CN104776840B - 一种便于分层观测的基坑回弹观测标志及观测方法 - Google Patents

一种便于分层观测的基坑回弹观测标志及观测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种便于分层观测的基坑回弹观测标志及观测方法，该观测标志包括底座、设置在底座上的观测杆和观测标，观测标设置在观测杆的顶端；观测杆包括多个依次首尾相连的观测单元，观测单元包括内外相套的连接杆和保护套；在所述观测杆上设置水平微调装置和圆水准器。借助该观测标志，通过利用往返同时观测法进行基坑回弹量的观测和计算，较之传统方法可实现分层观测和时时观测，该观测方法加快了一个基坑回弹点的变形观测速度，节约观测时间和人力物力，同时提高了变形观测的精度，相应地提高了基坑回弹观测量的计算精度，作用明显，效果显著。

Description

一种便于分层观测的基坑回弹观测标志及观测方法
技术领域
本发明涉及一种便于分层观测的基坑回弹观测标志及观测方法，属于建筑工程勘察技术领域。
背景技术
基坑回弹是指建筑基础在基坑开挖后，由于卸除基坑自重而引起的基坑内外影响范围内相对于开挖前的回弹量，也称为基坑底隆起量。地基土回弹量的大小和分布情况，在设计时对地基变形模型的选用及基础强度的设计都具有十分重要的意义。因此，基坑回弹观测，便成为建筑工程勘察中变形监测的一项重要的工作。
目前，基坑回弹观测一般采用布置和埋设回弹测标的方式进行，回弹标志应埋入基坑底面以下20-30cm处，根据开挖深度和地层土质情况，可采用钻孔法或探井法埋设。根据埋设与观测方法，可采用辅助杆压入式、钻杆送入式或直接埋入式标志。回弹标志的埋入可按照《建筑变形测量规范》附录D第D.0.2条规定执行，但《建筑变形测量规范》中的回弹标的埋入和观测都很麻烦，且不能做到分层观测或时时观测。
因此，亟需研究设计一种便于分层观测的基坑回弹观测的标志及观测方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种便于分层观测的基坑回弹观测标志。
本发明还提供一种利用上述便于分层观测的基坑回弹观测标志进行基坑回弹量观测的方法。
本发明的技术方案如下：
一种便于分层观测的基坑回弹观测标志，包括底座、设置在底座上的观测杆和观测标，所述观测标设置在观测杆的顶端；所述观测杆包括多个依次首尾相连的观测单元，所述观测单元包括内外相套的连接杆和保护套；在所述观测杆上设置水平微调装置和圆水准器。本发明基坑回弹观测标志，通过将组合式的观测单元进行拆卸，可以实现基坑开挖时的分层观测和时时观测，通过水平微调装置对观测杆的垂直度进行调整，以提高观测标志观测时的准确度，通过圆水准器来保证每次观测时观测杆的垂直度，来保证基坑回弹量观测时的高程测量精度。
优选的，所述底座为方形钢板，所述方形钢板的长×宽为50cm×50cm，厚度大于等于1.0cm。
优选的，所述连接杆为钢管，所述保护套为钢管。
进一步优选的，所述连接杆为直径20mm的钢管，所述保护套为直径40mm的钢管。
优选的，所述相邻观测单元之间通过螺纹连接。此设计的好处在于，上下相邻观测单元之间通过螺纹连接，即上下连接杆之间螺纹连接以及上下保护套之间螺纹连接。内连接杆和外保护套的端口处分别设置螺纹，上下两个观测单元之间通过钢管两端的螺纹进行连接，螺纹连接方便稳定，简单高效，在进行分层观测时，通过拧下每节观测单元，可实现分层观测，快速有效。
优选的，所述水平微调装置包括圆环和均布设置在圆环上的四个螺栓，所述观测杆穿过圆环，所述螺栓贯穿圆环后一端与观测杆接触。此设计的好处在于，借助圆水准器观察，通过调节四个不同方位的螺栓可以对观测杆的垂直度进行微调，使其在观测高程过程中提高其测量精度。
