CN114215124A - 以测斜管孔口为基准的深层水平位移确定方法 - Google Patents

以测斜管孔口为基准的深层水平位移确定方法 Download PDF

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CN114215124A CN202111648232.4A CN202111648232A CN114215124A CN 114215124 A CN114215124 A CN 114215124A CN 202111648232 A CN202111648232 A CN 202111648232A CN 114215124 A CN114215124 A CN 114215124A
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Abstract

本发明公开了一种以测斜管孔口为基准的深层水平位移确定方法,建立平面坐标系，安装孔口坐标测量装置；通过全站仪观测各测点孔口初始坐标；通过测斜仪确定各测点不同深度的水平位移增量；以测点测斜管孔口初始坐标为基准，确定各测点不同深度的水平位移量；依据测斜管孔口位移量确定各测点不同深度的修正水平位移量；确定各测点不同深度的单次和累积水平位移变化量。本发明优点在于测斜管孔口坐标测量装置安装方便、原理简明，能准确反应测斜管孔口在基坑开挖过程中不同时间的位置坐标，消除了以测斜管管底为基准时无法修正支护结构各测点不同深度处水平位移量而引起的误差，提高了监测数据的准确性，为评价基坑安全提供了有力支撑。

Description

以测斜管孔口为基准的深层水平位移确定方法
技术领域
本发明涉及深层水平位移监测领域，尤其是涉及以测斜管孔口为基准的深层水平位移确定方法。
背景技术
基坑工程中，支护结构是保证地下结构施工及基坑周边环境安全的重要支挡结构。其中，支护结构深层水平位移能直观反应基坑开挖过程中支护结构在不同工况下的变形状态，是评价基坑安全状态的一项重要指标。支护结构深层水平位移常规监测方法为采用支护结构中预埋的测斜管，以测斜管管底为基准，通过测斜仪向上逐点采集得到不同深度处水平位移增量，逐渐累加确定得出支护结构不同深度位置相对于管底的水平位移量，然后确定不同时间工况下水平位移与初始状态的水平位移之差即为支护结构不同深度处的水平变化量。但是，当基坑支护结构插入深度不足或基坑底部土体抗剪强度不够时，随着坑内逐渐出土卸荷，通常会出现“踢脚”现象，即支护桩（墙）体底部向基坑内移动；相应的测斜管底部随着支护桩向基坑内移动。因为无法确定出坑底的绝对坐标，当出现上述情况时，不能对管底变形值进行修正，造成计算结果失真，进而影响对基坑安全的判断。
发明内容
本发明目的在于提供一种以测斜管孔口为基准的深层水平位移确定方法，能够解决“踢脚”现象导致支护结构不同深度处的水平变化量计算结果失真的问题，使监测成果更加准确反应支护结构变形。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：
本发明所述一种以测斜管孔口为基准的深层水平位移确定方法，包括以下步骤：
S1，建立监测平面坐标系，确定控制点的平面坐标；
S2，在基坑支护结构各测点的测斜管孔口安装孔口坐标测量装置；
S3，选取一个所述控制点安置全站仪，另一个控制点安置棱镜，通过全站仪观测各测点的测斜管孔口初始坐标；
S4，通过固定式测斜仪对各测点进行定时测量，每次测量后，计算各测点不同深度处的水平位移增量；
S5，以各测点测斜管孔口所述初始坐标为基准，计算各测点不同深度处的水平位移量；
S6，同步观测测斜管孔口坐标，每次测量后，计算测斜管孔口位移量和各测点不同深度处的修正水平位移量；
S7，根据所述修正水平位移量，确定各测点不同深度处的单次和累积水平位移变化量。
进一步地，S1步中，所述平面坐标系，以远离基坑影响区外的任一点为原点，以平行于基坑长边为Y轴，以平行与基坑短边为X轴，建立平面坐标系；
所述控制点，为基坑影响区外的任意点，且不少于3个；通过多测回观测确定控制点在平面坐标系中的平面坐标。
进一步地，S2步中，所述孔口坐标测量装置包括棱镜、基座和调平装置。
进一步地，S4步中，各测点不同深度处的所述水平位移增量的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，其中，
Figure 938606DEST_PATH_IMAGE002
代表第
Figure DEST_PATH_IMAGE003
段水平位移增量，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
代表支护结构不同深度值，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
代表测斜仪测杆长度，
