深基坑施工中的工程测量技术

目前，在基坑支护设计中，还没有成熟的方法来计算基坑周围土体的变形。施工中准确及时的监测可以指导基坑的开挖和支护，有助于及时采取应急措施，避免或减轻破坏性后果。

基坑支护的监测一般需要测量以下几项：(1)监测点的标高和平面位移；(2)支护结构和支护土的侧向位移测量；(3)测量基坑底部的隆起；(4)测量支撑结构内外的土压力；(5)测量支撑结构内外的孔隙水压力；(6)支撑结构内力测量；(7)地下水位变化的测量；(8)邻近基坑的建筑物、管道等的变形测量。

1.深基坑施工监测的特点

1.1及时性

一般工程测量一般没有明显的时间效应。基坑监测通常与降水和开挖过程相协调，具有明显的时效性。测量结果是动态的，前一天(甚至几个小时前)的测量结果就失去了直接的意义。因此，深基坑施工中的监测应随时进行，通常一天一次，在被测对象变化较快的关键时期，可一天进行几次。

基坑监测的时效性要求相应的方法和设备具有快速采集数据和全天工作的能力，甚至能适应夜间或雾天等恶劣的环境条件。

1.2高精度

一般工程测量的误差极限通常为几毫米。比如站内60m以下建筑物测得的高差误差限值为2.5mm，而基坑施工中的环境变形率在正常情况下可能在0.1mm/d以下。为了测量这样的变形精度，一般的测量方法和仪器部门都不能胜任，所以基坑施工中通常使用一些特殊的高精度仪器。

1.3同等精度

基坑施工中的监测通常只需要测量相对变化值，而不需要测量绝对值。例如，一般测量要求建筑物位于地面上，这是一种绝对坐标和高程测量。在基坑边墙的变形测量中，只需要测量边墙相对于原始参考位置的位移，而边墙的原始位置(坐标和标高)可能根本不需要知道。

由于这一鲜明的特点，深基坑施工监测有其自身的规律。比如普通水准测量要求前后视距相等，以消除地球曲率、大气折射、水准仪与水准管轴线不平行对中轴等误差。但由于环境条件的限制，基坑监测中前后视距可能根本不相等。这种测量结果在普通测量中是不允许的，但是在基坑监测中，只要每次测量位置一致，即使前后视距相差很大，结果仍然是完全可用的。

因此，基坑的监测应尽可能准确。使用相同的仪器，在相同的位置，相同的观察者按照相同的方案进行测量。

2.基坑测量中的仪器

为了适应基坑监测的上述内容和特点，许多新的测量仪器被用于混凝土测量。介绍了磁性深层沉降仪和测斜仪等。结合笔者在河南参与的工程实例，这些新设备及其技术特点是传统工程测量所不能覆盖的。

2.1深层沉降仪

深层沉降仪是用于在施工过程中准确测量基坑内不同深度土层的沉降或隆起数据的仪器。它由一个对磁性材料敏感的探针和一根带有刻度刻度的导线组成。当探头在预定深度遇到嵌入钻孔孔的磁性材料环时，沉降器上的蜂鸣器将鸣响。此时，可以测量孔口刻度和孔口导线上比例尺的高程，从而得到磁性环的高程。通过对比分析不同时期的实测结果，可以确定各土层的沉降(或隆起)结果。

深层沉降观测过程分为井口高程观测和场地土深层沉降观测两部分。井口高程观测按常规光学水准观测方法进行。下面介绍作者在工程实践中使用的加拿大， rock test公司生产的R-4型磁性沉降仪。其刻度分为1毫米，读数分辨率精度为0.5毫米.

2.1.1磁性沉降靶的安装

(1)用钻机在现场预定位置钻孔(实际设置孔位置时注意避开墙柱轴线)。根据各测点的不同观测目的，考虑上部结构的重量分布和结构形式以及土压力的实际影响深度，综合确定各孔的深度大小和沉降标志在孔的埋设位置。

(2)磁性探头(称为导管)的通道采用聚氯乙烯塑料管，导管两端设有底盖和顶部密封。将第一个磁性圆环安装在塑料管的端部上，并将其放入钻孔孔。当端部到达孔，的尽头时，他将弹开磁性圆环；上的爪。由于打开后爪不能缩回，磁性环是一次性的，不能重复使用，在安装过程中必须特别小心。