一种利用本发明便于分层观测的基坑回弹观测标志进行基坑回弹量观测的方法，包括以下步骤，
(1)设观测点：按照现有技术将多个基坑回弹观测标志分别埋入基坑内的基坑回弹观测点，各基坑回弹观测点分别用J1、J2、J3……表示；在基坑外设置水准点和多个观测转点，其中：水准点用BM表示，各观测转点依次用TP1、TP2、TP3……表示；
(2)利用往返同时观测法首次测各观测点的高程：利用往返同时观测法进行测量，将电子水准仪放置在第一观测站，第一观测站位于BM和TP1之间，通过电子水准仪直接读取BM上本站的往测后视读数a1，紧接着读取本站返测的前视读数b7，然后转动电子水准仪读取TP1上往测的前视读书数b1，再读取TP1上返测的后视读数a7，至此完成第一观测站的读数；
将电子水准仪移置在第二观测站，第二观测站位于TP1和TP2之间，通过电子水准仪瞄准TP1上的水准尺后，读取本站往测的后视读数a2和返测的前视读数b6，然后转动电子水准仪瞄准TP2上的水准尺，读取本站往测的前视读数b2和返测的后视读数a6，至此完成第二观测站的读数；
至基坑回弹观测点时，将电子水准仪移置在第三观测站，通过电子水准仪瞄准TP2上的水准尺，读取本站往测的后视读数a3和返测的前视读数b5；然后转动电子水准仪，先读取基坑回弹观测点J1上水准尺的读数，为本站往测的前视读数b3，接着读取基坑回弹观测点J4上水准尺的读数，为本站返测的后视读数a5；此时，不搬动电子水准仪直接读取基坑回弹观测点J3上水准尺的读数，为本站上中间点的前视读数bJ3；
将电子水准仪移置在第四观测站，通过电子水准仪瞄准J1上的水准尺，其读数为本站的后视读数a4，转动电子水准仪读取J4上水准尺的读数，为本站的前视读数b4，而基坑回弹观测点J2和J5上的读数均为中间点的前视读数，分别为bJ2和bJ5，至此整个水准线路的各观测点观测完毕；根据水准点BM的已知高程和观测的各点高差可计算各观测点的首次高程Hi，计算过程如表1所示：
表1
并在同期依照此法连续观测两次后，每个回弹观测点取两次测量高程Hi的平均值为该回弹观测点最终的初始值，记为
(3)开挖基坑：每一个回弹观测点上的首次高程观测完成后，即可进行基坑开挖工作，当开挖至第一观测单元底端时，停止开挖，准备进行第二次观测；
(4)利用往返同时观测法第二次测各观测点的高程，并计算该阶段的回弹量：在第一观测单元的顶端直接旋上观测标，依照步骤(2)中所述的方法，测得各基坑回弹观测点第一观测单元的高程，其观测高程记为则第一期的回弹量为然后拆除第一观测单元，在第二观测单元的顶端旋上观测标，依照步骤(2)中所述的方法，观测本回弹观测点的第二观测单元顶端的初始高程依此方法，将所有回弹观测点上的和观测完毕；
(5)开挖基坑：当基坑开挖至第二观测单元底端时，停止开挖，准备进行第三次观测；
(6)利用往返同时观测法第三次测各观测点的高程，并计算该阶段的回弹量：在第二观测单元的顶端直接旋上观测标，依照步骤(2)中所述的方法，测得各基坑回弹观测点第二观测单元的高程，其观测高程记为则第二期的回弹量为Δh2：然后拆除第二观测单元，在第三观测单元的顶端旋上观测标，依照步骤(2)中所述的方法，观测本回弹观测点的第三观测单元顶端的初始高程依此方法，将所有回弹观测点上的和观测完毕；
(7)计算累积回弹量，并绘制基坑开挖回弹曲线：按照步骤(3)至步骤(6)的顺序进行周期观测，直到基坑开挖完成，观测出所有周期的回弹量，将所有的回弹量求和，即可得出累积回弹量S：
式(Ⅰ)中：Δhi为每观测周期的变形量，i为观测的周期数；