Figure 997304DEST_PATH_IMAGE008
代表第
Figure DEST_PATH_IMAGE009
段测斜管轴线与铅垂线的夹角。
进一步地，S5步中，各测点不同深度处的所述水平位移量的计算公式为：
Figure 484524DEST_PATH_IMAGE010
，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
代表以测斜管孔口所述初始坐标为基准的第
Figure 924995DEST_PATH_IMAGE012
段水平位移量，
Figure 934408DEST_PATH_IMAGE014
代表支护结构不同深度值。
进一步地，S6步中，所述测斜管孔口位移量的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE015
，其中，
Figure 293452DEST_PATH_IMAGE016
为第
Figure DEST_PATH_IMAGE017
次观测测斜管孔口位移量，
Figure 882565DEST_PATH_IMAGE018
为观测次数；
Figure DEST_PATH_IMAGE019
代表第
Figure 708701DEST_PATH_IMAGE020
次观测测斜管孔口坐标；
Figure DEST_PATH_IMAGE021
代表测斜管孔口所述初始坐标；
各测点不同深度处的所述修正水平位移量的计算公式为：
Figure 357857DEST_PATH_IMAGE022
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE023
代表以测斜管孔口初始坐标为基准的第
Figure DEST_PATH_IMAGE025
段的所述修正水平位移量。
进一步地，S7步中，各测点不同深度处的所述单次水平位移变化量计算公式为：
Figure 469776DEST_PATH_IMAGE026
；
各测点不同深度处的所述累积水平位移变化量计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE027
；
其中，
Figure 613312DEST_PATH_IMAGE028
为所述单次水平位移变化量，
Figure DEST_PATH_IMAGE029
为测点第
Figure DEST_PATH_IMAGE031
次观测后所述修正水平位移量，
Figure 215326DEST_PATH_IMAGE032
为测点第
Figure DEST_PATH_IMAGE033
次观测后修正水平位移量，
Figure 35384DEST_PATH_IMAGE034
为测点第1次观测后修正水平位移量。
本发明优点在于测斜管孔口坐标测量装置安装方便、确定方法原理简明，能准确反应测斜管孔口在基坑开挖过程中不同时间的位置坐标，消除了以测斜管管底为基准时无法修正支护结构各测点不同深度处的水平位移量而引起的误差，提高了监测数据的准确性，真实反应了支护结构深层水平位移变化量，为评价基坑安全性提供了有力支撑。本发明所述方法操作方便、计算简单，监测成果更加准确的反应了支护结构变形。
附图说明
图1是本发明所述方法的流程图。
图2是本发明所述方法的平面坐标系示意图。
图3是本发明所述方法的孔口坐标测量装置示意图。
图4是本发明所述方法的测斜管孔口初始坐标测量示意图。
图5是以测斜管孔底为基准绘制的基坑支护结构的变形曲线图。
图6是以测斜管孔口为基准绘制的基坑支护结构的变形曲线图。
图7是本发明所述方法的绘制的基坑支护结构的变形曲线图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明所述以测斜管孔口为基准的深层水平位移确定方法，包括以下步骤：
S1，建立监测平面坐标系，确定控制点的平面坐标；
如图2所示，以远离基坑1影响区外的任一点为原点，以平行于基坑长边为Y轴，以平行与基坑短边为X轴，建立平面坐标系；并在基坑1影响区外选取任意不少于三个控制点2，通过多测回观测确定控制点2在平面坐标系中的平面坐标。本实施例中在基坑影响区外选取了四个控制点2。
S2，在基坑1支护结构3各测点的测斜管7孔口安装孔口坐标测量装置4；如图3所示，孔口坐标测量装置包括棱镜4-1、基座4-2和调平装置4-3。
S3，如图4所示，选取一个所述控制点2安置全站仪5，另一个控制点2安置棱镜6，通过全站仪5观测各测点的测斜管7孔口初始坐标；
S4，按照现有方法，通过固定式测斜仪对各测点进行定时测量，每次测量后，确定各测点不同深度处的水平位移增量，计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE035
，其中，
Figure 189195DEST_PATH_IMAGE036
代表第
