CN103981906B - 预设测点式基坑支护变形测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预设测点式基坑支护变形测量方法，包括以下步骤：A、在基坑支护构件上间隔设置作为预设测点的测钉，基坑周边荷载分布和岩土条件越复杂，所述测钉的间距越小，反之则大；B、基坑支护构件上测钉位置轴线坐标与竣工轴线坐标保持有相同的施工误差，施工完毕对构件进行测量复核，利用测量误差修正竣工测量值，并将其作为基坑土方开挖之前各个测点的初始值；C、每个测点在土方开挖后，测点位置处的测钉暴露在基坑空间内，对其进行直接测量，总结测点变化情况，得出作用在支护构件上荷载的作用方向，进而取得应对的设计改良措施。本发明在基坑内进行相关测量，避免了基坑周边不通视的影响。

Description

预设测点式基坑支护变形测量方法

技术领域：

本发明涉及一种建筑业基坑支护变形监测技术，特别是涉及一种预设测点式基坑支护变形测量方法。

背景技术：

相同的基坑支护结构位于不同的岩土和周边环境等条件内，组成支护结构的构件（垂向的桩或柱、冠梁、腰梁等）抗压性能优于抗弯性能，由于其刚度远低于连续墙，加上基坑开挖过程各层土体的抗剪强度和主动土压力发生显著变化，这些变化目前尚难以测量。经过大量基坑工程监测后发现支护结构的构件在承担主动土压力时不同部位具有不相同的变形性，表现为变形的方向性和量值等两个方面的差异。传统的支护结构的变形监测方法不能对支护结构的变形方向性进行判识，例如测量到支护结构存在整体变形，整体变形的方向给不出结果，测量到基坑支护结构局部变形，同样给不出局部变形的方向性。结果只能对基坑总变形概括测量，继而不能标明坡肩土体移动的方向和平面角度。

在基坑监测过程中，由于受到基坑周边建筑物密集分布的影响，适宜观测设定测点变形的视线被各种物体直接阻挡，通视的观测线路不通视，直接观测测点变形值异常困难。因此为了掌握基坑支护结构的变化，传统的测量多为间接方法，例如：深层测斜法、应力计或应变计法、土压力盒法。第一，这些方法局限性大——间接测量、信号转换等，均影响变形的时效性，也就是说变形应该及时掌握、及时控制，才能防止继续发展和失稳。第二，间接测量方法存在造价昂贵、安装工艺复杂、维护设施多等缺陷，安装难度大原因必须采用专业技术和施工相互配套才能完成。第三，基坑周边设基准点受到第一条影响外，尚且由于基坑周边建筑林立（建筑物建成年代不同，稳定沉降期没有达到时间不同）、活荷载等影响基准点的稳定性，使得测量必然相应的误差。

一般情况下，传统的测量变形的测量测点在支护结构的顶部设置，测点下面的变形和应力采用应力计或应变计或深层水平位移等方法测量。顶部测点只是对支护结构顶部变形进行测量，不能对整个支护深度范围内的任意垂直深度处水平变形进行量测。但是垂向不同深度的变形量是支护工程测量的主要数据，因为随着基坑深度的增加，一方面支护结构的垂向刚度会随着周边作用增加发生减少的现象——支护结构中部出现中鼓，且每个工况条件并不相同——周边荷载分布和传递方式、岩土条件变化、施工环境的变化，均引起支护结构的变形，结构的变形会导致坡肩土体变形，这些连锁反应隐蔽性强，往往在没有观测到的条件下，支护结构就发生垮塌。所以顶部测点并不能代替下面测点变形测量。另一方面，下部采用其它元件测量，其结果与顶部测点不是相同的系统的测量数据，增加变形评判的难度。

顶部布置测点和顶部以下采用元件的测量方法造价高，因为元件属于一次性埋设，没有重复利用的几率，例如土压力盒、钢筋应力计均是在土中或混凝土中埋设，支护结构功能完成后无法取出来。这些元件价格非常昂贵，属于一次性使用，不满足重复利用的要求。另外元件的安装环节比较多，需要施工方和监测方联手以及采用多种工艺措施进行，大部分情况施工方的焊接、安装、保护等技术和意识相对薄弱，常常不能按照既定要求完成工作。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种新颖独创、变形监控精确、容易实施且成本较低的预设测点式基坑支护变形测量方法。

