貴陽輕軌1#線會(huì)展中心站基坑邊坡形變監(jiān)測(cè)技術(shù)

謝順成

中鐵十一局集團(tuán)第二工程有限公司，湖北 十堰 442013

貴陽輕軌1#線會(huì)展中心站基坑邊坡形變監(jiān)測(cè)技術(shù)

謝順成

中鐵十一局集團(tuán)第二工程有限公司，湖北 十堰 442013

貴陽市輕軌1#線會(huì)展中心站工程是貴陽市軌道交通建設(shè)的開端。安全優(yōu)質(zhì)地建好本工程對(duì)貴陽市軌道交通后續(xù)開工的其他工程具有重要的探索意義和示范意義。與此相應(yīng)，確保施工安全的重要防范措施——基坑邊坡形變監(jiān)測(cè)意義重大。本文重點(diǎn)論述了會(huì)展中心站基坑邊坡形變檢測(cè)的技術(shù)方法、技術(shù)要求及完整的實(shí)施過程，介紹了所用儀器及數(shù)據(jù)分析處理軟件，還特意提到了外業(yè)數(shù)據(jù)采集應(yīng)注意的事項(xiàng)。

輕軌；基坑邊坡；形變監(jiān)測(cè)

1 工程概況

會(huì)展中心站是貴陽市軌道交通1號(hào)線工程的1個(gè)換乘站，位于金陽國(guó)際會(huì)展中心旁邊。本車站施工工法為明挖法,最大挖深18.6m，最小挖深10.9m。施工區(qū)域內(nèi)地層依次為人工雜填土、黏土、強(qiáng)風(fēng)化巖、中弱風(fēng)化巖。

為了保障基坑開挖及主體結(jié)構(gòu)建筑物施工全過程安全，確保工程順利實(shí)施，根據(jù)《會(huì)展中心站基坑監(jiān)測(cè)圖》要求：在基坑周邊圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂面按每20～30m總布設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，共布置地面沉降點(diǎn)25個(gè)、坡頂水平位移點(diǎn)17個(gè)。

2 地面沉降監(jiān)測(cè)

2.1 施測(cè)依據(jù)

（1）《工程測(cè)量規(guī)范》（GB50026-2007）

（2）《建筑變形測(cè)量規(guī)程》（JGJ8-2007）

（3）《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》（GB12897-91）

（4）《國(guó)家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》（GB12898-91）

2.2 儀器設(shè)備

瑞士徠卡DNA03高精度電子水準(zhǔn)儀,（精度指標(biāo)：高差偶然中誤差±0.3mm/km）和與之配套的3米長(zhǎng)條紋碼水準(zhǔn)尺、5kg尺墊、水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)志(圖1)、中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所編制的《高速鐵路沉降評(píng)估管理系統(tǒng)軟件》(圖2)。

2.3 建立沉降基準(zhǔn)網(wǎng)

為了確保開挖及主體施工在施工期沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、連續(xù)性以及保證監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)本身具有一定的儲(chǔ)備精度，擬在站臺(tái)外不受站臺(tái)施工變形影響的區(qū)域，建立由3個(gè)國(guó)家二等水準(zhǔn)精度的基準(zhǔn)點(diǎn)組成（高差偶然中誤差±1.0mm/km）閉合高程監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)（水準(zhǔn)點(diǎn)的埋設(shè)形式分為基巖標(biāo)、混凝土標(biāo)），其具體施測(cè)嚴(yán)格按照國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范中對(duì)各項(xiàng)限差要求進(jìn)行，其觀測(cè)數(shù)據(jù)整理完成后進(jìn)行整體平差得到最后成果。

2.4 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置

按照《建筑變形測(cè)量規(guī)程》（JGJ8-2007）和設(shè)計(jì)部門的要求在圍護(hù)結(jié)構(gòu)周圍布設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)按國(guó)家三等水準(zhǔn)精度的要求（高差偶然中誤差±3.0mm/km）以水準(zhǔn)基點(diǎn)為起點(diǎn)進(jìn)行閉合水準(zhǔn)測(cè)量（其觀測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)平差后得到每次的沉降量）。