根据各周期的累积回弹量S、观测次数t和开挖土的重量w即可绘出S-t-w的基坑开挖回弹曲线。
优选的，所述电子水准仪选用高精度Dini 03数字水准仪。此设计的好处在于，由于回弹观测的首次观测高程值是以后各次观测用以比较的基础，如首次观测的精度不够或存在误差，不仅无法补测，而且会造成回弹观测工作中的矛盾现象，因此必须提高首次观测的精度，利用高精度的Dini 03数字水准仪，可以保证观测的精度。
优选的，所述步骤(3)中，在基坑开挖过程中避免碰撞回弹观测标志，以确保其稳定。此设计的好处在于，其目的是为了提高基坑回弹观测的精度。
本发明的有益效果在于：
1、本发明基坑回弹观测标志设计结构巧妙，由多个观测单元组成，能够实现分层观测，使用方便，作用明显，效果显著。
2、本发明观测方法利用往返同时观测法，较之传统方法，加快了一个基坑回弹点的变形观测速度，节约观测时间；同时，由于减少安置仪器的次数，减少了变形观测的测量误差，提高了变形观测的精度，从观测数据及观测成果来看，其观测精度高于多测站的闭合水准测量。
3、本发明观测方法在观测过程中，对于同一个观测点，在整个观测过程中，均采用同一个观测标，便于条码水准的放置与整平，进一步提高了观测精度，相应地提高了基坑回弹观测量的计算精度。
4、本发明观测方法可以在任何时段进行高程观测，而求得每周期的基坑回弹变形值，并非只有开挖到每观测单元的底部时才能观测。此方法不受时间和基坑开挖施工所限制，可以根据业主的要求，将观测周期任意缩放，均可观测到每一个观测点的高精度的观测值，从而求得每一个时间段和基坑回弹量。既方便基坑回弹的变形观测，又不影响基坑的正常开挖施工，不仅提高了观测精度，还缩短了高程测量的观测时间，可以节约大量的人力、物力和财力。
附图说明
图1为本发明基坑回弹观测标志的主视图；
图2为图1中A-A方向的剖面图；
图3为本发明基坑回弹观测标志中观测标的结构示意图；
图4为图3中B-B方向的剖视图；
图5为本发明基坑回弹观测方法中观测线路示意图。
其中：1、底座；2、观测杆；3、观测单元；4、观测标；5、保护套；6连接杆；7、水平微调装置；8、圆水准器。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1：
如图1至图3所示，本实施例提供一种便于分层观测的基坑回弹观测标志，包括底座1、设置在底座1上的观测杆2和观测标4，观测标4设置在观测杆2的顶端；观测杆2包括五个依次首尾相连的观测单元3，观测单元3包括内外相套的连接杆6和保护套5；在所述观测杆2上设置水平微调装置7和圆水准器8。根据实际观测的不同要求，观测杆可选用包含不同数量观测单元的观测杆。
其中，观测标4是独立的部件，可安装在每一节观测单元3的顶端，观测标4如图3所示，外形为一螺栓柱，其顶端为一圆球。
底座1为一方形钢板，该方形钢板的长×宽为50cm×50cm，厚度为2.0cm。每一节的观测单元3中的内连接杆6和外保护套5均为钢管，其中，内连接杆6为直径20mm的钢管，外保护套5为直径40mm的钢管。每一节观测单元都是通过螺纹连接的，可以进行随意的拆卸和安装，底座和最下面的观测单元必须焊接牢固。
水平微调装置和圆水准器套设在观测杆上，可根据需要安装在观测杆上。其中，水平微调装置包括一圆环和均布设置在圆环上的四个螺栓，观测杆穿过圆环，螺栓贯穿圆环后其末端顶在保护套外表面，通过调节不同位置处的螺栓，并借助圆水准器观察来调整观测杆的垂直度，进而提高观测精度。
