專利名稱：地下空間開挖引起的地面沉降測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑工程技術(shù)領(lǐng)域的測試方法，具體是一種地下空間開挖引 起的地面沉降測試方法。
背景技術(shù)：
地下空間開挖施工現(xiàn)場監(jiān)測的內(nèi)容分為兩部分，即支護(hù)結(jié)構(gòu)自身和周邊環(huán) 境。地面沉降監(jiān)測是評價(jià)地下空間開挖施工引起的環(huán)境影響的重要依據(jù)之一，在 地下空間開挖施工監(jiān)測中具有重要作用。地面沉降一般分為絕對沉降和差異沉降 (不均勻沉降)，從某種意義上說，當(dāng)?shù)孛娼^對沉降較小時(shí)，地下空間周邊的建(構(gòu)) 筑物與地下市政管線設(shè)施等的傾斜、開裂與損壞等現(xiàn)象，基本上是由不均勻沉降 引起的。
目前工程界在地下空間開挖施工中的地面沉降測試方法如下在地下空間上 方或附近選取一定數(shù)量的橫斷面，在橫斷面處的地面每間隔一定水平間距通過埋 入或打入經(jīng)過鈍頭處理的鋼筋或膨脹螺栓的方式布設(shè)地面沉降監(jiān)測點(diǎn)，并在遠(yuǎn)離 地下空間的位置設(shè)置相應(yīng)的沉降監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)，然后通過水準(zhǔn)儀進(jìn)行地面沉降的監(jiān) 測，即可獲得由地下空間開挖引起的地面沉降。這種測試方法實(shí)用性強(qiáng)，費(fèi)用相 對低廉，被工程界廣泛采用。但這種傳統(tǒng)的地面沉降測試方法存在以下的不足 1)在地下空間開挖過程中，因施工場地或道路的翻澆、開挖機(jī)械的移動(dòng)和地面 城市交通的影響，埋設(shè)的地面沉降監(jiān)測點(diǎn)極易遭到損壞，這樣就會(huì)造成地面沉降 曲線在空間上的不連續(xù)和時(shí)間上的中斷，而且這樣的損壞無法再重先修復(fù)；2)這 種沉降測試方法在每個(gè)橫斷面上一般僅能布置有限數(shù)量的監(jiān)測點(diǎn)，導(dǎo)致獲得的地 表沉降曲線的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量較少，地表沉降曲線的離散性相對較大，沉降曲線的精 度不高。3)這種測試方法受溫度、天氣和光線的影響較大，可能存在較大的測 試誤差0經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)?00510098748.0，發(fā)明名稱 地面沉降量的測量方法及其裝置，公開號CN1731109,該專利自述為 一種地 面沉降量的測量方法，包括在待測點(diǎn)處分別設(shè)置若干個(gè)裝有適量液體的儲液筒， 所有儲液筒相互連通；每個(gè)儲液筒中設(shè)置懸浮于液面的浮子，浮子是通過配重被 浮起；當(dāng)該測點(diǎn)發(fā)生地面沉降后，測量出每個(gè)測點(diǎn)處浮子垂直高度變化；以一個(gè) 儲液筒為基準(zhǔn)筒，根據(jù)每個(gè)測點(diǎn)處浮子的變化值，以基準(zhǔn)筒或該基準(zhǔn)筒的地面沉 降值為基礎(chǔ)，計(jì)算出各個(gè)測點(diǎn)處的地面沉降量；還公開了該方法所用的測量裝置， 包括設(shè)置在每個(gè)測點(diǎn)的裝有適量液體的儲液筒和通過配重被懸浮于該儲液筒內(nèi) 液面上的浮子，每個(gè)測點(diǎn)的儲液筒之間通過管道相互連通。