一种深基坑开挖对地铁竖向变形影响监测装置及方法，属于岩土工程及地下空间工程现场监测技术领域，包括监测杆件、观测棱镜、防倾同心支架、防护套筒、填充砂、混凝土基座，所述监测杆件之间经相连杆件的螺纹端头与空心头端相连，连接后的监测杆件顶部与观测棱镜相连，其底部与混凝土基座相连，连接后的监测杆件外部设有防护套筒，所述监测杆件与防护套筒之间填充有填充砂。本发明专利技术通过结合深基坑开挖过程中坑内深层土体的竖向位移和地铁隧道的竖向位移，通过动态监测及时评估深基坑开挖对地铁运营的安全性并预警，从而得出深基坑开挖过程中，地铁隧道、基坑内及基坑周边的土层变形规律，为近地铁深基坑的开挖提供决策依据。为近地铁深基坑的开挖提供决策依据。为近地铁深基坑的开挖提供决策依据。
【技术实现步骤摘要】
一种深基坑开挖对地铁竖向变形影响监测装置及方法
[0001]
[0002]本专利技术属于岩土工程及地下空间工程现场监测
，具体涉及一种深基坑开挖对地铁竖向变形影响监测装置及方法。
技术介绍
[0003]目前全国范围内城市轨道交通蓬勃发展，已建成运营及在建的城市地铁交通对区域经济发展起到了巨大的推动作用。而地铁的建设多穿越城市繁华区域，带动了地铁沿线的住宅、商业、市政等工程建设，形成了地铁沿线独特的经济发展圈。地铁沿线的相关建设不可避免的产生大量的深基坑开挖工程，而深基坑的开挖可导致已建成的地铁隧道产生竖向隆起变形、侧向变形，尤其是近深基坑的地铁，这对地铁的日常安全运行产生巨大威胁。
[0004]现有的深基坑监测因规范及政策要求，多关注深基坑侧壁的水平变形和基坑外一定范围的竖向位移，而对深基坑开挖过程中坑内、坑外一定深度土层的竖向隆起关注较少。
技术实现思路
[0005]基于上述技术背景，本专利技术提出一种深基坑开挖对地铁竖向变形影响监测装置及方法，通过结合深基坑开挖过程中坑内深层土体的竖向位移和地铁隧道的竖向位移，通过动态监测及时评估深基坑开挖对地铁运营的安全性并预警，从而得出深基坑开挖过程中，地铁隧道、基坑内及基坑周边的土层变形规律，为近地铁深基坑的开挖提供决策依据。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种深基坑开挖对地铁竖向变形影响监测装置，包括监测杆件、观测棱镜、防倾同心支架、防护套筒、填充砂、混凝土基座，所述监测杆件的一端设有向外突出的螺纹端头，另一端设有向内凹陷的空心头端，监测杆件之间经相连杆件的螺纹端头与空心头端相连，连接后的监测杆件顶部与观测棱镜相连，其底部与混凝土基座相连，连接后的监测杆件外部设有防护套筒，所述监测杆件经防倾同心支架与防护套筒支撑相连，所述监测杆件与防护套筒之间填充有填充砂。
[0007]进一步地，所述空心头端长度大于螺纹端头长度。
[0008]进一步地，所述观测棱镜上部为棱镜端，底部设有螺纹连接端，所述观测棱镜与监测杆件顶部的空心头端经螺纹连接端相连。
[0009]进一步地，所述监测杆件外部的防倾同心支架每隔0.5-2m设置一个。
[0010]一种近地铁深基坑开挖对地铁竖向变形影响监测方法，所述方法为施工支护桩，安装监测装置，每个基坑设置2-4个监测断面，每个断面布置3-5个测点；对应在地铁隧道内，按照基坑平面位置延伸范围内在相应监测断面的延长线与隧道交界处设置监测点，在基坑平面位置延伸范围外，各布置至少一个测点，各监测点水平间距为10m~30m，且偏向隧道一侧布置；地面以上和隧道内分别设置至少3个基准点，1个工作基点，地面上基坑外观测
点依靠基准点直接观测，基坑内测点为在基坑边建立观测工作基点，采用三角高程测量仪监测坑内测点的高程变化，隧道内的各测点的高程变化是基于隧道内远离基坑设置的基准点测量各测点的高程变化；基坑开挖前，每个测点测地面杆件观测棱镜高程的初始值H
ij1
其中：i是测点编号；j：所在测点杆件编号；1是i测点j杆件的第一次高程值，以及基坑外、隧道内各测点的高程初始值；每一层土体开挖过程中，按照一定频率监测各测点的高程变化；当每层土开挖完毕，在开挖下一层土之前，采集本层土监测杆件棱镜的高程，采集完毕拆下此段监测装置，并将棱镜安装到下一级杆件，采集高程，作为下一层土开挖前的高程初始值；每层土的开挖，采集初始高程值、多个过程高程值和末次高程值，上一层土的末次高程值与下一层土高程初始值之间高程差别杆件有效长度与棱镜尺寸之和（L
i
+A3）；通过数据得到各测点的累计变形值ΔHi、变形速率即累计变形值与累计天数的比值，以及阶段变形值ΔHij和变形速率即阶段变形值与阶段天数的比值。
[0011]进一步地，所述地面以上的基准点为距基坑临空面不小于2倍坑深，且不易受外界环境影响、稳定可靠的高程控制点。
[0012]进一步地，所述安装监测装置方法为，开挖前在目标测点钻孔到设计基坑深度以下1-2m深度，放置防护套筒，往套筒内灌注少量混凝土砂浆形成基座，在初凝前将组装好的杆件插入到基座内，插入过程中采用同心防倾支架确保杆件与套筒同心；往套筒内均匀灌注定量的粉细砂等填充砂，并每隔0.5-2m设置一个防倾同心支架，直到填充到防护套筒地面以上端口处，将观测棱镜拧到端口螺纹孔，在紧邻监测点布置醒目小红旗，以便开挖过程中扰动测点，随着开挖的进行，每开挖一层土体，可撤掉一段防护套筒和一段监测杆件。