(3)将磁性圆环安装在塑料管上，依次将孔放大到预定深度。确认正确位置后，磁性环，弹开爪子。测点应综合考虑地质勘探报告中基底压力影响深度曲线和土层分布。

(4)固定探针导管，并用沙子填充导管和钻孔孔之间的间隙。

(5)固定孔口，制作钢筋混凝土孔口保护环。

(6)测量孔口高程三次，取平均值作为孔口稳定高程测量各磁性圆环初始位置(高程)三次，取平均值作为各环稳定高程。

2.1.2磁性沉降目标的测量

(1)在深沉降标准孔口，做醒目标志，严格保护孔口孔位统一编号，对应测量结果对。

(2)根据基坑施工进度，随时调整孔口标高。在每次调整孔口，高程之前和之后，必须分别测量孔口高程和每个磁性环的位置。(3)磁环的位置必须在基坑内大的荷载变化前后进行测量。

2.2倾角仪

测斜仪是一种工程测量仪器，可以精确测量土层或支挡结构沿垂直方向的水平位移。它可以用来测量单向位移或双向位移，然后从两个方向的位移计算矢量和，得到位移的最大值和方向。本文介绍了加拿大岩石试验公司生产的RT-20MU测斜仪，其标称精度为6毫米/25米，探头精度为0.1毫米/0.5米

2.2.1测斜管的埋设

(1)在预定的测斜仪埋设位置钻孔。根据基坑的总开挖深度，确定测斜管的孔深，即假定基底标高以下一定位置的支护结构后土体的侧向位移为零，以此作为侧向位移的基准。

(2)将底盖安装在测斜管底部，分段组装，扩大钻孔。安装测斜管时，随时检查其中的一对导向槽，使其始终垂直或平行于坑壁。向管内注入清水，当管下沉至孔底时，测斜管与孔壁的间隙自下而上填满砂子，测斜管固定。

(3)测斜管固定后，用清水冲洗测斜管，将探头模型放入测斜管内，沿导槽上下滑动，检查导槽是否畅通，滚轮是否滑出导槽。由于测斜仪的探头很贵，在没有确认测斜仪的导向槽是否畅通的情况下，不允许将探头放入测斜仪。

(4)测量测斜仪管口的坐标和标高，并做醒目的标志保护管口。现场测量前，必须根据孔位布置准备一份完整的钻孔清单，与测量结果相对应。

2.2.2土体水平位移的测量

(1)连接探针和读取器。当连接阅读器的电缆和探针时，使用原来的扳手连接螺母。检查密封装置、电池电荷(电压)和仪器是否能正常读数。当测斜仪电压不足时，必须立即充电，以免损坏仪器。

(2)将探头插入测斜管，使滚轮卡在导向槽上，慢慢下降至孔底以上0.5m。注意不要将探头降低到外壳底部，以免损坏探头。测量值应沿着导槽的整个长度从下到上每0.5m读取一次。为了提高测量结果的可靠性，每个测量步骤都需要一定的时间延迟，以确保读数系统在环境温度等条件下稳定(稳定的特点是读数不会改变)。如果对测量结果有疑问，复试结果将覆盖相应的数据。

(3)测量完成后，将探头旋转180，并将其插入同一对导向槽中。按上述方法重复测量，两次测量前后各测点应在同一位置；这种情况下，同一测点两次测量读数的绝对值之差应小于10%，且符号应相反，否则应重新测量该组数据。(4)使用相同的方法和程序，可以测量另一对导向槽的水平位移。

(5)侧向位移初始值应为基坑降水前连续3次测量读数的平均值，无明显差异。

(6)观测间隔一般取3d。当侧向位移绝对值或水平位移速率明显增大时，观测次数必须加密。

(7)RT-20MU测斜仪配有RS-232接口，可与微机连接，系统设置和测量数据可在微机和测斜仪之间传输。RockTest公司还开发了Accuglog-x 2000软件系统，可以自动解读测量数据，完成分析、绘图输出等内部工作。

3.讨论

深基坑施工测量的目的和特点与普通工程测量不同，测量方法和设备与传统测量完全不同。其中，重要的测量设备不仅仅是深层沉降仪和测斜仪，还有振弦式钢筋应力仪、土压箱和孔隙水压力计，适用于不同的特殊要求。