本发明的技术方案是：一种预设测点式基坑支护变形测量方法，包括以下步骤：

A、预设测点的设置：在基坑支护构件的顶部、不同深度处以及间隔一定距离的位置处分别设置作为预设测点的测钉，所述测钉垂向和水平向的间距与基坑周边荷载分布和岩土条件的复杂程度相关，所述荷载分布和岩土条件越复杂，所述测钉的间距越小，反之则大；

B、预设测点的初始值确定：基坑支护构件上测钉位置轴线坐标与竣工轴线坐标保持有相同的施工误差，由于施工误差属于可测量误差，构件中钢筋笼等结构在未受到作用之前，其和其上的测钉不会发生位移，施工完毕对构件进行测量复核，可确定数值或误差的大小，利用测量误差修正竣工测量值，并将其作为基坑土方开挖之前各个测点的初始值；

C、预设测点的变化量监测：基坑支护工程一般采用将深度分段进行土方开挖，开挖到构件上的预设测点时，清理周边的覆盖测钉的泥土等，使之保持可观测状态，通过常规测量方法对其进行直接观测测量，确定在一定工况条件测点坐标值的变化，对相同深度的测点建立该深度上平面坐标，据此得出每个测点的坐标随着工况的变化的变化图，从图中可计算出测点随时间增加的变形量和变形矢量方向，对构件上的每个测点按照上述方法开挖和清理以及测量等循环进行，直至基坑深度范围内所有的测点均采用直接测量方式为止，总结测点变化情况，得出作用在支护构件上荷载的作用方向，进而取得应对的设计改良措施。

在所述测钉的顶部预留结构上安装小型棱镜或常规的贴片，使之有利于在狭小的空间内观测测点位移变化情况。所述基坑支护构件包括钢管桩、钢板桩、混凝土桩、冠梁或腰梁，其中，钢管桩和钢板桩在沉入土层之前，在其桩身上分段按照一定间距焊制测量的测钉；混凝土桩在灌注之前，在其钢筋笼上焊制测量的测钉；冠梁或腰梁在安装或灌注成型之前，在其钢筋笼上焊制测量的测钉。

所述测钉的位置选择在有利于反映基坑支护结构变形大等处或支护结构内力集中分布的部位，所述测钉的结构和尺寸应满足施工过程不被破坏或变形以及土方开挖后能够显示。步骤C中所述常规测量方法包括前视法、后视法、或全站仪测量法，采用全站仪的扫描功能，可以连续得出测点位移变化，起到准确预报的效应。将步骤C中相同深度的测点根据其变形量和变形的矢量方向进行归类，使具有近似的结果归为相同类，能够得出支护工程结构中各个工况下的变形范围，进而确定作用力的方向。

本发明的有益效果是：

1、本发明能够在基坑外围或基坑内连续监测基坑支护结构的变形情况，选择适宜的观测仪器设备即可完成在关键工况条件下的连续测量工作。

2、本发明能够将变形测点移动到基坑内观测，由于基坑内是开放的空间，在建筑基础施工完成之前没有阻碍通视的构筑物，同时也是支护结构处于功能发挥的极值状态——支护结构受力变形最大的时段，在基坑内进行相关测量，避免了基坑周边不通视的影响。

3、本发明实现了直接和及时地对支护结构的变形观测，避免了传统方法的间接测量的缺陷，间接测量方法多是根据测量数据推算出支护结构的变形量，在实际操作过程中由于间接测量中存在多个环节，每个环节均有误差，另外所有的计算过程也存在计算理论的误差，而采用预设点法完全可以减少上述误差，其误差只受到测量仪器的精度和单一因素的影响，属于单因素误差，因此可以选择不同精度的测量仪器予以控制，可操作性强。