這種方法的測量裝置 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴，測量成本較高，易受施工干擾，在施工現(xiàn)場容易損壞，因 此實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性不強(qiáng)，在工程中難以推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提出了一種地下空間開挖引起的地 面沉降測試方法。該方法克服了以往地表沉降測試方法的測量精度差、獲得數(shù)據(jù) 點(diǎn)數(shù)有限、測點(diǎn)易遭損壞等缺點(diǎn)，具有監(jiān)測精度高、可獲得大量監(jiān)測數(shù)據(jù)點(diǎn)和監(jiān) 測裝置不易損壞等優(yōu)點(diǎn)，且所需耗材經(jīng)濟(jì)、測試方法方便，大大提高了現(xiàn)場監(jiān)測 的數(shù)據(jù)精度和成活率，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和較高的經(jīng)濟(jì)性。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，包括以下具體歩驟
第一歩，選取地面沉降監(jiān)測斷面，在斷面位置開挖溝槽，用于埋設(shè)PVC導(dǎo)管。 斷面的選取可以根據(jù)實(shí)際工程監(jiān)測方案決定。
第二歩，在已經(jīng)開挖的溝槽兩端開挖工作坑，分別用作水平測斜儀在PVC導(dǎo) 管內(nèi)滑動(dòng)的起始端和結(jié)束端，工作坑開挖深度應(yīng)大于埋設(shè)導(dǎo)管的溝槽的深度以保 證測斜儀能夠順利進(jìn)出PVC導(dǎo)管。對基坑開挖引起的地面沉降監(jiān)測而言，可僅開 挖一個(gè)工作坑，另一工作坑可直接利用基坑內(nèi)部的開挖空間。
第三步，在溝槽底部澆筑砂漿墊層，然后在墊層上安裝并固定PVC導(dǎo)管，PVC 導(dǎo)管兩端伸入工作坑內(nèi)5cm以上。
第四歩，在安裝固定后的PVC導(dǎo)管周圍回填細(xì)砂，回填至高出PVC導(dǎo)管頂面 10cm以上，經(jīng)壓實(shí)后在細(xì)砂層上澆筑素混凝土，素混凝土頂面標(biāo)高與地面平齊。為保護(hù)埋設(shè)的PVC導(dǎo)管不被施工機(jī)械或車輛壓壞，在已澆筑的素混凝土上再加蓋 一層鋼蓋板。
第五步，在已經(jīng)埋設(shè)的PVC導(dǎo)管內(nèi)放入水平測斜儀，使測斜儀的兩對滾輪分 別卡在導(dǎo)管內(nèi)壁的豎向?qū)Р蹆?nèi)，采用水平測斜儀測試方法進(jìn)行連續(xù)測試讀數(shù)。
第六步，將通過以上方法測得的沉降散點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，即可得到地下 空間開挖引起的地面沉降曲線，完成地下空間開挖引起的地面沉降的測試。
所述的溝槽，保證埋設(shè)的PVC導(dǎo)管不受地面交通荷載的影響而變形或損壞。 溝槽的總長度可根據(jù)地下空間開挖引起的地面沉降范圍經(jīng)驗(yàn)估算確定。對基坑開 挖施工而言，根據(jù)軟土地區(qū)的基坑工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)， 一般可取總長度為基坑開挖深 度的2 4倍。
所述的工作坑，開挖深度大于埋設(shè)導(dǎo)管的溝槽深度10cm以上，邊長宜在60 cm以上，可方便水平測斜儀的放入和取出，為現(xiàn)場監(jiān)測人員的操作提供工作空 間。
