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        基坑開(kāi)挖變形觀測(cè)的相關(guān)分析

        2018-10-14 10:11:04羅昌軍聶霽秦永
        水能經(jīng)濟(jì) 2018年1期
        關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)處理

        羅昌軍 聶霽 秦永

        【摘要】當(dāng)前,基坑支護(hù)設(shè)計(jì)尚無(wú)成熟的方法用于計(jì)算基坑周?chē)耐馏w變形,施工中通過(guò)準(zhǔn)確及時(shí)的監(jiān)測(cè),可以指導(dǎo)基坑開(kāi)挖和基坑支護(hù),有利于及時(shí)采取應(yīng)急措施,避免或減輕破壞性的后果。目前所采用的監(jiān)測(cè)方法大多數(shù)都是人工用全站儀測(cè)量,通過(guò)對(duì)比每天的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)基坑的變化情況。在綜合深基坑主要失效形式以及傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法,并吸收其他工程的監(jiān)測(cè)方法的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了深基坑工程監(jiān)測(cè)方案的改進(jìn),提出了深基坑觀測(cè)的新措施。

        【關(guān)鍵詞】基坑監(jiān)測(cè);監(jiān)測(cè)方法;數(shù)據(jù)處理

        1、基坑開(kāi)挖的變形觀測(cè)

        1.1鄰近建筑物及管線的變形觀測(cè)

        深基坑一經(jīng)開(kāi)挖,基坑開(kāi)挖面就進(jìn)入卸載的過(guò)程。卸荷引起土體產(chǎn)生以向上為主的位移(即基坑底部的隆起),同時(shí)在支護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)土體內(nèi)產(chǎn)生壓力差,基坑內(nèi)部土體亦產(chǎn)生由邊緣向中心的水平位移。同時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形也使墻外側(cè)土體產(chǎn)生位移,帶動(dòng)管線位移。一般情況下,觀測(cè)得到的位移數(shù)據(jù)往往是相適應(yīng)的,即水平位移指向基坑,垂直位移向下。若數(shù)值變化較大或發(fā)生異常時(shí),除應(yīng)向施工單位報(bào)警外,應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)次數(shù),繪出相應(yīng)的位移曲線圖,以利于分析管線變形情況。

        平面位移觀測(cè)一般采用全站儀,基座都有光學(xué)對(duì)中器,以提高對(duì)中精度,平面位移觀測(cè)方法較多,較常用的是小角度法。該方法適用于觀測(cè)點(diǎn)凌亂,不在同一直線上的情況

        1.2基坑側(cè)向變形觀測(cè)

        肉眼巡檢為有經(jīng)驗(yàn)的工程師按期進(jìn)行的一項(xiàng)工作,許多影響基槽側(cè)向位移的因素,如支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量和條件的改變、槽邊堆載的變化、管道滲漏乃至氣候變化等。

        測(cè)量?jī)x器觀測(cè)就是工程測(cè)量方法,采用精密水準(zhǔn)儀和全站儀,用視準(zhǔn)線法較為簡(jiǎn)單。采用視準(zhǔn)線法測(cè)量時(shí),需沿待測(cè)槽壁設(shè)置一條視準(zhǔn)線,在該線兩端設(shè)置工作基點(diǎn),再在此基線上按需要設(shè)置若干測(cè)點(diǎn)。

        測(cè)量時(shí)用小角度法用全站儀測(cè)出各點(diǎn)的橫向位移,但一般只能測(cè)到支護(hù)結(jié)構(gòu)和基槽頂端的位移量,若需了解測(cè)點(diǎn)位置垂直方向的位移分布情況,可與測(cè)斜儀配合使用,得到該點(diǎn)沿槽深的總體變形情況。

        1.3工程觀測(cè)成果分析與評(píng)價(jià)

        工程監(jiān)測(cè)成果的分析和評(píng)價(jià)主要包括下列幾個(gè)方面:

        (1)對(duì)沉降和沉降速率進(jìn)行計(jì)算分析,沉降要區(qū)分是由支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移引起,還是地下水位變化引起的。

        (2)繪制位移隨時(shí)間變化曲線,對(duì)引起位移速率增大的原因(如開(kāi)挖深度、超挖、支撐不及時(shí)、暴雨、積水等)進(jìn)行準(zhǔn)確記錄分析。

        (3)對(duì)各項(xiàng)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析并相互驗(yàn)證和比較,判斷現(xiàn)有設(shè)計(jì)和施工方案的合理性。

        (4)用數(shù)值模擬分析基坑施工期間位移變化規(guī)律,預(yù)測(cè)后續(xù)開(kāi)挖工程實(shí)踐可能出現(xiàn)的新行為和新動(dòng)態(tài)。

        (5)根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果,全面分析基坑開(kāi)挖對(duì)周?chē)h(huán)境的影響和支護(hù)效果。通過(guò)分析,查明事故原因。

        2、基坑變形監(jiān)測(cè)資料的處理

        2.1監(jiān)測(cè)資料檢核的意義與方法

        受觀測(cè)條件的限制,任何變形檢測(cè)資料都可能存在誤差,可以分為以下三類(lèi):

