变形监测的设计与观测工程特点分析

 

关键词:挡墙;变形监测;变形机理;观测精度 

 

前言

某工程中心挡墙采用土钉加肋柱梁支挡结构体系,土钉间距1.2m×1.2m,成孔直径127mm,孔深7~14m不等,挡土墙坡面采用厚100mm、C20强度等级的喷射混凝土。如图1所示,西向挡墙AC长55m,高3~11m,其中BC段长35m,采用人工挖孔灌注桩14根,自北向南编号1~14,桩径1.0m,主筋为26根直径25mm钢筋,孔深14.5~18.0m,桩长15.0~18.5m不等,地面标高-0.5m,桩顶标高±0.0m,持力层为强风化板岩。南侧挡墙CD长22m,采用与西向挡墙AB段相同的结构。 

 

1．原有挡墙破坏机理及安全对策该工程前期,原有挡墙曾在BC段发生过两次破坏,并造成一定的不利影响。其中西向AB挡墙南侧3m处,从工程中心主体建筑人工挖孔桩基础揭露地层情况看,孔深24m处仍为人工填土,后经查实,此处为古采石场遗址,地基土成分较为复杂。因此在原挡墙设计与施工时,工程地质情况不明是产生失稳的主要原因,原有坡体疏水措施不到位,挡墙排水系统不畅,造成土体遇水强度降低,从而增加了挡墙失稳破坏的可能性。而古采石场人工填土深度及范围的复杂性又增加了工程设计的难度与不确定性。从原有挡墙受剪破坏以及挡墙背部土体的圆弧形破坏特征应证了以上工程分析的可行性[1~3]。工程经整改后,采用现有方案设计与施工,但工程竣工后,共对其中18根土钉进行拉拔试验,发现其中有两根未达到设计要求,为确保工程中心主体的安全,需探讨挡墙破坏机理,并在此基础上,对挡墙进行行之有效的变形监测。 

 

2．变形监测的设计与观测工程特点分析,挡墙变形以垂直挡墙走向方向位移为敏感位移方向,其次是墙体的沉降,而墙体的沉降必然伴随有前者的存在,故选用测小角法进行变形监测。

2.1测点及基点的布设

变形测量采用测小角法,如图2所示,在挡墙外侧分别选择观测基点A,观测基点B,并在其相对应方向布设相应照准点,测点的布设位置如图1所示,西向挡墙AC顶部布设第一排共9个测点,AB段顶部往下约5m处布设第二排共3个测点;北向CD挡墙顶部布设第一排共3个测点,顶部往下约5m处布设第二排共1个测点。

2.2测点的埋设

测点采用钢筋芯现浇混凝土的埋入方式,基点采用刻十字丝的钢筋芯现浇混凝土的埋入方式,照准点则设置在对面建筑物的相应位置,具体视现场要求而定。

2.3观测方案

初次观测用全站仪测定测点到基点的距离,各期观测用经纬仪测小角的方法确定位移,当发现明显位移时辅以水准测量测定挡墙沉降。观测周期视挡墙变形状况而定,初期以一月左右为宜,变形量小时延长周期;辅以宏观观察位移及排水状况,位移变化加大时加强观测,监测时间以经历一个雨季为宜。

2.4观测精度

测量误差Mu由测距误差Ms、测角误差Ma组成。U=Sα/ρ(1)MU=(α/ρ)2MS2+(S/ρ)2Mα2(2)式中:U—为测点偏离基线的距离值;S—为测点到基点的距离,此处由测距仪测定;α—为观测的小角值,用秒值表示,ρ=206265。由式(2)可知,对垂直挡墙向位移U,测距精度的影响较小,可以忽略,故:MU2≈(S/ρ)2Mα2(3)采用J2经纬仪2测回,考虑基准点对中误差、定向误差,以及测点瞄准误差和仪器读数误差。因为此处特制固定基准点和定向点,取Mα=±5″为宜,M△α=±7″,根据测点离基准点的距离,计算两次观测的位移中误差为M△U=±(1.5~3.0)mm,达到《建筑变形测量规程》二级观测要求[4-5]。

2.5观测结果

2002年7月12日进行了初次观测,2002年7月28日、8月31日、9月7日、12月1日,2003年3月2日分别进行了重复观测。表中位移值以朝向挡墙外侧方向为正。 

 

3.观测结果分析及建议从观测结果可知,除挡墙AC段中部附近原破坏处有超过测量中误差的位移值外,其他部位均无明显大位移,但从整个位移速率来看,尤其是考虑后期观测处于雨季实际情况,可以认为墙体趋于稳定。

受观测期限及观测误差的影响,位移未能表现出明显的规律性,建议加强宏观观察,并视具体情况确定是否需要进一步进行变形监测以及采取工程措施。 

 

参考文献:

[1]华南工学院,南京工学院,浙江大学等•地基与基础[M]•北京:中国建筑工业出版社,  2001.7•

[2]夏才初,潘国荣•土木工程监测技术[M]•北京:中国建筑工业出版社,2001.7•

[3]林宗元•岩土工程勘察设计手册[M]•沈阳:辽宁科学技术出版社,1996.3•

[4]贺跃光•露天矿山排土场的变形破坏及监测[J]•中国锰业,2002.6,20(2):11-14•

[5]王树元•大地与建筑物变形测量[M]•北京:冶金工业出版社,1994.10•