所述的PVC導(dǎo)管，導(dǎo)管內(nèi)壁有十字型的兩對凹形導(dǎo)槽。在安裝PVC導(dǎo)管時(shí)應(yīng) 注意避管子的縱向扭轉(zhuǎn)，在管節(jié)連接時(shí)必須將不同管節(jié)的滑槽嚴(yán)格對準(zhǔn)，以免導(dǎo) 槽不暢通，固定導(dǎo)管時(shí)應(yīng)使導(dǎo)管的一對凹槽保持豎直。
所述的砂漿墊層，可提供PVC導(dǎo)管安裝和固定的平臺，為PVC導(dǎo)管提供了第 一層保護(hù)。
所述的細(xì)砂，可以部分承擔(dān)并分散地面施工機(jī)械和車輛的荷載，為PVC導(dǎo)管 提供了第二層保護(hù)。
所述的素混凝土，可利用混凝土自身的強(qiáng)度和剛度分擔(dān)地面施工機(jī)械和車輛 的荷載，為PVC導(dǎo)管提供了第三層保護(hù)。
所述的鋼蓋板，可利用鋼板自身的強(qiáng)度和剛度直接承受地面施工機(jī)械和車輛 的荷載，為PVC導(dǎo)管提供了第四層保護(hù)。
所述的水平測斜儀測試方法，是在已經(jīng)埋設(shè)的PVC導(dǎo)管內(nèi)放入水平測斜儀 后，用帶有刻度的電纜將測斜儀從PVC導(dǎo)管的端點(diǎn)A開始，水平方向沿導(dǎo)管全長 每隔一定間距測讀一次，直至端點(diǎn)B結(jié)束。每次測讀時(shí)，應(yīng)緩慢拉伸電纜線，待 測斜儀位置穩(wěn)定后進(jìn)行讀數(shù)。第一次測量完畢后將測斜儀的測頭旋轉(zhuǎn)180° ，重先放入導(dǎo)管豎向?qū)Р?，在第一次測量的相同位置重復(fù)進(jìn)行第二次測讀，以減小一 次讀數(shù)的誤差。
本發(fā)明采用的裝置結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、操作簡單，設(shè)備堅(jiān)固可靠，應(yīng)用于 地下空間開挖的地面沉降監(jiān)測分析，經(jīng)工程實(shí)踐驗(yàn)證，取得了顯著的效果。


圖1為本發(fā)明實(shí)施的裝置埋設(shè)及測試剖面圖
圖2為本發(fā)明實(shí)施的裝置埋設(shè)及測試平面圖
圖3為本發(fā)明的實(shí)施例中監(jiān)測得到的地面沉降曲線
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案 為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù) 范圍不限于下述的實(shí)施例。
實(shí)施例
工程實(shí)例為上海市某綜合改造工程的深基坑工程。場地周邊有重要道路，交 通繁忙，且有地下管線分布，新建臨時(shí)工程措施己將施工區(qū)域和管線、道路有效 隔離。本工程基坑工程分為A、 B、 C和D共4個(gè)施工區(qū)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用800mm厚、 28m深地下連續(xù)墻，采用坑內(nèi)三道水平鋼筋混凝土支撐，基坑丌挖方式為常規(guī)順 作施工，基坑開挖深度13.5m，基坑總延長1 200m，屬一級基坑，基坑變形控制 標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格。
本工程基坑外地面沉降采用如圖1和圖2所示的測試方法。本實(shí)施例包括 溝槽l、工作坑2、砂漿墊層3、 PVC導(dǎo)管4、細(xì)砂5、素混凝土6、鋼蓋板7和 水平測斜儀8。具體測試方法及歩驟如下
1) 在施工場地地面翻澆前，自坑邊至兩側(cè)防汛墻間選取地面沉降監(jiān)測斷面， 在斷面位置開挖深40cm、寬30cm、長20m的溝槽l。
2) 在已經(jīng)開挖的溝槽遠(yuǎn)離基坑的端頭處開挖長70cm、寬70cm、深60cm的 工作坑2，方便將測斜儀放入和取出。溝槽另一端因位于基坑邊，則直接利用基 坑的開挖空間作為測斜儀的引出端。