2.5 水準(zhǔn)測(cè)量精度要求(見表1）

表1

2.6 外業(yè)觀測(cè)技術(shù)要求(見表2）

表2

3 坡頂水平位移監(jiān)測(cè)

3.1 施測(cè)依據(jù)

（1）《工程測(cè)量規(guī)范》（GB50026-2007）

（2）《建筑變形測(cè)量規(guī)程》（JGJ8-2007）

（3）《國(guó)家三角測(cè)量規(guī)范》（GB/T17942-2000）

（4）《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2002）

3.2 儀器設(shè)備

瑞士徠卡TCRA1201（測(cè)角精度：1.0秒、測(cè)距精度：±2+2ppm）智能型全站儀（包括機(jī)載軟件）一套及其與之配套徠卡迷你型小棱鏡，強(qiáng)制歸心盤（建平面觀測(cè)墩用（），對(duì)講機(jī)、鋼卷尺等。

3.3 水平位移監(jiān)測(cè)方法

采用自由設(shè)站，任意假設(shè)測(cè)站坐標(biāo)（x0，y0）及起始方向，根據(jù)實(shí)測(cè)的水平角及距離，可以算出所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的方位角。利用公式x=xo+s×cosδ，y=y0+s×sinδ；（其中s為距離，δ為方位角）可以算出所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)。根據(jù)實(shí)測(cè)的豎直角及距離，利用公式Δh=s×sinβ（其中s為距離，β為豎直角）可以算出兩兩監(jiān)測(cè)點(diǎn)間的高差。根據(jù)高差及平距即可得出監(jiān)測(cè)點(diǎn)間的邊長(zhǎng)。通過比較兩期邊長(zhǎng)的變化量，就可知道在兩期數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變化情況。

3.4 平面觀測(cè)技術(shù)要求（見表3）

表3

4 監(jiān)測(cè)頻次控制

按監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)施工圖要求，在整個(gè)施工過程中，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)將貫穿其始終，其監(jiān)測(cè)頻次為：

（1）坡頂水平位移監(jiān)測(cè)：基坑開挖及回筑過程中一天二次，主體結(jié)構(gòu)施工期間每周二次。

（2）地面沉降監(jiān)測(cè)：圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工及基坑開挖期間每?jī)商煲淮危黧w結(jié)構(gòu)施工期間每周二次。

（3）除了在對(duì)基坑、圍護(hù)結(jié)構(gòu)和鄰近建筑物進(jìn)行全方位監(jiān)測(cè)期間，及時(shí)進(jìn)行信息反饋，一旦監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)突變、異常，尤其當(dāng)變化量達(dá)到或接近監(jiān)控報(bào)警值時(shí)，在及時(shí)增加監(jiān)測(cè)頻次，進(jìn)一步深入分析判斷其變化影響原因的同時(shí)，將立即將監(jiān)測(cè)資料成果報(bào)告業(yè)主、監(jiān)理和設(shè)計(jì)單位，以便及時(shí)決策。

5 數(shù)據(jù)檢查、處理和分析

5.1 數(shù)據(jù)檢查

在對(duì)觀測(cè)資料進(jìn)行計(jì)算和分析前，對(duì)外業(yè)采集的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行兩人各自獨(dú)立的100%的反復(fù)檢查，使其滿足規(guī)范對(duì)外業(yè)原始數(shù)據(jù)的限差要求，主要內(nèi)容包括：

（1）作業(yè)方法是否符合規(guī)定；

（2）監(jiān)測(cè)儀器性能是否穩(wěn)定、正常；

（3）監(jiān)測(cè)記錄是否正確、完整、清晰；

（4）各項(xiàng)檢驗(yàn)結(jié)果是否在限差以內(nèi)；

（5）是否存在粗差；

（6）是否存在系統(tǒng)誤差。

經(jīng)檢查、檢驗(yàn)后，若判定監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不在限差以內(nèi)或含有粗差，立即重測(cè)；若判定監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)含有較大的系統(tǒng)誤差時(shí)，分析原因，并設(shè)法減少或消除其影響。