        (1)粗差:由于觀測(cè)中的錯(cuò)誤引起的。

        (2)系統(tǒng)誤差:在相同的觀測(cè)條線下作一系列的觀測(cè),觀測(cè)誤差在大小、符號(hào)上表現(xiàn)出的系統(tǒng)性。

        (3)偶然誤差:變形監(jiān)測(cè)中,由于變形量本身較小,為了區(qū)分變形與誤差,提取變形特征,必須設(shè)法消除超限誤差,提高測(cè)量精度。從而要進(jìn)行監(jiān)測(cè)資料的檢核。監(jiān)測(cè)資料檢核的方法:

        外業(yè):任一觀測(cè)元素(如高差、方向值等)在野外觀測(cè)中均具有本身觀測(cè)的檢核方法。如限差所規(guī)定的水準(zhǔn)測(cè)量線路的閉合差,兩次讀數(shù)之差等

        內(nèi)業(yè):(1)校核各項(xiàng)原始記錄,檢查各次變形值得計(jì)算是否有誤。

        (2)原始資料的統(tǒng)計(jì)分析。

        (3)原始實(shí)測(cè)值的邏輯分析。邏輯分析:指根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的內(nèi)在的物理意義來(lái)分析原始實(shí)測(cè)值的可靠性。

        2.2變形監(jiān)測(cè)成果的整理

        2.2.1工作基點(diǎn)位移對(duì)變形值的影響

        變形檢測(cè)中,工作基點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)本身的穩(wěn)定性極為重要,當(dāng)工作基點(diǎn)(或基準(zhǔn)點(diǎn))確實(shí)存在位移時(shí),必須對(duì)由他們?yōu)榛鶞?zhǔn)所測(cè)定的位移值施加改正數(shù)。

        2.2.2觀測(cè)資料的整編

        1).觀測(cè)點(diǎn)變形過(guò)程線:是以時(shí)間為橫坐標(biāo),以累計(jì)變形值(位移、沉陷、傾斜和擾度等)為縱坐標(biāo)繪制而成的曲線??擅黠@地反映出變形的趨勢(shì)、規(guī)律和幅度。 觀測(cè)點(diǎn)變形過(guò)程線的繪制:

        (1)根據(jù)觀測(cè)記錄填寫(xiě)變形數(shù)值表。

        (2)繪制觀測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)變形過(guò)程線。

        (3)實(shí)測(cè)變形過(guò)程的修勻。由于觀測(cè)是定期進(jìn)行的,故所得成果在變形過(guò)程線上僅是幾個(gè)孤立點(diǎn)。直接連接這些點(diǎn)自然得到的是折線形狀,加上觀測(cè)中存在誤差,就使實(shí)測(cè)變形過(guò)程線經(jīng)常呈明顯跳動(dòng)的折線形狀,為了更確切地反映建筑物變形的規(guī)律,須將折線修勻成圓滑的曲線 。

        2).建筑物變形分布圖:這種圖能夠全面地反映建筑物的變形狀況。

        2.2.3變形值的統(tǒng)計(jì)規(guī)律及其成因分析

        步驟是:

        (1)繪制觀測(cè)點(diǎn)變形過(guò)程曲線。

        (2)用兩倍的變形值的中誤差繪制變形值的變化范圍,變形范圍圖的用處:Ⅰ初步檢查觀測(cè)是否有粗差,Ⅱ初步判斷建筑物是否有異常變形。

        利用長(zhǎng)期觀測(cè)掌握的建筑物變形范圍的數(shù)據(jù)資料來(lái)判斷建筑物運(yùn)營(yíng)是否正常,這在一般情況下是可行的。但對(duì)異常情況,例如大壩遇到特大洪水,變形值超過(guò)變化范圍時(shí)的觀測(cè)資料用來(lái)判斷壩體是否正常就缺乏必要的理論根據(jù)。

        2.3報(bào)警臨界值和險(xiǎn)情預(yù)報(bào)

        (1)支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移速率連續(xù)幾天急劇增大,如達(dá)到2.5~5.5mm/d 。

        (2)支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移累積值達(dá)到容許值,如最大位移與開(kāi)挖深度的比值達(dá)到0.35%~0.70%。

        (3)任一項(xiàng)實(shí)測(cè)應(yīng)力達(dá)到容許值。

        (4)地面最大沉降與開(kāi)挖深度的比值達(dá)到0.5%~0.7%,且地面裂縫急劇擴(kuò)展。建筑物差異沉降達(dá)到有關(guān)規(guī)定的沉降極限。

        (5)地下煤氣管、水管等設(shè)施的變位達(dá)到設(shè)計(jì)容許值,開(kāi)挖基坑鄰近的煤氣管局部沉降達(dá)到30mm時(shí),可能出現(xiàn)漏氣事故。

        (6)肉眼巡視到各種不良現(xiàn)象,如鄰近建筑物的裂縫不斷擴(kuò)大、嚴(yán)重的基坑滲漏、管涌等。

        參 考 文 獻(xiàn):

        [1]秦四清等.深基坑工程優(yōu)化設(shè)計(jì)[M].中航勘察設(shè)計(jì)研究院.

        [2]唐業(yè)清等.基坑工程事故處理與分析[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1999.

        [3]陳忠漢等.深基坑工程(第二版)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.

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