CN101319894A - 地下空间开挖引起的地面沉降测试方法 - Google Patents
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Abstract
一种建筑工程技术领域的地下空间开挖引起的地面沉降测试方法。步骤为：1)选取地面沉降监测断面，在断面位置开挖沟槽。2)在已经开挖的沟槽两端开挖工作坑，工作坑开挖深度大于埋设导管的沟槽的深度。3)在沟槽底部浇筑砂浆垫层，然后在垫层上安装并固定PVC导管。4)在PVC导管周围回填细砂，经压实后在砂石层上浇筑素混凝土，在素混凝土上加盖钢盖板。5)在PVC导管内放入水平测斜仪，使测斜仪的两对滚轮分别卡在导管内壁的竖向导槽内，进行连续测试读数。6)将测得的沉降散点数据进行曲线拟合，得到地下空间开挖引起的地面沉降曲线。本发明可以较准确地测量地下空间开挖引起的地面沉降，测试结果准确可靠。
Description
地下空间开挖引起的地面沉降测试方法
技术领域
本发明涉及一种建筑工程技术领域的测试方法，具体是一种地下空间开挖引 起的地面沉降测试方法。 背景技术
地下空间开挖施工现场监测的内容分为两部分，即支护结构自身和周边环 境。地面沉降监测是评价地下空间开挖施工引起的环境影响的重要依据之一，在 地下空间开挖施工监测中具有重要作用。地面沉降一般分为绝对沉降和差异沉降 (不均匀沉降），从某种意义上说，当地面绝对沉降较小时，地下空间周边的建(构） 筑物与地下市政管线设施等的倾斜、开裂与损坏等现象，基本上是由不均匀沉降 引起的。
目前工程界在地下空间开挖施工中的地面沉降测试方法如下：在地下空间上 方或附近选取一定数量的横断面，在横断面处的地面每间隔一定水平间距通过埋 入或打入经过钝头处理的钢筋或膨胀螺栓的方式布设地面沉降监测点，并在远离 地下空间的位置设置相应的沉降监测基准点，然后通过水准仪进行地面沉降的监 测，即可获得由地下空间开挖引起的地面沉降。这种测试方法实用性强，费用相 对低廉，被工程界广泛采用。但这种传统的地面沉降测试方法存在以下的不足： 1)在地下空间开挖过程中，因施工场地或道路的翻浇、开挖机械的移动和地面 城市交通的影响，埋设的地面沉降监测点极易遭到损坏，这样就会造成地面沉降 曲线在空间上的不连续和时间上的中断，而且这样的损坏无法再重先修复；2)这 种沉降测试方法在每个横断面上一般仅能布置有限数量的监测点，导致获得的地 表沉降曲线的数据点数量较少，地表沉降曲线的离散性相对较大，沉降曲线的精 度不高。3)这种测试方法受温度、天气和光线的影响较大，可能存在较大的测 试误差0经对现有技术文献检索发现，中国专利申请号200510098748.0，发明名称： 地面沉降量的测量方法及其装置，公开号：CN1731109,该专利自述为： 一种地 面沉降量的测量方法，包括在待测点处分别设置若干个装有适量液体的储液筒， 所有储液筒相互连通；每个储液筒中设置悬浮于液面的浮子，浮子是通过配重被 浮起；当该测点发生地面沉降后，测量出每个测点处浮子垂直高度变化；以一个 储液筒为基准筒，根据每个测点处浮子的变化值，以基准筒或该基准筒的地面沉 降值为基础，计算出各个测点处的地面沉降量；还公开了该方法所用的测量装置， 包括设置在每个测点的装有适量液体的储液筒和通过配重被悬浮于该储液筒内 液面上的浮子，每个测点的储液筒之间通过管道相互连通。这种方法的测量装置 结构复杂，价格较贵，测量成本较高，易受施工干扰，在施工现场容易损坏，因 此实用性和经济性不强，在工程中难以推广。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的不足，提出了一种地下空间开挖引起的地 面沉降测试方法。该方法克服了以往地表沉降测试方法的测量精度差、获得数据 点数有限、测点易遭损坏等缺点，具有监测精度高、可获得大量监测数据点和监 测装置不易损坏等优点，且所需耗材经济、测试方法方便，大大提高了现场监测 的数据精度和成活率，具有较强的实用性和较高的经济性。