3) 在溝槽底部澆筑5cm厚水泥砂漿墊層3，待砂漿初凝后在墊層上安裝并固定直徑為70ram的PVC導(dǎo)管4，管長選用2m規(guī)格，管段間由外包接頭管連接， 保證不同管段間的滑槽位置對準(zhǔn)和PVC導(dǎo)管內(nèi)壁的一對凹槽豎直。
4) 在安裝固定后的PVC導(dǎo)管四周回填厚15cm干燥細(xì)砂5，經(jīng)適當(dāng)壓實(shí)后在 砂石上澆筑C20素混凝土6，素混凝土頂面標(biāo)高與地面平齊，然后在素混凝土上 加蓋厚2cm的鋼蓋板7以保護(hù)導(dǎo)管。
5) 監(jiān)測開始時(shí)先將水平測斜儀8的電纜從B端牽引至A端與測斜儀連接， 再將水平測斜儀從A端工作坑放入埋設(shè)的PVC導(dǎo)管內(nèi)，必須使測斜儀的兩對滾輪 分別卡在導(dǎo)管內(nèi)壁的豎向?qū)Р蹆?nèi)，然后自B端拉伸電纜，水平方向沿導(dǎo)管每隔 0.5m測讀一次，直至B端結(jié)束。每次測讀時(shí)應(yīng)緩慢拉伸電纜線，待測斜儀位置 穩(wěn)定后進(jìn)行讀數(shù)。測量完畢后，將測斜儀的測頭旋轉(zhuǎn)180°后插入豎向?qū)Р墼谙?同水平位置重復(fù)以上測量。
6) 現(xiàn)場監(jiān)測工作完成后轉(zhuǎn)為室內(nèi)測讀數(shù)據(jù)的整理工作，將測得的地表沉降 散點(diǎn)進(jìn)行曲線擬合，即可得到坑外地面的沉降曲線。
為驗(yàn)證本實(shí)施例的有效性和測試結(jié)果的精度，在基坑外相同監(jiān)測斷面位置采 用了沉降測點(diǎn)水平間距為4m的常規(guī)方法進(jìn)行了對比測試，盡管沉降測點(diǎn)均采取 了專門保護(hù)措施，但仍有30%的測點(diǎn)受損壞。本實(shí)施例中典型斷面的實(shí)測地面沉 降曲線如圖3所示，本實(shí)施例實(shí)測最大地面沉降為-36. 3mm，距坑邊2m;常規(guī)測 試方法因測點(diǎn)間距較大，不能合理反映坑外最大地面沉降，同時(shí)距坑坑邊12m的 測點(diǎn)受損壞，也造成了實(shí)測沉降曲線在空間上的不連續(xù)。在基坑外地面相同斷面 位置本實(shí)施例測試結(jié)果與常規(guī)方法測試結(jié)果間的誤差均在0. lmm以內(nèi)，表明本實(shí) 施例測試精度滿足工程要求。
實(shí)際監(jiān)測過程中采用本發(fā)明方法的各斷面地面沉降監(jiān)測工作均未受開挖施 工機(jī)械操作和地面交通的影響，導(dǎo)管均未受損壞，保證了測試數(shù)據(jù)的成活率，具 有較高的測試精度和較強(qiáng)的適用性。
權(quán)利要求
1、一種地下空間開挖引起的地面沉降測試方法，其特征在于，包括以下步驟第一步，選取地面沉降監(jiān)測斷面，在斷面位置開挖溝槽，用于埋設(shè)PVC導(dǎo)管；第二步，在已經(jīng)開挖的溝槽兩端開挖工作坑，分別用作水平測斜儀在PVC導(dǎo)管內(nèi)滑動(dòng)的起始端和結(jié)束端，工作坑開挖深度大于埋設(shè)PVC導(dǎo)管的溝槽的深度；第三步，在溝槽底部澆筑砂漿墊層，然后在墊層上安裝并固定PVC導(dǎo)管；第四步，在安裝固定后的PVC導(dǎo)管周圍回填細(xì)砂，經(jīng)壓實(shí)后在細(xì)砂層上澆筑素混凝土，素混凝土頂面標(biāo)高與地面平齊，在已澆筑的素混凝土上再加蓋一層鋼蓋板；第五步，在已經(jīng)埋設(shè)的PVC導(dǎo)管內(nèi)放入水平測斜儀，使測斜儀的兩對滾輪分別卡在導(dǎo)管內(nèi)壁的豎向?qū)Р蹆?nèi)，采用水平測斜儀測試方法進(jìn)行連續(xù)測試讀數(shù)；第六步，將通過以上方法測得的沉降散點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，即得到地下空間開挖引起的地面沉降曲線，完成地下空間開挖引起的地面沉降的測試。
