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岩土研究院

基坑监测中沉降观测方法详解

1226 2020-09-16 13:04:37

在基坑工程监测中涉及到沉降观测的项目有围护墙(边坡)顶部竖向位移、周边地表竖向位移、周边建筑物竖向位移等,在一、二级基坑中均属于必测项目,且沉降数据有效地反映了基坑施工过程中对相关部位产生的影响,因此对上述沉降观测的时效性和精确度提出了很高的要求,我们从沉降观测的基准点和测点埋设、仪器选用、观测方法和精度分析等几方面对基坑监测中的沉降观测进行实施。

一、基准点的埋设

  1、在基坑外埋设三个水准基准点作为起始数据的基本控制点,要求埋设的地点要不受施工的影响,土质有相当的稳定性,为保证沉降观测结果不受水准基准点可能存在位移和沉降的影响,必须定期对水准基准点的稳定性进行检核,通常情况下是通过三个水准基点相互验证其稳定性;

  2、在复杂监测环境下应布设工作基点,例如沉降观测点埋设位置比较狭小,又有遮盖物遮挡视线的情况,不利于形成闭合环观测的情况下,设置工作基点,把工作基点设置于水准线路内,再由工作基点做支水准路线观测监测点,这样既有利于避免来回转站带来的误差,又能方便观测。工作基点一般先在离监测点较近,能一站测到的位置。

  3、水准基点埋设应远离基坑(一般离基坑50米以外),既要安全牢固,又要便于保护,可埋设水准标石,也可埋设钢筋然后浇筑水泥加以固定。

二、沉降观测点的埋设

  根据《建筑变形测量规范》及常规做法要求,沉降观测点的布设应能全面反映建筑及地基变形特征,并顾及地质情况及建筑结构特点,点位宜选设在下列位置:

1、基坑坡顶(墙顶)沉降观测点

  ⑴基坑边坡坡顶的沉降观测点应沿基坑周边布设,基坑周边中部、阳角处应布设,间距不宜大于20米,每边数目不应少于3个;

  ⑵围护墙顶部或冠梁顶部的沉降观测点也应沿基坑周边布设,基坑周边中部、阳角处应布设,间距不宜大于20米,每边数目不应少于3个。

2、周边建(构)筑物沉降观测点

  ⑴建(构)筑物的四角、大转角处及沿外墙每10~15m处或每隔2~3根柱基上,且每边不少于3个监测点;

  ⑵高低层建筑、新旧建筑、纵横墙等交接处的两侧;

  ⑶建筑裂缝、后浇带和沉降缝两侧、基础埋深相差悬殊处、人工地基与天然地基按壤处、不同结构的分界处及填挖方分界处;

  ⑷对于周边建筑物中多为旧房或砖混结构的老建筑,其新旧建筑的结合处应设置观测点;

  ⑸烟囱、水塔等高耸构筑物基础轴线的对称部位,每一构筑物不少于4点;

  ⑹建筑的楼体比较长,离基较远的一侧可以少布设观测点,但要保证靠近基坑一侧有足够的观测点。

3、周边地表、道路沉降观测点

  周边地表、道路沉降观测点的布设范围为基坑深度的1~3倍,在垂直于基坑的方向上布设,一般选在基坑中部或其他有代表性的部位,一个剖面不宜少于5个。

三、监测方法及误差影响因素

  1、沉降观测方法有GPS变形监测自动化系统、几何水准或液体静力水准及电磁波测距三角高程测量等,基坑沉降监测一般采用几何水准测量中的光学水准仪或数字水准仪进行测量。


  2、对于沉降监测而言,不管运用的监测手段如何高,还是有误差存在,其来源主要包括三个方面:

  (1)观测者

  由于个人感官能力局限性的存在,使沉降监测观测者在仪器安置、对准及数据读取方面都存在误差,加上其心理等其它各种因素的影响,也会导致误差产生。

  (2)仪器

  进行沉降监测需使用水准仪,仪器有一定限定的精度,且在制造、安装及校正等过程中也会导致存在误差,从而影响监测精度。同样的,水准尺也会影响监测成果。

  (3)外界条件

  监测时,大气折射、温度、湿度等都会对监测结果产生一定影响,尤以大气折射情况最为明显,当外界条件发生变化时,其成果也会变化。


  3、沉降监测误差分析

  对于测量而言,将误差划分为系统误差、偶然误差和粗差三种类型。系统误差对测量成果产生较大影响,且具有累计性,进行实际沉降监测时必须尽可能消除或限制系统误差;偶然误差在任何测量工作中都是不可修正的,是由多种因素综合作用产生,单个偶然误差呈现随机特性,总体则服从正态分布;粗差又称为错误,其值一般远大于前两种误差,若出现粗差,则之前工作成果作废,需要返工重测。


  4、沉降监测精度控制方法

  对于一级和二级基坑,应按国家二等水准测量的要求施测,其指标要达到如下条件:往返较差、附和或者环线闭合差值小于或等于1.0;前后视距小于或等于30m且前后视距差小于或等于1.0m;前后视距累积差小于或等于3.0m;在建立水准路线时,每个仪器站对多个点进行观测,尽量让两相邻测点能组成一个观测站,即上一站的前尺点成为下站后尺点,使每个测点位于闭合环线;对于水准尺无法竖值的问题,在观测时,尽可能使水准气泡居中,或者运用尺撑达到使尺直立的目的;对于i角变化对观测精度的影响,其消除方法是在进行每期的观测前都对i角进行一次测量,按照《建筑变形测量规范》[4]中的规定,测量的i角不大于15″,且每天对水准仪的i角进行一次检测。综合以上因素,在基坑检测中的沉降观测过程中,应做好以下几点:

  ⑴监测过程遵循“四固定”原则,即固定仪器,固定人员,固定路线,固定观测条件。

  ⑵使用的水准仪、水准尺在项目开始前和结束后应进行检验,项目进行中也应定期检验。

  ⑶水准观测作业时注意以下几点:

  ①应在标尺分划线成像清晰和稳定的条件下进行观测;

  ②观测时要避免阳光直射,观测环境基本一致;

  ③严格按照规范要求观测,随测随记,随时检核。

四、设备、人员素质的要求

  基坑监测中的沉降观测精度要求较高,应使用精密水准仪(S1级或S05级),水准尺也应使用相应的铟瓦尺。观测人员必须接受专业技能培训,对观测过程中出现的问题能够会分析原因并正确运用误差理论进行平差计算。


五、精度要求及限差

  采用光学水准仪或数字水准仪进行测量的方法和精度一般遵照《国家一、二等水准测量规范》GB12897-2006的要求进行。


文/王龙,唐伟,龚磊,陈安,姜珉,《建筑工程技术与设计》, 2014(23)