本发明通过以下技术方案实现的，包括以下具体歩骤：
第一歩，选取地面沉降监测断面，在断面位置开挖沟槽，用于埋设PVC导管。 断面的选取可以根据实际工程监测方案决定。
第二歩，在已经开挖的沟槽两端开挖工作坑，分别用作水平测斜仪在PVC导 管内滑动的起始端和结束端，工作坑开挖深度应大于埋设导管的沟槽的深度以保 证测斜仪能够顺利进出PVC导管。对基坑开挖引起的地面沉降监测而言，可仅开 挖一个工作坑，另一工作坑可直接利用基坑内部的开挖空间。
第三步，在沟槽底部浇筑砂浆垫层，然后在垫层上安装并固定PVC导管，PVC 导管两端伸入工作坑内5cm以上。
第四歩，在安装固定后的PVC导管周围回填细砂，回填至高出PVC导管顶面 10cm以上，经压实后在细砂层上浇筑素混凝土，素混凝土顶面标高与地面平齐。为保护埋设的PVC导管不被施工机械或车辆压坏，在已浇筑的素混凝土上再加盖 一层钢盖板。
第五步，在已经埋设的PVC导管内放入水平测斜仪，使测斜仪的两对滚轮分 别卡在导管内壁的竖向导槽内，采用水平测斜仪测试方法进行连续测试读数。
第六步，将通过以上方法测得的沉降散点数据进行曲线拟合，即可得到地下 空间开挖引起的地面沉降曲线，完成地下空间开挖引起的地面沉降的测试。
所述的沟槽，保证埋设的PVC导管不受地面交通荷载的影响而变形或损坏。 沟槽的总长度可根据地下空间开挖引起的地面沉降范围经验估算确定。对基坑开 挖施工而言，根据软土地区的基坑工程实践经验， 一般可取总长度为基坑开挖深 度的2〜4倍。
所述的工作坑，开挖深度大于埋设导管的沟槽深度10cm以上，边长宜在60 cm以上，可方便水平测斜仪的放入和取出，为现场监测人员的操作提供工作空 间。
所述的PVC导管，导管内壁有十字型的两对凹形导槽。在安装PVC导管时应 注意避管子的纵向扭转，在管节连接时必须将不同管节的滑槽严格对准，以免导 槽不畅通，固定导管时应使导管的一对凹槽保持竖直。
所述的砂浆垫层，可提供PVC导管安装和固定的平台，为PVC导管提供了第 一层保护。
所述的细砂，可以部分承担并分散地面施工机械和车辆的荷载，为PVC导管 提供了第二层保护。
所述的素混凝土，可利用混凝土自身的强度和刚度分担地面施工机械和车辆 的荷载，为PVC导管提供了第三层保护。
所述的钢盖板，可利用钢板自身的强度和刚度直接承受地面施工机械和车辆 的荷载，为PVC导管提供了第四层保护。
所述的水平测斜仪测试方法，是在已经埋设的PVC导管内放入水平测斜仪 后，用带有刻度的电缆将测斜仪从PVC导管的端点A开始，水平方向沿导管全长 每隔一定间距测读一次，直至端点B结束。每次测读时，应缓慢拉伸电缆线，待 测斜仪位置稳定后进行读数。第一次测量完毕后将测斜仪的测头旋转180° ，重先放入导管竖向导槽，在第一次测量的相同位置重复进行第二次测读，以减小一 次读数的误差。
本发明采用的装置结构简单、安装方便、操作简单，设备坚固可靠，应用于 地下空间开挖的地面沉降监测分析，经工程实践验证，取得了显著的效果。 附图说明
图1为本发明实施的装置埋设及测试剖面图
图2为本发明实施的装置埋设及测试平面图
图3为本发明的实施例中监测得到的地面沉降曲线
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案 为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护 范围不限于下述的实施例。
实施例：