2、 權(quán)利要求1所述的地下空間開挖引起的地面沉降測試方法，其特征是， 第二步中，對基坑開挖引起的地面沉降監(jiān)測而言，僅開挖一個(gè)工作坑，另一工作 坑直接利用基坑內(nèi)部的開挖空間。
3、 權(quán)利要求1所述的地下空間開挖引起的地面沉降測試方法，其特征是， 第三步中，PVC導(dǎo)管兩端伸入工作坑內(nèi)5cm以上。
4、 權(quán)利要求1所述的地下空間開挖引起的地面沉降測試方法，其特征是， 第四步中，回填細(xì)砂至高出PVC導(dǎo)管頂面10cm以上。
5、 權(quán)利要求1所述的地下空間開挖引起的地面沉降測試方法，其特征是， 所述的溝槽，總長度為基坑開挖深度的2 4倍。
6、 權(quán)利要求1所述的地下空間開挖引起的地面沉降測試方法，其特征是， 所述的工作坑，開挖深度大于埋設(shè)導(dǎo)管的溝槽深度lOcm以上，邊長宜在60cm以 上。
7、 權(quán)利要求1所述的地下空間開挖引起的地面沉降測試方法，其特征是， 所述的PVC導(dǎo)管，其內(nèi)壁有十字型的兩對凹形導(dǎo)槽，固定導(dǎo)管時(shí)使導(dǎo)管的一對凹 槽保持豎直。
8、 權(quán)利要求1所述的地下空間開挖引起的地面沉降測試方法，其特征是， 所述的水平測斜儀測試方法，是在已經(jīng)埋設(shè)的PVC導(dǎo)管內(nèi)放入水平測斜儀后，用 帶有刻度的電纜將測斜儀從PVC導(dǎo)管的端點(diǎn)A開始，水平方向沿導(dǎo)管全長每隔一 定間距測讀一次，直至端點(diǎn)B結(jié)束，每次測讀時(shí)，緩慢拉伸電纜線，待測斜儀位 置穩(wěn)定后進(jìn)行讀數(shù)，第一次測量完畢后將測斜儀的測頭旋轉(zhuǎn)180° ，重先放入導(dǎo) 管豎向?qū)Р?，在第一次測量的相同位置重復(fù)進(jìn)行第二次測讀，以減小一次讀數(shù)的 誤差。
全文摘要
一種建筑工程技術(shù)領(lǐng)域的地下空間開挖引起的地面沉降測試方法。步驟為1)選取地面沉降監(jiān)測斷面，在斷面位置開挖溝槽。2)在已經(jīng)開挖的溝槽兩端開挖工作坑，工作坑開挖深度大于埋設(shè)導(dǎo)管的溝槽的深度。3)在溝槽底部澆筑砂漿墊層，然后在墊層上安裝并固定PVC導(dǎo)管。4)在PVC導(dǎo)管周圍回填細(xì)砂，經(jīng)壓實(shí)后在砂石層上澆筑素混凝土，在素混凝土上加蓋鋼蓋板。5)在PVC導(dǎo)管內(nèi)放入水平測斜儀，使測斜儀的兩對滾輪分別卡在導(dǎo)管內(nèi)壁的豎向?qū)Р蹆?nèi)，進(jìn)行連續(xù)測試讀數(shù)。6)將測得的沉降散點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，得到地下空間開挖引起的地面沉降曲線。本發(fā)明可以較準(zhǔn)確地測量地下空間開挖引起的地面沉降，測試結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
文檔編號G01C7/02GK101319894SQ200810040139
公開日2008年12月10日 申請日期2008年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月3日
發(fā)明者丁勇春, 王建華, 陳錦劍 申請人:上海交通大學(xué)