Figure DEST_PATH_IMAGE037
段水平位移增量，
Figure DEST_PATH_IMAGE039
代表支护结构不同深度值，
Figure 323373DEST_PATH_IMAGE040
代表测斜仪测杆长度，
Figure DEST_PATH_IMAGE041
代表第
Figure DEST_PATH_IMAGE043
段测斜管7轴线与铅垂线的夹角。
S5，以各测点测斜管7孔口初始坐标为基准，在每次测量后，确定本次测量的各测点不同深度处的水平位移量；
计算公式为：
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE072
，其中，
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE074
代表以测斜管7孔口所述初始坐标为基准的第
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE076
段水平位移量，
Figure RE-DEST_PATH_IMAGE078
代表支护结构不同深度值。
S6，同步观测测斜管7孔口坐标，每次测量后，确定测斜管7孔口位移量和各测点不同深度处的修正水平位移量；
测斜管7孔口位移量的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE049
，其中，
Figure 218068DEST_PATH_IMAGE050
为第
Figure 184887DEST_PATH_IMAGE052
次观测测斜管7孔口位移量，
Figure DEST_PATH_IMAGE053
为观测次数；
Figure 855735DEST_PATH_IMAGE054
代表第
Figure 960701DEST_PATH_IMAGE056
次观测测斜管7孔口坐标；
Figure DEST_PATH_IMAGE057
代表测斜管7孔口所述初始坐标；
各测点不同深度处的所述修正水平位移量的计算公式为：
Figure 593938DEST_PATH_IMAGE022
，
其中，
Figure 743160DEST_PATH_IMAGE058
代表以测斜管7孔口初始坐标为基准的第
Figure 597894DEST_PATH_IMAGE060
段的所述修正水平位移量。
S7，根据各测点不同深度处的修正水平位移量，确定各测点不同深度处的单次和累积水平位移变化量。
各测点不同深度处的所述单次水平位移变化量计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE061
；
各测点不同深度处的所述累积水平位移变化量计算公式为：
Figure 52140DEST_PATH_IMAGE062
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE063
为所述单次水平位移变化量，
Figure 535074DEST_PATH_IMAGE064
为测点第
Figure 427550DEST_PATH_IMAGE066
次观测后所述修正水平位移量，
Figure DEST_PATH_IMAGE067
为测点第
Figure 134475DEST_PATH_IMAGE068
次观测后修正水平位移量，
Figure DEST_PATH_IMAGE069
为测点第1次观测后修正水平位移量。如图5、图6和图7所示，图5为以孔底为基准的支护结构深层水平位移在不同工况下的累积变形曲线，图6为以孔口为基准的支护结构深层水平位移在不同工况下的累积变形曲线，图7为以修正的孔口为基准的支护结构深层水平位移在不同工况下的累积变形曲线。其中，曲线8-1为基坑开挖至第二道支撑时水平位移累积变化量，曲线8-2为基坑开挖至第四道支撑时水平位移累积变化量，曲线8-3为基坑底板浇筑时水平位移累积变化量，曲线8-4为主体结构负三层底板浇筑时水平位移累积变化量，曲线8-5为主体顶板浇筑时水平位移累积变化量。
从图5曲线8-3可以看出，当基坑开挖至第四道支撑时，支护结构顶部（-5m～0m）明显向基坑外变形，与基坑设计及现况轴力值受压严重不相符；
从图6曲线8-3可以看出，当基坑开挖至第四道支撑时，孔底（-40m）向基坑内移动，出现明显的“踢脚”现象；
从图7曲线8-3可以看出，当基坑开挖至第四道支撑时，孔口、孔底均向基坑内变形，说明随着基坑内出土卸荷，支护结构整体向基坑内变形，与基坑设计及现况轴力值相符；并且从图7曲线8-4和8-5可以看出，随着主体结构的施做，支护结构底部逐渐向基坑外变形，与支护结构变形理论一致。
因此，使用本发明所述方法的得到的基坑支护结构水平位移情况与现场支撑受力更加一致，即本发明所述方法更加准确的反应了基坑支护结构在不同工况下的变形规律，并且展现出了基坑支护结构底部变形情况。