圖1 水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)志

圖2 高速鐵路沉降評(píng)估管理系統(tǒng)界面

5.2 數(shù)據(jù)處理、分析和安全評(píng)估

(1)數(shù)據(jù)處理、分析

水準(zhǔn)網(wǎng)的原始數(shù)據(jù)采用中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所編制的《高速鐵路沉降評(píng)估管理系統(tǒng)軟件》進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理分析。經(jīng)過平差后得到最后監(jiān)測(cè)點(diǎn)高程，同時(shí)進(jìn)行精度評(píng)定。平面變化情況根據(jù)每期的兩兩監(jiān)測(cè)點(diǎn)間的邊長(zhǎng)變形情況進(jìn)行分析，并輸出邊坡位移變化量曲線圖（圖3）。

圖3

邊坡位移變化量曲線圖有較好的視覺效果，方便用戶查看數(shù)據(jù)的差異并預(yù)測(cè)趨勢(shì)。在邊坡位移變化量圖中，可以直觀看出各監(jiān)測(cè)點(diǎn)每天的位移變化情況。當(dāng)某天某監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移忽然變大，就可引起我們注意。我們使用的《高速鐵路沉降評(píng)估管理系統(tǒng)軟件》已經(jīng)過高速鐵路沉降觀測(cè)長(zhǎng)期使用驗(yàn)證，證明其準(zhǔn)確可靠；它將電子原始觀測(cè)記錄數(shù)據(jù)導(dǎo)入其數(shù)據(jù)庫(kù)，經(jīng)校驗(yàn)、調(diào)用、分析、計(jì)算，自動(dòng)生成邊坡位移變化量曲線圖，該圖橫坐標(biāo)軸以時(shí)間為單位，最小刻度為1天；縱坐標(biāo)軸以位移量為單位，最小刻度1mm，足以反映出一天超過1mm的位移。

(2)安全評(píng)估

在上述工作基礎(chǔ)上，對(duì)整編的監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行分析，采用常規(guī)分析方法，分析各監(jiān)測(cè)物理量的變化規(guī)律，預(yù)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)，分析各種原因量和效應(yīng)量的相關(guān)關(guān)系，研究其相關(guān)程度。從我們前期的觀測(cè)數(shù)據(jù)看，在以下幾種情況下位移變化和位移趨勢(shì)變化比較明顯：

a、基坑爆破前后最靠近施爆點(diǎn)的觀測(cè)點(diǎn)；

b、原地面開挖后初期開挖線外的監(jiān)測(cè)點(diǎn)；

c、采取掛鋼筋網(wǎng)、打錨桿、注漿、對(duì)邊坡表面噴射混凝土后開挖線外的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

由以上規(guī)律，我們建議施工作業(yè)隊(duì)伍按以下原則進(jìn)行施工：淺開挖，快支護(hù)；少裝藥，放小炮。事實(shí)證明，這樣做是有效的，盡管施工區(qū)位于地質(zhì)很差的雜填區(qū)，且靠近房屋，但自始至終，周圍居民幾乎都不知道我們?cè)诒谱鳂I(yè)，周圍房屋路面也沒出現(xiàn)明顯開裂、傾斜等現(xiàn)象，較好地保證了施工安全。

6 結(jié)束語

用高精度全站儀和電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行邊坡形變檢測(cè)，自動(dòng)化程度高，讀數(shù)客觀精準(zhǔn)，勞動(dòng)強(qiáng)度低，方法成熟可靠；觀測(cè)數(shù)據(jù)用電子手簿記錄,再用相關(guān)軟件分析處理,減少了中間環(huán)節(jié),有效降低了人為出錯(cuò)的概率;另外需說明的是,除了儀器觀測(cè),還應(yīng)定期人工對(duì)基坑邊沿和周邊建筑進(jìn)行巡查,察看地面、路面、墻壁是否有開裂、傾斜等現(xiàn)象，使基坑邊坡形變監(jiān)測(cè)更全面，同時(shí)也可以互相補(bǔ)充、驗(yàn)證，真正做到“理實(shí)相符”。

[1]李青岳.工程測(cè)量學(xué).測(cè)繪出版社

[2]田青云.測(cè)量學(xué).地質(zhì)出版社

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.04.028