使用该回弹观测标志进行观测时，先要将该回弹标志埋入基坑内的观测点上，采用辅助杆压入式将该回弹标志埋入基坑底面以下20-30cm，在每次观测之前，要在观测杆的顶端旋上观测标，并通过水平微调装置和圆水准器来调节观测杆的垂直度，然后方可进行观测。在基坑开挖过程中，尽量不要碰触到观测标志，注意在开挖至观测标志附近时，一定要小心开挖(最好用人工开挖)，严禁碰撞观测标志，以免造成后续观测精度的降低，随着基坑的开挖深度，连接杆与保护套亦相应降低。使连接杆与保护套的顶面始终高出开挖层的表面10cm-20cm。
实施例2：
一种利用实施例1所述的便于分层观测的基坑回弹观测标志进行基坑回弹量观测的方法，包括以下步骤，
(1)设观测点：按照现有技术将五个基坑回弹观测标志分别埋入基坑内的基坑回弹观测点，各基坑回弹观测点分别用J1、J2、J3、J4、J5表示；(基坑回弹观测点的数量与点位布设形式，可按照《建筑变形测量规范》(JGJ 8-2007)5.3.2要求)在基坑外设置水准点和两个观测转点，其中：水准点用BM表示，各观测转点依次用TP1、TP2表示；其观测点的设置位置和观测路线如图5所示。
(2)利用往返同时观测法首次测各观测点的高程：利用往返同时观测法进行测量，将电子水准仪放置在第一观测站，第一观测站位于BM和TP1之间，且按照《建筑变形测量规范》(JGJ 8-2007)5.3.2要求前后视距之差不超过1.0m，通过电子水准仪直接读取BM上本站的往测后视读数a1，紧接着读取本站返测的前视读数b7，然后转动电子水准仪读取TP1上往测的前视读书数b1，再读取TP1上返测的后视读数a7，至此完成第一观测站的读数；
将电子水准仪移置在第二观测站，第二观测站位于TP1和TP2之间，且按照《建筑变形测量规范》(JGJ 8-2007)5.3.2要求前后视距之差不超过1.0m，通过电子水准仪瞄准TP1上的水准尺后，读取本站往测的后视读数a2和返测的前视读数b6，然后转动电子水准仪瞄准TP2上的水准尺，读取本站往测的前视读数b2和返测的后视读数a6，至此完成第二观测站的读数；
至基坑回弹观测点后，将电子水准仪移置在第三观测站，通过电子水准仪瞄准TP2上的水准尺，读取本站往测的后视读数a3和返测的前视读数b5；然后转动电子水准仪，先读取基坑回弹观测点J1上水准尺的读数，为本站往测的前视读数b3，接着读取基坑回弹观测点J4上水准尺的读数，为本站返测的后视读数a5；此时，不搬动电子水准仪直接读取基坑回弹观测点J3上水准尺的读数，为本站上中间点的前视读数bJ3，基坑回弹观测点J3为本站的一中间点，在水准测量过程中，中间点只有前视读数，而没有后视读数。
将电子水准仪移置在第四观测站，通过电子水准仪瞄准J1上的水准尺，其读数为本站的后视读数a4，转动电子水准仪读取J4上水准尺的读数，为本站的前视读数b4，而基坑回弹观测点J2和J5上的读数均为中间点的前视读数，分别为bJ2和bJ5，基坑回弹观测点J2和J5为本站的两个中间点，在水准测量过程中，中间点只有前视读数，而没有后视读数。
至此整个水准线路的各观测点观测完毕；根据水准点BM的已知高程和观测的各点高差可计算各观测点的首次高程Hi，计算过程如表1所示：
表1
并在同期依照此法连续观测两次后，每个回弹观测点取两次测量高程Hi的平均值为该回弹观测点最终的初始值，记为
由于回弹观测的首次观测高程值是以后各次观测用以比较的基础，如首次观测的精度不够或存在误差，不仅无法补测，而且会造成回弹观测工作中的矛盾现象，因此必须提高首次观测的精度，故采用同期连续观测两次取平均值为最终回弹观测点初始值的做法，以期提高观测精度。
(3)开挖基坑：每一个回弹观测点上的首次高程观测完成后，即可进行基坑开挖工作，当开挖至第一观测单元底端时，停止开挖，准备进行第二次观测；