Claims (7)

1.一种以测斜管孔口为基准的深层水平位移确定方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1，建立监测平面坐标系，确定控制点的平面坐标；
S2，在基坑支护结构各测点的测斜管孔口安装孔口坐标测量装置；
S3，选取一个所述控制点安置全站仪，另一个控制点安置棱镜，通过全站仪观测各测点测斜管孔口的初始坐标；
S4，通过固定式测斜仪对各测点进行定时测量，每次测量后，计算各测点不同深度处的水平位移增量；
S5，以各测点测斜管孔口所述初始坐标为基准，计算各测点不同深度处的水平位移量；
S6，同步观测测斜管孔口坐标，每次测量后，计算测斜管孔口位移量和各测点不同深度处的修正水平位移量；
S7，根据所述修正水平位移量，确定各测点不同深度处的单次和累积水平位移变化量。
2.根据权利要求1所述的以测斜管孔口为基准的深层水平位移确定方法，其特征在于：S1步中，所述平面坐标系，以远离基坑影响区外的任一点为原点，以平行于基坑长边为Y轴，以平行与基坑短边为X轴，建立平面坐标系；
所述控制点，为基坑影响区外的任意点，且不少于3个；通过多测回观测确定控制点在平面坐标系中的平面坐标。
3.根据权利要求1所述的以测斜管孔口为基准的深层水平位移确定方法，其特征在于：S2步中，所述孔口坐标测量装置包括棱镜、基座和调平装置。
4.根据权利要求1所述的以测斜管孔口为基准的深层水平位移确定方法，其特征在于：S4步中，各测点不同深度处的所述水平位移增量的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE004
代表第
Figure DEST_PATH_IMAGE006
段水平位移增量，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
代表支护结构不同深度值，
Figure DEST_PATH_IMAGE010
代表测斜仪测杆长度，
Figure DEST_PATH_IMAGE012
代表第
Figure DEST_PATH_IMAGE014
段测斜管轴线与铅垂线的夹角。
5.根据权利要求1所述的以测斜管孔口为基准的深层水平位移确定方法，其特征在于：S5步中，各测点不同深度处的所述水平位移量的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE016
，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
代表以测斜管孔口所述初始坐标为基准的第
Figure DEST_PATH_IMAGE020
段水平位移量，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
代表支护结构不同深度值。
6.根据权利要求1所述的以测斜管孔口为基准的深层水平位移确定方法，其特征在于：S6步中，所述测斜管孔口位移量的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE024
，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
为第
Figure DEST_PATH_IMAGE028
次观测测斜管孔口位移量，
Figure DEST_PATH_IMAGE030
为观测次数；
Figure DEST_PATH_IMAGE032
代表第
Figure DEST_PATH_IMAGE034
次观测测斜管孔口坐标；
Figure DEST_PATH_IMAGE036
代表测斜管孔口所述初始坐标；
各测点不同深度处的所述修正水平位移量的计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE038
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE040
代表以测斜管孔口初始坐标为基准的第
Figure DEST_PATH_IMAGE042
段的所述修正水平位移量。
7.根据权利要求1所述的以测斜管孔口为基准的深层水平位移确定方法，其特征在于：S7步中，各测点不同深度处的所述单次水平位移变化量计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE044
；
各测点不同深度处的所述累积水平位移变化量计算公式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE046
；
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE048
为所述单次水平位移变化量，
Figure DEST_PATH_IMAGE050
为测点第
Figure DEST_PATH_IMAGE052
次观测后所述修正水平位移量，
Figure DEST_PATH_IMAGE054
为测点第
Figure DEST_PATH_IMAGE056
次观测后修正水平位移量，
Figure DEST_PATH_IMAGE058
为测点第1次观测后修正水平位移量。
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