4、本发明能够对每个工况下测点坐标随时间变化值记录下来，根据测量数据的变化规律，确定支护结构不同工况条件下变形方向，为设计提供准确作用力方向，进而设计可以据此提出控制变形的措施，与传统测量方法比较，增加了测量工作提供的信息量，即增加了变形的矢量方向和连续观测数据。

5、本发明能够对支护结构的沉降变形进行持续观测，并确定导致沉降的诱因，从中找出解决支护结构沉降的措施。

6、本发明通过工况在不同时间段内对预设测点的测量结果，就可以判读预设测点在任意平面上变形矢量方向，进而准确判定支护结构的受力作用的方向，下个工况开工前，根据情况确定基坑支护结构加固的方向和位置。

7、本发明预设测点安装可以在施工前制作，在施工过程中通过控制构件坐标位置以及施工后坐标位置校对等环节，确定测点的初始值。随后的各个工况施工根据测量结果与初始值比较，就能得出支护结构的某个平面的变形数量和矢量方向，因此测量的速度快且不受环境通视与否条件的制约，充分利用现有测量仪器的功能特性，就可准确完成基坑变形监测工作。预设测点法中的测量工作属于普通测量方法，一般工程技术人员均能完成，数据处理工作简单，变形情况采用绘图方式展示，容易为工程管理和隐性失稳的发现提供直接的依据。

8、本发明能够替代深层测斜、支护结构内部的钢筋应力计或应变计、甚至是锚索应力计，实际在20～26m的深基坑工程中应用，节约资金60～70％，人工成本节约40～50％，综合工程监测价格比传统的监测方法节约40～50％。

9、本发明新颖独创、变形监控精确、容易实施且成本较低，其适用范围广，能够全天候对深大基坑进行24小时，不间断测量，尤其是对于基坑周边有重要建筑物和控制变形严格的构筑物时，可实现在基坑内侧连续观测，易于推广实施，具有良好的经济效益。

附图说明：

图1为预设测点式基坑支护变形测量方法的预设测点分布图；

图2为预设测点式基坑支护变形测量方法的预设测点正立面图。

具体实施方式：

实施例：参见图1和图2，1-测钉，2-钢筋笼，3-混凝土保护层，4-混凝土桩，5-基坑底面。

预设测点式基坑支护变形测量方法，包括以下步骤：

A、预设测点的设置：在基坑支护构件的顶部、不同深度处以及间隔一定距离的位置处分别设置作为预设测点的测钉1，测钉1垂向和水平向的间距与基坑周边荷载分布和岩土条件的复杂程度相关，荷载分布和岩土条件越复杂，测钉1的间距越小，反之则大；

B、预设测点的初始值确定：基坑支护构件上测钉1位置轴线坐标与竣工轴线坐标保持有相同的施工误差，由于施工误差属于可测量误差，构件中钢筋笼2等结构在未受到作用之前，其和其上的测钉1不会发生位移，施工完毕对构件进行测量复核，可确定数值或误差的大小，利用测量误差修正竣工测量值，并将其作为基坑土方开挖之前各个测点的初始值；

C、预设测点的变化量监测：基坑支护工程一般采用将深度分段进行土方开挖，开挖到构件上的预设测点时，清理周边的覆盖测钉1的泥土等，使之保持可观测状态，通过常规测量方法对其进行直接观测测量，确定在一定工况条件测点坐标值的变化，对相同深度的测点建立该深度上平面坐标，据此得出每个测点的坐标随着工况的变化的变化图，从图中可计算出测点随时间增加的变形量和变形矢量方向，对构件上的每个测点按照上述方法开挖和清理以及测量等循环进行，直至基坑深度范围内所有的测点均采用直接测量方式为止，总结测点变化情况，得出作用在支护构件上荷载的作用方向，进而取得应对的设计改良措施。