(4)利用往返同时观测法第二次测各观测点的高程，并计算该阶段的回弹量：在第一观测单元的顶端直接旋上观测标，依照步骤(2)中所述的方法，测得各基坑回弹观测点第一观测单元的高程，其观测高程记为则第一期的回弹量为然后拆除第一观测单元，在第二观测单元的顶端旋上观测标，依照步骤(2)中所述的方法，观测本回弹观测点的第二观测单元顶端的初始高程依此方法，将所有回弹观测点上的和观测完毕；
(5)开挖基坑：当基坑开挖至第二观测单元底端时，停止开挖，准备进行第三次观测；
(6)利用往返同时观测法第三次测各观测点的高程，并计算该阶段的回弹量：在第二观测单元的顶端直接旋上观测标，依照步骤(2)中所述的方法，测得各基坑回弹观测点第二观测单元的高程，其观测高程记为则第二期的回弹量为Δh2：然后拆除第二观测单元，在第三观测单元的顶端旋上观测标，依照步骤(2)中所述的方法，观测本回弹观测点的第三观测单元顶端的初始高程依此方法，将所有回弹观测点上的和观测完毕；
另外，在观测过程中，为了进一步提高观测精度、便于条码水准的放置与整平。在每次观测时，在观测点上均要安装一个观测标，如图3所示。对于同一个观测点，在整个观测过程中，均要采用同一个观测标。
(7)计算累积回弹量，并绘制基坑开挖回弹曲线：按照步骤(3)至步骤(6)的顺序进行周期观测，直到基坑开挖完成，观测出所有周期的回弹量，将所有的回弹量求和，即可得出累积回弹量S：
式(Ⅰ)中：Δhi为每观测周期的变形量，i为观测的周期数；
根据各周期的累积回弹量S、观测次数t和开挖土的重量w(或开挖的深度)即可绘出S-t-w的基坑开挖回弹曲线。
在基坑回弹量的实际测量过程中，根据实际的测量需求，可以在基坑开挖到任何一个时间点时进行回弹量的测量，而不必拘泥于开挖到每一观测单元时进行的分层观测，实现了基坑开挖过程中的时时观测，不同于传统的观测方法，在一定程度上提高了观测的效率，同时也提高了回弹量的测量精度。

Claims (8)

1.一种利用便于分层观测的基坑回弹观测标志进行基坑回弹量观测的方法，所述基坑回弹观测标志包括底座、设置在底座上的观测杆和观测标，所述观测标设置在观测杆的顶端；所述观测杆包括多个依次首尾相连的观测单元，所述观测单元包括内外相套的连接杆和保护套；在所述观测杆上设置水平微调装置和圆水准器，其特征在于，该方法包括以下步骤，
(1)设观测点：按照现有技术将多个基坑回弹观测标志分别埋入基坑内的基坑回弹观测点，各基坑回弹观测点分别用J1、J2、J3……表示；在基坑外设置水准点和多个观测转点，其中：水准点用BM表示，各观测转点依次用TP1、TP2、TP3……表示；
(2)利用往返同时观测法首次测各观测点的高程：利用往返同时观测法进行测量，将电子水准仪放置在第一观测站，第一观测站位于BM和TP1之间，通过电子水准仪直接读取BM上本站的往测后视读数a1，紧接着读取本站返测的前视读数b7，然后转动电子水准仪读取TP1上往测的前视读数b1，再读取TP1上返测的后视读数a7，至此完成第一观测站的读数；
将电子水准仪移置在第二观测站，第二观测站位于TP1和TP2之间，通过电子水准仪瞄准TP1上的水准尺后，读取本站往测的后视读数a2和返测的前视读数b6，然后转动电子水准仪瞄准TP2上的水准尺，读取本站往测的前视读数b2和返测的后视读数a6，至此完成第二观测站的读数；
至基坑回弹观测点时，将电子水准仪移置在第三观测站，通过电子水准仪瞄准TP2上的水准尺，读取本站往测的后视读数a3和返测的前视读数b5；然后转动电子水准仪，先读取基坑回弹观测点J1上水准尺的读数，为本站往测的前视读数b3，接着读取基坑回弹观测点J4上水准尺的读数，为本站返测的后视读数a5；此时，不搬动电子水准仪直接读取基坑回弹观测点J3上水准尺的读数，为本站上中间点的前视读数bJ3；