工程实例为上海市某综合改造工程的深基坑工程。场地周边有重要道路，交 通繁忙，且有地下管线分布，新建临时工程措施己将施工区域和管线、道路有效 隔离。本工程基坑工程分为A、 B、 C和D共4个施工区，围护结构采用800mm厚、 28m深地下连续墙，采用坑内三道水平钢筋混凝土支撑，基坑丌挖方式为常规顺 作施工，基坑开挖深度13.5m，基坑总延长1 200m，属一级基坑，基坑变形控制 标准严格。
本工程基坑外地面沉降采用如图1和图2所示的测试方法。本实施例包括： 沟槽l、工作坑2、砂浆垫层3、 PVC导管4、细砂5、素混凝土6、钢盖板7和 水平测斜仪8。具体测试方法及歩骤如下：
1) 在施工场地地面翻浇前，自坑边至两侧防汛墙间选取地面沉降监测断面， 在断面位置开挖深40cm、宽30cm、长20m的沟槽l。
2) 在已经开挖的沟槽远离基坑的端头处开挖长70cm、宽70cm、深60cm的 工作坑2，方便将测斜仪放入和取出。沟槽另一端因位于基坑边，则直接利用基 坑的开挖空间作为测斜仪的引出端。
3) 在沟槽底部浇筑5cm厚水泥砂浆垫层3，待砂浆初凝后在垫层上安装并固定直径为70ram的PVC导管4，管长选用2m规格，管段间由外包接头管连接， 保证不同管段间的滑槽位置对准和PVC导管内壁的一对凹槽竖直。
4) 在安装固定后的PVC导管四周回填厚15cm干燥细砂5，经适当压实后在 砂石上浇筑C20素混凝土6，素混凝土顶面标高与地面平齐，然后在素混凝土上 加盖厚2cm的钢盖板7以保护导管。
5) 监测开始时先将水平测斜仪8的电缆从B端牵引至A端与测斜仪连接， 再将水平测斜仪从A端工作坑放入埋设的PVC导管内，必须使测斜仪的两对滚轮 分别卡在导管内壁的竖向导槽内，然后自B端拉伸电缆，水平方向沿导管每隔 0.5m测读一次，直至B端结束。每次测读时应缓慢拉伸电缆线，待测斜仪位置 稳定后进行读数。测量完毕后，将测斜仪的测头旋转180°后插入竖向导槽在相 同水平位置重复以上测量。
6) 现场监测工作完成后转为室内测读数据的整理工作，将测得的地表沉降 散点进行曲线拟合，即可得到坑外地面的沉降曲线。
为验证本实施例的有效性和测试结果的精度，在基坑外相同监测断面位置采 用了沉降测点水平间距为4m的常规方法进行了对比测试，尽管沉降测点均采取 了专门保护措施，但仍有30%的测点受损坏。本实施例中典型断面的实测地面沉 降曲线如图3所示，本实施例实测最大地面沉降为-36. 3mm，距坑边2m;常规测 试方法因测点间距较大，不能合理反映坑外最大地面沉降，同时距坑坑边12m的 测点受损坏，也造成了实测沉降曲线在空间上的不连续。在基坑外地面相同断面 位置本实施例测试结果与常规方法测试结果间的误差均在0. lmm以内，表明本实 施例测试精度满足工程要求。
实际监测过程中采用本发明方法的各断面地面沉降监测工作均未受开挖施 工机械操作和地面交通的影响，导管均未受损坏，保证了测试数据的成活率，具 有较高的测试精度和较强的适用性。
Claims (8)
1、一种地下空间开挖引起的地面沉降测试方法，其特征在于，包括以下步骤： 第一步，选取地面沉降监测断面，在断面位置开挖沟槽，用于埋设PVC导管； 第二步，在已经开挖的沟槽两端开挖工作坑，分别用作水平测斜仪在PVC导管内滑动的起始端和结束端，工作坑开挖深度大于埋设PVC导管的沟槽的深度； 第三步，在沟槽底部浇筑砂浆垫层，然后在垫层上安装并固定PVC导管； 第四步，在安装固定后的PVC导管周围回填细砂，经压实后在细砂层上浇筑素混凝土，素混凝土顶面标高与地面平齐，在已浇筑的素混凝土上再加盖一层钢盖板； 第五步，在已经埋设的PVC导管内放入水平测斜仪，使测斜仪的两对滚轮分别卡在导管内壁的竖向导槽内，采用水平测斜仪测试方法进行连续测试读数； 第六步，将通过以上方法测得的沉降散点数据进行曲线拟合，即得到地下空间开挖引起的地面沉降曲线，完成地下空间开挖引起的地面沉降的测试。