对于特殊基坑，可以在测钉1的顶部预留结构上安装小型棱镜或常规的贴片，使之有利于在狭小的空间内观测测点位移变化情况。

基坑支护构件包括钢管桩、钢板桩、混凝土桩4、冠梁或腰梁，其中，钢管桩和钢板桩在沉入土层之前，在其桩身上分段按照一定间距焊制测量的测钉1；混凝土桩4在灌注之前，在其钢筋笼2上焊制测量的测钉1；冠梁或腰梁在安装或灌注成型之前，在其钢筋笼2上焊制测量的测钉1。

测钉1的位置选择在有利于反映基坑支护结构变形大等处或支护结构内力集中分布的部位，测钉1的结构和尺寸应满足施工过程不被破坏或变形以及土方开挖后能够显示。

步骤C中所述常规测量方法包括前视法、后视法、或全站仪测量法，采用全站仪的扫描功能，可以连续得出测点位移变化，起到准确预报的效应。

将步骤C中相同深度的测点根据其变形量和变形的矢量方向进行归类，使具有近似的结果归为相同类，能够得出支护工程结构中各个工况下的变形范围，进而确定作用力的方向。

Claims (6)

1.一种预设测点式基坑支护变形测量方法，包括以下步骤：

A、预设测点的设置：在基坑支护构件的顶部、不同深度处以及间隔一定距离的位置处分别设置作为预设测点的测钉，所述测钉垂向和水平向的间距与基坑周边荷载分布和岩土条件的复杂程度相关，所述荷载分布和岩土条件越复杂，所述测钉的间距越小，反之则大；

B、预设测点的初始值确定：基坑支护构件上测钉位置轴线坐标与竣工轴线坐标保持有相同的施工误差，由于施工误差属于可测量误差，构件中钢筋笼结构在未受到作用之前，其和其上的测钉不会发生位移，施工完毕对构件进行测量复核，可确定数值或误差的大小，利用测量误差修正竣工测量值，并将其作为基坑土方开挖之前各个测点的初始值；

C、预设测点的变化量监测：基坑支护工程采用将深度分段进行土方开挖，开挖到构件上的预设测点时，清理周边的覆盖测钉的泥土，使之保持可观测状态，通过常规测量方法对其进行直接观测测量，确定在一定工况条件测点坐标值的变化，对相同深度的测点建立该深度上平面坐标，据此得出每个测点的坐标随着工况的变化的变化图，从图中可计算出测点随时间增加的变形量和变形矢量方向，对构件上的每个测点按照上述方法开挖和清理以及测量循环进行，直至基坑深度范围内所有的测点均采用直接测量方式为止，总结测点变化情况，得出作用在支护构件上荷载的作用方向，进而取得应对的设计改良措施。

2.根据权利要求1所述的预设测点式基坑支护变形测量方法，其特征是：

在所述测钉的顶部预留结构上安装小型棱镜或常规的贴片，使之有利于在狭小的空间内观测测点位移变化情况。

3.根据权利要求1所述的预设测点式基坑支护变形测量方法，其特征是：

所述基坑支护构件包括钢管桩、钢板桩、混凝土桩、冠梁或腰梁，其中，钢管桩和钢板桩在沉入土层之前，在其桩身上分段按照一定间距焊制测量的测钉；混凝土桩在灌注之前，在其钢筋笼上焊制测量的测钉；冠梁或腰梁在安装或灌注成型之前，在其钢筋笼上焊制测量的测钉。

4.根据权利要求1所述的预设测点式基坑支护变形测量方法，其特征是：所述测钉的位置选择在有利于反映基坑支护结构变形大处或支护结构内力集中分布的部位，所述测钉的结构和尺寸应满足施工过程不被破坏或变形以及土方开挖后能够显示。

5.根据权利要求1所述的预设测点式基坑支护变形测量方法，其特征是：步骤C中所述常规测量方法包括前视法、后视法、或全站仪测量法，采用全站仪的扫描功能，可以连续得出测点位移变化，起到准确预报的效应。

6.根据权利要求1所述的预设测点式基坑支护变形测量方法，其特征是：将步骤C中相同深度的测点根据其变形量和变形的矢量方向进行归类，使具有相同的结果归为相同类，能够得出支护工程结构中各个工况下的变形范围，进而确定作用力的方向。