将电子水准仪移置在第四观测站，通过电子水准仪瞄准J1上的水准尺，其读数为本站的后视读数a4，转动电子水准仪读取J4上水准尺的读数，为本站的前视读数b4，而基 坑回弹观测点J2和J5上的读数均为中间点的前视读数，分别为bJ2和bJ5，至此整个水准线路的各观测点观测完毕；根据水准点BM的已知高程和观测的各点高差可计算各观测点的首次高程Hi，计算过程如表1所示：
表1
并在同期依照此法连续观测两次后，每个回弹观测点取两次测量高程Hi的平均值为该回弹观测点最终的初始值，记为
(3)开挖基坑：每一个回弹观测点上的首次高程观测完成后，即可进行基坑开挖工作，当开挖至第一观测单元底端时，停止开挖，准备进行第二次观测；
(4)利用往返同时观测法第二次测各观测点的高程，并计算该阶段的回弹量：在第一观测单元的顶端直接旋上观测标，依照步骤(2)中所述的方法，测得各基坑回弹观测 点第一观测单元的高程，其观测高程记为则第一期的回弹量为Δh1：然后拆除第一观测单元，在第二观测单元的顶端旋上观测标，依照步骤(2)中所述的方法，观测本回弹观测点的第二观测单元顶端的初始高程依此方法，将所有回弹观测点上的和(j＝1,2,3…)观测完毕；
(5)开挖基坑：当基坑开挖至第二观测单元底端时，停止开挖，准备进行第三次观测；
(6)利用往返同时观测法第三次测各观测点的高程，并计算该阶段的回弹量：在第二观测单元的顶端直接旋上观测标，依照步骤(2)中所述的方法，测得各基坑回弹观测点第二观测单元的高程，其观测高程记为则第二期的回弹量为Δh2： 然后拆除第二观测单元，在第三观测单元的顶端旋上观测标，依照步骤(2)中所述的方法，观测本回弹观测点的第三观测单元顶端的初始高程依此方法，将所有回弹观测点上的和(j＝1,2,3…)观测完毕；
(7)计算累积回弹量，并绘制基坑开挖回弹曲线：按照步骤(3)至步骤(6)的顺序进行周期观测，直到基坑开挖完成，观测出所有周期的回弹量，将所有的回弹量求和，即可得出累积回弹量S：
式(Ⅰ)中：Δhi为每观测周期的变形量，i为观测的周期数；
根据各周期的累积回弹量S、观测次数t和开挖土的重量w即可绘出S-t-w的基坑开挖回弹曲线。
2.如权利要求1所述的利用便于分层观测的基坑回弹观测标志进行基坑回弹量观测的方法，其特征在于，所述底座为方形钢板，所述方形钢板的长×宽为50cm×50cm，厚度大于等于1.0cm。
3.如权利要求1所述的利用便于分层观测的基坑回弹观测标志进行基坑回弹量观测的方法，其特征在于，所述连接杆为钢管，所述保护套为钢管。
4.如权利要求3所述的利用便于分层观测的基坑回弹观测标志进行基坑回弹量观测的方法，其特征在于，所述连接杆为直径20mm的钢管，所述保护套为直径40mm的钢管。
5.如权利要求1所述的利用便于分层观测的基坑回弹观测标志进行基坑回弹量观测的方法，其特征在于，所述相邻观测单元之间通过螺纹连接。
6.如权利要求1所述的利用便于分层观测的基坑回弹观测标志进行基坑回弹量观测的方法，其特征在于，所述水平微调装置包括圆环和均布设置在圆环上的四个螺栓，所述观测杆穿过圆环，所述螺栓贯穿圆环后一端与观测杆接触。
7.如权利要求1所述的便于分层观测的基坑回弹观测标志进行基坑回弹量观测的方法，其特征在于，所述电子水准仪选用高精度Dini 03数字水准仪。
8.如权利要求1所述的便于分层观测的基坑回弹观测标志进行基坑回弹量观测的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，在基坑开挖过程中避免碰撞回弹观测标志，以确保其稳定。
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