的一对导槽, 使其始终别与坑壁走向垂直或平行。管内注入清水, 沉管到孔底时, 即向测斜管与孔壁之间的孔隙内有上而下逐段用砂填实, 固定测斜管。 (2) 测斜管固定完毕后, 用清水将测斜管内冲洗干净。将探头模型放入测斜管内, 沿导槽上下滑行一边, 以检查导槽是否畅通无阻, 滑轮是否有滑出导槽的现象。由于测斜仪的探头十分昂贵, 在确认测斜管导槽畅通时, 不允许放入探头。 (3) 测量测斜管管口坐标及高程, 做出醒目标志, 以利于保护管口。现场测量前务必按孔位布置图编制完整的钻孔列表, 以与测量结果对应。

2.2 土体水平位移测量

土体水平位移测量时工程检测中常有的工作。主要操作步骤如下: (1) 连接探头和测读仪。当连接测读仪的电缆和探头时, 要使用原装扳手将螺母接上。检查密封装置, 电池充电情况 (电压) 及仪器是否能正常读数。当测斜仪电压不足时必须立即充电, 以免损伤仪器。 (2) 将探头插入测斜管, 使滚轮卡在导槽上, 缓慢下至空地以上0.5m处。注意不要把探头降到套管的底部, 以免损伤探头。测量自上而下地沿导槽全长每隔0.5m测读一次。为提高测量结果的可靠度, 每一测量步骤中均一定的时间延迟, 以确保读数系统与环境温度及其他条件平稳 (稳定的特征是读数不再变化) 。若对测量结果有怀疑可重测, 重测的结果将覆盖相应的数据。 (3) 测量完毕后, 将探头旋转180度, 插入同一对导槽, 按以上方法重复测量, 前后两次测量时的各测点应在同一位置上;在这种情况下, 两次测量同一测点的读数绝对值之差应小于10%且符号相反, 否则应重测本组数据。 (4) 用同样的方法和程序, 可以测量另一对导槽的水平位移。 (5) 侧向位移的初始值应取基坑降水之前, 连续三次测量无明显差异之读数的平均值。 (6) 观测相隔时间通常取定位3天, 当侧向位移的绝对值或水平位移速率有明显加大时, 必须加密观测次数。 (7) RT—20MV型测斜仪配有RS-232接口, 可以与微机相连。将系统统一设置与测量数据在微机与测量仪之间传输。RockTes公司还开发有Aceulog-X2000软件系统, 可以自动解释测量数据, 完成分析与绘图输出等工作。

总之, 深基坑施工中测量的目的和特点与普通工程测量截然不同。其测量方法和设备与传统的测量也完全不同。应根据不同的监测要求选择不同的仪器。力争把工程施工管理好, 确保施工畅通。

参考文献

[1]李建峰, 主编, 现代土木工程施工技术, 中国电力出版社2008.2.第一版.

[2]张厚生, 王志清主编, 建筑施工技术, 机械工业出版社.2009.2.第二版.

[3]王琼, 王萍, 新测量设备的应用技术分析, 湖北水利水电职业技术学院报, 2009年2期29 (3) .

[4]杨小平主编, 土力学及地基基础, 武汉大学出版社, 2007.4.第三版.

[5]赵明华, 主编, 土力学与基础工程, 武汉理工大学出版社.2009.6第三版.

基坑测量篇5

关键词：深基坑,自动全站仪 (测量机器人) ,围护结构,变形监测

随着经济增长和城市建设的快速发展, 城市土地变的越来越珍贵, 向空中求发展、向地下深层要土地便成了建筑商追求经济效益的常用手段。目前, 开挖深度超过5m以上深基坑已成为普遍现象[1], 特别是地铁站的建设, 基坑深度达20m。由于仅根据地质勘察资料和室内试验参数来确定设计和施工方案, 含有许多不确定因素, 加上城市中多层、高层建筑密集, 基坑开挖会对周围建筑的稳定造成一定影响, 对施工过程中引发的土体变形、环境、邻近建筑物、地下管线变形等监测已成了工程建设必不可少的重要环节, 基坑监测与工程设计、施工同被列为深基坑工程质量保证的三大基本要素。

在目前基坑监测的内容中, 基坑围护结构体三维位移 (沉降和水平位移) 监测是主要的监测内容之一。常规的基坑围护结构变形监测方法, 顶部沉降采用水准测量, 顶部水平位移采用经纬仪视准线法、小角度法等等进行测量, 不同深度的水平位移采用测斜仪测量方法, 不同深度的沉降采用深层沉降仪进行监测。

具有自动目标识别与照准功能的自动全站仪 (例如徕卡公司生产的TCA2003、TS30, 天宝公司生产S8) , 能够实现棱镜目标点的自动寻找和照准, 可以对安装有棱镜的变形点进行自动测量, 获取空间位置点的三维坐标信息, 已广泛应用在大坝、高铁等施工测量和监测领域, 在运营地铁结构自动化监测中已得到成功应用[2]。本文对利用测量机器人用于基坑围护结构变形监测网的布设、测量方法、数据处理方法及测量精度进行了探讨。