2、 权利要求1所述的地下空间开挖引起的地面沉降测试方法，其特征是， 第二步中，对基坑开挖引起的地面沉降监测而言，仅开挖一个工作坑，另一工作 坑直接利用基坑内部的开挖空间。
3、 权利要求1所述的地下空间开挖引起的地面沉降测试方法，其特征是， 第三步中，PVC导管两端伸入工作坑内5cm以上。
4、 权利要求1所述的地下空间开挖引起的地面沉降测试方法，其特征是， 第四步中，回填细砂至高出PVC导管顶面10cm以上。
5、 权利要求1所述的地下空间开挖引起的地面沉降测试方法，其特征是， 所述的沟槽，总长度为基坑开挖深度的2〜4倍。
6、 权利要求1所述的地下空间开挖引起的地面沉降测试方法，其特征是， 所述的工作坑，开挖深度大于埋设导管的沟槽深度lOcm以上，边长宜在60cm以 上。
7、 权利要求1所述的地下空间开挖引起的地面沉降测试方法，其特征是， 所述的PVC导管，其内壁有十字型的两对凹形导槽，固定导管时使导管的一对凹 槽保持竖直。
8、 权利要求1所述的地下空间开挖引起的地面沉降测试方法，其特征是， 所述的水平测斜仪测试方法，是在已经埋设的PVC导管内放入水平测斜仪后，用 带有刻度的电缆将测斜仪从PVC导管的端点A开始，水平方向沿导管全长每隔一 定间距测读一次，直至端点B结束，每次测读时，缓慢拉伸电缆线，待测斜仪位 置稳定后进行读数，第一次测量完毕后将测斜仪的测头旋转180° ，重先放入导 管竖向导槽，在第一次测量的相同位置重复进行第二次测读，以减小一次读数的 误差。
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| CN102261518A (zh) * | 2010-05-24 | 2011-11-30 | 中国石油天然气集团公司 | 在役油气管道遭遇采空区塌陷破坏复位施工方法 |
| CN102261518B (zh) * | 2010-05-24 | 2014-01-22 | 中国石油天然气集团公司 | 在役油气管道遭遇采空区塌陷破坏复位施工方法 |
| CN103046523A (zh) * | 2012-12-25 | 2013-04-17 | 北京爱地地质勘察基础工程公司 | 一种基坑及边坡支护水平变形监测方法 |
| CN103046523B (zh) * | 2012-12-25 | 2014-09-24 | 北京爱地地质勘察基础工程公司 | 一种基坑及边坡支护水平变形监测方法 |
| CN103422485A (zh) * | 2013-08-19 | 2013-12-04 | 中北大学 | 沿水平方向测量沉降变形的角度可调转化器 |
| CN103422485B (zh) * | 2013-08-19 | 2015-03-25 | 中北大学 | 沿水平方向测量沉降变形的角度可调转化器 |
| CN103422487B (zh) * | 2013-08-19 | 2015-03-25 | 中北大学 | 利用测斜仪通过角度可调转化器测量沉降变形的方法 |
| CN103575198A (zh) * | 2013-09-06 | 2014-02-12 | 南京大学 | 一种地面变形气囊模拟方法 |
| CN103575198B (zh) * | 2013-09-06 | 2016-02-10 | 南京大学 | 一种地面变形气囊模拟方法 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
| C06 | Publication | ||
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20081210 |
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) |