畢泗平 許婷華 李士明

0 引言

近年來(lái),隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展以及改造自然的加速,超大型建筑物、構(gòu)筑物、地鐵及在高樓密集的建筑群中興建高樓、地庫(kù)等工程的不斷出現(xiàn),變形測(cè)量越來(lái)越重要,要求也越來(lái)越高[1]。錨桿噴射混凝土支護(hù)是深基坑支護(hù)工程中應(yīng)用廣泛、經(jīng)濟(jì)適用的深基坑支護(hù)方法,在工程中被大量采用。為確保深基坑支護(hù)工程質(zhì)量及施工安全性,錨桿支護(hù)工程中錨桿的水平傾斜角度是設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中需嚴(yán)格控制的要點(diǎn)之一。但由于深基坑支護(hù)為臨時(shí)工程,以往工程實(shí)踐中工程技術(shù)人員普遍對(duì)深基坑支護(hù)工程重視不足,由此造成很多工程事故,損失慘重。

按照GB 50086-2001錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范中錨桿施工的一般規(guī)定:預(yù)應(yīng)力錨桿的鉆孔軸線與設(shè)計(jì)軸線的偏差不應(yīng)大于3%;預(yù)應(yīng)力錨桿施工中規(guī)定:鉆孔與錨桿預(yù)定方位的允許角偏差為 1°～3°,其他錨桿的鉆孔軸線應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求;按照GB 50330-2002建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范中錨桿構(gòu)造設(shè)計(jì)中錨孔施工規(guī)定:錨孔偏斜度不應(yīng)大于5%[2,3]。實(shí)際施工中,錨孔及錨桿的水平方向傾斜角度控制較難實(shí)現(xiàn)。

深基坑開挖過(guò)程中由于土質(zhì)、開挖機(jī)械、爆破等條件所限,邊坡很難實(shí)現(xiàn)垂直和平整。原有傾角計(jì)的測(cè)量極易受周圍環(huán)境、施工條件等影響[1],很難滿足基坑支護(hù)中簡(jiǎn)單、實(shí)用、操作方便的需求。

1 新型測(cè)量裝置的實(shí)踐基礎(chǔ)

為了克服現(xiàn)有深基坑支護(hù)中錨桿水平傾斜角度難以方便、快捷測(cè)量的問(wèn)題,通過(guò)對(duì)工程實(shí)踐的深入研究,本文提出了一種新型錨桿水平傾角測(cè)量裝置并研究其使用原理和方法。該測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,不僅能夠測(cè)出垂直且平整坡面上的錨桿水平傾斜角度,而且能夠方便、快捷地測(cè)量非垂直且不平整坡面上錨桿的水平傾斜角度;而且測(cè)量?jī)x器使用要求不受外界自然條件和施工用電的影響,使用方便、快捷。

在工程實(shí)踐中通過(guò)對(duì)原有錨桿水平傾斜角度測(cè)量原理的研究,新提出的錨桿水平傾角測(cè)量裝置是對(duì)建筑深基坑施工工程設(shè)備的改進(jìn),是一種簡(jiǎn)便、實(shí)用的錨桿水平傾角測(cè)量裝置。該測(cè)量裝置能準(zhǔn)確指示深基坑錨桿支護(hù)工程中錨桿水平傾斜角度,尤其是能精確顯示不規(guī)則坡面上錨桿的水平傾斜角度。

該測(cè)量裝置發(fā)明的任務(wù)由以下技術(shù)方案完成:研制了一種錨桿水平傾角測(cè)量裝置,包括由與半圓量角器直角邊和直尺連體組成的角度盤,在角度盤的半圓量角器上雙向設(shè)置兩排0°～180°的角度刻度;在角度盤的半圓量角器圓心處通過(guò)阻尼鉸鏈和自由鉸鏈依次鉸接有錨桿指示針和垂直指示針;錨桿指示針以量角器的圓心為軸,在角度盤的盤面上阻尼旋轉(zhuǎn)指示角度;垂直指示針以量角器的圓心為軸,在角度盤的盤面上自由旋轉(zhuǎn)指示角度。

阻尼鉸鏈和自由鉸鏈,由穿過(guò)半圓量角器圓心處的軸心螺栓通過(guò)角度盤固定螺母、墊片、錨桿指示針、彈簧墊片、限位螺母、墊片、垂直指示針、墊片和限位端頭螺母依次鉸接而構(gòu)成。垂直指示針在針身適當(dāng)位置處設(shè)有重錘,針身兩端設(shè)有指示箭頭。

2 新型錨桿水平傾角的測(cè)量原理

2.1 垂直或外傾邊坡的測(cè)量原理

當(dāng)該測(cè)量裝置用于對(duì)施工基坑為垂直邊坡或向外傾斜的邊坡處的錨桿進(jìn)行水平傾角測(cè)量時(shí),應(yīng)先將角度盤的直尺邊順坡緊靠在施工基坑邊坡面上,并使該角度盤的盤面置于鉛垂面上,再將角度盤的半圓量角器圓心放在錨桿的軸線上,轉(zhuǎn)動(dòng)錨桿指示針使其與錨桿的軸線方向一致,此時(shí)錨桿指示針?biāo)甘镜慕嵌劝错槙r(shí)針讀數(shù)為θ1;垂直指示針依其重錘作用而自由下垂,其指示針?biāo)甘镜慕嵌劝错槙r(shí)針讀數(shù)為θ2;則錨桿的水平傾斜角度θ3可按式(1)求解:

其中,θ3為上(下)傾斜的角度值。當(dāng)θ3為正值時(shí),表明錨桿向上傾斜;當(dāng)θ3為負(fù)值時(shí),表明錨桿向下傾斜。

2.2 內(nèi)傾邊坡的測(cè)量原理

當(dāng)該測(cè)量裝置用于對(duì)內(nèi)傾邊坡處的錨桿進(jìn)行水平傾角的測(cè)量時(shí),應(yīng)將角度盤的直尺邊順坡緊靠在施工基坑邊坡面上,并使該角度盤的盤面置于鉛垂面上,再將角度盤的半圓量角器圓心放在錨桿的軸線上,轉(zhuǎn)動(dòng)錨桿指示針使其與錨桿的軸線方向一致,此時(shí)錨桿指示針?biāo)甘镜慕嵌劝错槙r(shí)針讀數(shù)為θ1;垂直指示針依其重錘作用而自由下垂,其指示針?biāo)甘镜慕嵌劝错槙r(shí)針讀數(shù)為θ2;錨桿的水平傾斜角度θ3可按式(2)求得:

其中,θ3為上(下)傾斜的角度值。當(dāng)θ3為正值時(shí),表明錨桿向上傾斜;當(dāng)θ3為負(fù)值時(shí),表明錨桿向下傾斜。

3 測(cè)量裝置的實(shí)用效果

本文所提出的錨桿水平傾斜角度測(cè)量裝置的實(shí)用效果在于:在該測(cè)量裝置角度盤的半圓量角器上雙向設(shè)置兩排0°～180°的角度刻度,在角度盤的半圓量角器圓心處通過(guò)阻尼鉸鏈和自由鉸鏈依次鉸接有錨桿指示針和垂直指示針。錨桿指示針以該量角器的圓心為軸,在角度盤的盤面上阻尼旋轉(zhuǎn)指示角度;垂直指示針以量角器的圓心為軸,在角度盤的盤面上自由旋轉(zhuǎn)指示角度。

因此,該測(cè)量裝置可以快速有效地測(cè)量錨桿的水平傾斜角度。該測(cè)量裝置僅在常規(guī)的半圓量角器上增加有錨桿指示針和垂直指示針,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。錨桿方向指示針以該量角器的圓心為軸,在角度盤的盤面上通過(guò)阻尼鉸鏈阻尼旋轉(zhuǎn)指示角度,使用方便、測(cè)量精確。垂直方向指示針以量角器的圓心為軸,在角度盤的盤面上自由旋轉(zhuǎn)指示角度,受外界自然條件影響小,可為錨桿施工及其質(zhì)量檢驗(yàn)提供可靠的水平傾斜角度測(cè)量數(shù)據(jù)。同時(shí)也可作為深基坑土釘墻支護(hù)工程中土釘水平傾斜角度的測(cè)量裝置。

由于阻尼鉸鏈由軸心螺栓通過(guò)墊片、彈簧墊片、錨桿指示針的依次阻尼鉸接且阻尼旋轉(zhuǎn)指示角度,使得錨桿指示針可以精確測(cè)量角度;垂直指示針由于重錘作用而自由下垂,其指示的角度更精確。該測(cè)量裝置不僅能夠測(cè)出垂直和平整坡面上的錨桿水平傾斜角度,而且能夠方便地測(cè)量非垂直且不平整坡面上錨桿的水平傾斜角度。其使用方法不受外界自然條件和施工用電等影響,使用方便、快捷。

4 錨桿水平傾角測(cè)量裝置的構(gòu)造

本文所提出的錨桿水平傾斜角度測(cè)量裝置在測(cè)量垂直或外傾邊坡錨桿水平傾斜角度時(shí)的測(cè)試使用示意圖如圖1所示。

本測(cè)量裝置的實(shí)施可以進(jìn)一步說(shuō)明如下:錨桿水平傾角測(cè)量裝置,包括由與半圓量角器直角邊和直尺連體組成的角度盤1,在角度盤1的半圓量角器上雙向設(shè)置兩排0°～180°的角度刻度。在該角度盤1的半圓量角器圓心處通過(guò)阻尼鉸鏈和自由鉸鏈依次鉸接有錨桿指示針6和垂直指示針5;錨桿指示針6以量角器1的圓心為軸,在角度盤1的盤面上阻尼旋轉(zhuǎn)指示角度;垂直指示針5以量角器1的圓心為軸,在角度盤1的盤面上自由旋轉(zhuǎn)指示角度。

阻尼鉸鏈和自由鉸鏈由穿過(guò)半圓量角器圓心處的軸心螺栓7通過(guò)角度盤固定螺母8、墊片9、錨桿指示針6、彈簧墊片10、限位螺母11、墊片12、垂直指示針5、墊片13和限位端頭螺母14依次鉸接而構(gòu)成(見圖2)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文所研制的深基坑工程新型錨桿水平傾斜角度測(cè)量裝置,以半圓量角器、可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的垂直方向指示針及可阻尼轉(zhuǎn)動(dòng)的錨桿方向指示針,巧妙地利用重力原理快速測(cè)量錨桿的水平傾斜角度。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便且受自然條件影響小。通過(guò)工程實(shí)例的驗(yàn)證,該測(cè)量裝置可滿足錨桿水平傾斜角度的測(cè)量及質(zhì)量控制,對(duì)深基坑錨桿噴射混凝土支護(hù)工程的施工管理具有較大的實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。

[2]GB 50330-2002,建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].

[3]GB 50086-2001,錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

[4]二灘水電開發(fā)有限責(zé)任公司.巖土工程安全監(jiān)測(cè)手冊(cè)[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,1999:488-489.