1 监测网的布设

1.1 变形监测点的设置

根据基坑围护结构监测要求, 监测点选在基坑围护结构顶部和基坑壁上。为监测基坑不同深度的水平位移和沉降, 基坑壁上的监测点按垂直方向断面布设。监测点上安装可供全站仪自动照准与测量的标志, 考虑经济因素, 一般采用L小棱镜。

监测断面之间的间距一般10~20m, 每个断面沿深度方向相邻点间距一般以1.5~2.Om为宜, 图1中的D2-1、D2-2、D2-3、D2-4为第二断面的四个点。基准点设置在基坑四周不受基坑变形干扰处, 如已建成的建筑物或构造物上, 一般布设3~5个, 基准点同样安装测量棱镜, 由于基准点离测站点较远, 一般采用标准圆棱镜。

1.2 测站点的设置

架设自动全站仪的测站点位置, 通常选在通视条件好、受施工干扰小的区域, 如图1中的S1、Si位置, 每次全站仪设站, 由于现场施工条件的限制, 全站仪不会严格重合于同一位置, 也不需要重合, 只要全站仪能够与每个棱镜监测点通视即可。

2 自动测量的测量方法及流程

2.1 自动寻找并照准目标的方法

自动测量全站仪具有自动寻找和照准棱镜目标进行测量的功能, 用户指定搜索范围, 全站仪自动在该范围内寻找棱镜目标点。如果在搜索范围内没有找到棱镜目标点, 全站仪将转回到起始位置。如果在搜索范围内找到棱镜目标点, 全站仪将精确照准棱镜点。如果在搜索范围内存在多个棱镜目标点, 自动全站仪将精确照准首先发现的棱镜点, 条件是该棱镜点在全站仪的观测视场中是唯一的, 否则, 将提示视场中存在多个棱镜的错误。

2.2 控制程序设计注意问题

根据上述全站仪寻找目标点的要求, 需要开发控制全站仪进行自动测量的程序, 以保证自动测量过程的正常进行。为此解决以下关键问题:

⑴全站仪的观测视场中不能存在多个棱镜。对TCA2003全站仪来说, 正常视角为27′×27′, 这对于离全站仪距离为100m的两个点而言, 该两点的距离不能小于0.79m, 一般情况下的基坑监测点能满足这个条件。如需要监测点密度很大, 考虑利用全站仪的小视角功能8′6″×8′6″。

⑵起始位置的确定。用户指定全站仪视准轴的水平指向和垂直指向后, 全站仪会自动将望远镜视准轴指向该方向, 该方向就成为起始位置。

⑶搜索范围的指定。到达起始位置后, 自动全站仪会根据指定的搜索范围, 在该搜索范围内寻找棱镜。一般要求, 该搜索范围不能存在两个棱镜, 否则还需要人工判断是哪个监测点。因此搜索范围不能太大, 一般不要超过全站仪的正常视角, 但也不能太小, 如果变形点变形量较大而搜索范围小, 将找不到棱镜点。

⑷整个监测系统中的测站点、监测点、基准点是在一个监测坐标系中。在这个坐标系中, 基准点是坐标系的已知点。测站点、监测点在监测坐标系中的概略坐标必须在自动测量前得到, 否则全站仪在寻找棱镜点时就会变得盲目。全站仪架设好后, 直接测量基准点, 利用基准点进行坐标转换或后方交会, 即可得到测站点的概略坐标。得到测站点的概略坐标后, 对全站仪重新定向、定位到监测坐标系中, 然后再测量变形监测点在监测坐标系中的坐标。由于监测点的变化只受变形的影响, 所以作为自动测量寻找目标用的概略坐标, 只在第一期测量前测量一次即可 (本次测量称学习测量) , 以后各期测量时的概略坐标, 直接采用前一期的坐标结果。

⑸自动测量过程, 必须实现测量结果是否合限、是否重测的自动判断, 目标被遮挡后的处理等。自动测量过程必须可以人工干预, 可以使自动测量过程暂停、继续、终止等。

⑹TCA2003和TS30程序开发所用的GEOCOM, 部分程序控制指令并不通用, 所以不用直接移植。目前TCA2003已经停产, TS30作为新一代的仪器, 程序不通用带来一定的麻烦, 考虑到目前很多单位依旧在使用TCA2003, 所以开发两套程序是很有必要的。

2.3 自动控制程序的流程

根据全站仪的性能及基坑测量环境, 自动监测的控制流程可以按图2所示的框图进行。一周期测量时, 基准点与监测点一起测量, 然后采用非固定站差分[3]或坐标转换的方法求监测点在监测坐标系下的三维坐标。

3 测量误差分析

测量误差来源主要包括以下来源:

⑴仪器的系统误差。主要由仪器本身构造引起的。在测量前对仪器进行检校, 检校后的仪器残余系统误差, 一般在两周期位移值计算后基本消除。

⑵测站点、目标点的对中误差。由于基准点、监测点在整个监测期间采用强制对中固定, 对中误差可忽略不计。测站点位置是通过基准点计算得到, 与对中误差无关。

⑶外界环境的影响。一般来说, 基坑的监测范围较小, 基准点、监测点的气象条件基本相同, 采用差分方法或加尺度因子的坐标转换, 可以减弱气象因素变化的影响。另外, 在自动测量开始前后各测量一次气象元素, 取平均后对测距进行一次改正。经过这些措施后外界环境的影响基本消除。

⑷测量误差的影响。由于TCA2003全站仪观测精度较高, 测角精度0.5″, 测距精度1mm±1m, 在200m范围内其点位测量的精度达到亚毫米。

通过分析以上误差来源对监测点点位测量影响并不显著, 一般极坐标测量3个测回, 即可满足精度要求[4]。最主要的误差在于:通过基准点坐标转换求取监测点在监测坐标系下坐标时, 基准点的图形结构是影响监测点点位精度的一个重要方面。一般要求基准点要均匀分布在基坑的外围, 如图1所示, 避免所有基准点只位于某一侧, 或近似一个方向的情况。

4 系统构成与实际应用

基于自动全站仪的基坑围护结构自动监测系统硬件包括自动全站仪、1~2m通讯电缆和便携笔记本 (或PDA) 组成。作为系统控制中枢的软件部分, 主要包括文件管理、数据采集、数据管理、数据处理等部分。其中, 数据采集部分包括仪器初始化、点位学习、观测点组设置、测量限差及其它参数设置、自动测量等功能;数据管理采用数据库管理, 变形量的Word格式自动报表输出, 各监测点位移曲线的图形显示。

利用基坑围护结构自动监测系统对某监测工程进行了几个月的位移监测, 图3为第2断面各点的位移曲线图, 从图中可以看出, 上部的D2-1、D2-2位移量最大, 除因为基坑二次取土造成变化较快的一段时间, D2-2稍比D2-1位移量大以外, 两点其它时间的位移量基本相同。监测结果正确反映了基坑的位移情况, 出现位移变化较快时, 测量人员及时报警, 通过及时采取措施控制了险情, 确保了基坑安全和正常施工。

5 结论

基于测量机器人的基坑监测系统, 把测量人员从繁重的重复精确瞄准的任务中解脱出来, 实现了基坑监测的高精度、自动化。同时也提高了基坑监测的时效性, 有利于组成监测分析、信息反馈及变形预报的自动化和一体化系统, 以实现信息化施工中及时准确可靠提供基坑监测的信息。该方法不仅可以作为一种可行的监测手段, 在基坑开始监测时采用, 也可以当测斜管遭到破坏后, 作为一种替补方法采用。

参考文献

[1]姚黔贵.城市深基坑变形监测的实施.贵州工业大学学报 (自然科学版) , 2005, (34) 2:96-99

[2]郑立常等.基坑施工对临近运营地铁隧道影响监测的实践.测绘工程, 2007, (16) 2:47-50

[3]李会青, 张伟.非固定站差分法在深基坑监测中的应用.工程勘察, 2003, (2) :59-61

基坑测量篇6

1 控制点的选择

在山西王城高速公路第二标段的银沟大桥施工中, 下部结构采用桩基础+承台, 1号~5号桥墩位于河床内, 地下水位较低, 地势平坦, 现布置A, B, C三个控制点, 如图1所示, 控制点采用预埋刻有十字钢筋, 混凝土现场浇筑, 3个控制点采用拓普康MS05A测量机器人以3个测回自动观测, 并根据结果计算平面坐标和高程, 精确到0.1 mm。1~4为边坡稳定监测点, 监测点采用1 m的混凝土桩砸入地下。观测时分别在任意位置M1, M2点设测量机器人[1], 观测3个控制点的水平距离, 水平方向和竖直角, 测量时间不宜过长, 以免温度变化太大影响大气压改正数 (ppm) 。

2 控制网的精度

为了提高精度, 应进行精度预测, 水平观测角中误差为0.5″, 水平距离中误差为0.5 mm, 竖直观测角中误差为0.7″, 根据公式确定观测值得权值[2]。根据平差原理得出下列方程 (距离误差方程, 水平角误差方程, 竖直角误差方程) 。

1) 法方程矩阵方程。

2) N的逆矩阵。

3) 监测点平面中误差。

4) 监测点三维误差。

5) 监测点和控制点预计中误差。

由表1的预计结果可以得出两次独立观测的平均值的误差小于0.5 mm, 能够满足边坡监测的精度。

3 实测分析

观测时采用拓普康MS05A测量机器人自动观测3测回, 进行4周期观测, 每周期观测独立进行2次。为保证结果可靠性, 固定使用一台仪器[3], 宜选择阴天, 微风, 温差不应太大, 采用后方交会的方法, 控制点和监测点的距离不宜超过150 mm。内业计算采用间接平差数学模型。

由表2~表5可知, X坐标平差后中误差最大为0.39, Y坐标平差后中误差最大为0.54, 高程平差中误差最大为0.71, 能够达到基坑边坡的水平位移和垂直位移监测的精度。

4 结语