[0013]进一步地，所述按照一定频率监测各测点的高程变化中的频率为3次/天~1次/2天。
[0014]本专利技术的优点与效果为：本专利技术的监测装置及方法用简单的构件实现了深基坑开挖过程中深层土体竖向位移与邻近地铁隧道隆起的规律监测，以评估城市轨道交通建设与建筑物建设过程中相互影响的问题，提升对深基坑开挖对邻近土体位移场分布的认识，为行业人员提供技术参考。
[0015]通过对不同深度基坑、不同位置关系（深基坑与隧道相对位置关系）、开挖时间等多因素的考量监测，关注基坑开挖中的多样性，分析基坑周边土体位移场时空演变的全过程。
[0016]本监测方法弥补了传统监测项目量测基坑土体位移在时间和空间方面的不足，将深基坑内外的深层土体位移场与隧道内位移场同时监测，考量的因素更全面，方法更系统。
[0017]监测数据有助于提出基于地铁隧道变形控制的近地铁基坑勘察、设计、施工专项技术方案，改变现有设计施工过程中，为规避风险而过度保守造成的成本和时间上的浪费。
附图说明
[0018]图1为检测构件结构示意图；图2为检测构件中的监测杆件结构示意图；图3为检测构件中的观测棱镜结构示意图；图4为检测构件中的防倾同心支架结构示意图；图5为检测构件中的防护套筒结构示意图；
图6为本专利技术的监测剖面示意图；图7为开挖过程中的监测剖面示意图；图8为监测平面示意图；图9为开挖后监测平面示意图。
[0019]图中部件：1为监测杆件、2为观测棱镜、3为防倾同心支架、4为防护套筒、5为填充砂、6为混凝土基座、1-1为螺纹端头、1-2为空心头端、1-3为杆身主体、2-1为棱镜端、2-2为螺纹连接端。
具体实施方式
[0020]下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步解释。
[0021]如图1-5所示，本专利技术涉及一种深基坑开挖对地铁竖向变形影响监测装置，构件主要包括监测杆件1、观测棱镜2、防倾同心支架3、防护套筒4、监测杆件1在底部固定混凝土基座6、防护套筒内回填的填充砂5（辅助材料）、标记红旗；本专利技术同时涉及三角高程测量仪（主测量仪器）和全站仪。
[0022]所述监测杆件1为一端螺纹端头1-1、另一端带螺纹空心头端1-2的实心金属杆件，每段杆件的长度Li为1000mm~2500mm，应根据开挖土层进度计划设置。空心头端1-2的长度B大于螺纹端头1-1长度尺寸A1。组装时，最下端的螺纹端头1-1放在最下端，往上依次接入各节杆件并漏出地面不小于0.5m，且螺纹本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种深基坑开挖对地铁竖向变形影响监测装置，其特征在于：包括监测杆件（1）、观测棱镜（2）、防倾同心支架（3）、防护套筒（4）、填充砂（5）、混凝土基座（6），所述监测杆件（1）的一端设有向外突出的螺纹端头（1-1），另一端设有向内凹陷的空心头端（1-2），监测杆件（1）之间经相连杆件的螺纹端头（1-1）与空心头端（1-2）相连，连接后的监测杆件（1）顶部与观测棱镜（2）相连，其底部与混凝土基座（6）相连，连接后的监测杆件（1）外部设有防护套筒（4），所述监测杆件（1）经防倾同心支架（3）与防护套筒（4）支撑相连，所述监测杆件（1）与防护套筒（4）之间填充有填充砂（5）。2.根据权利要求1所述的一种深基坑开挖对地铁竖向变形影响监测装置，其特征在于：所述空心头端（1-2）长度大于螺纹端头（1-1）长度。3.根据权利要求1所述的一种深基坑开挖对地铁竖向变形影响监测装置，其特征在于：所述观测棱镜（2）上部为棱镜端（2-1），底部设有螺纹连接端（2-2），所述观测棱镜（2）与监测杆件（1）顶部的空心头端（1-2）经螺纹连接端（2-2）相连。4.根据权利要求1所述的一种深基坑开挖对地铁竖向变形影响监测装置，其特征在于：所述监测杆件（1）外部的防倾同心支架（3）每隔0.5-2m设置一个。5.一种近地铁深基坑开挖对地铁竖向变形影响监测方法，其特征在于：所述方法为施工支护桩，安装监测装置，每个基坑设置2-4个监测断面，每个断面布置3-5个测点；对应在地铁隧道内，按照基坑平面位置延伸范围内在相应监测断面的延长线与隧道交界处设置监测点，在基坑平面位置延伸范围外，各布置至少一个测点，各监测点水平间距为10m~30m，且偏向隧道一侧布置；地面以上和隧道内分别设置至少3个基准点，1个工作基点，地面上基坑外观测点依靠基准点直接观测，基坑内测点为在基坑边建立观测工作基点，采用三角高程测量仪监测坑内测点的高程变化，隧道内的各测点的高程变化是基于隧道内远离基坑设置的基...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏艳军，张广超，辛全明，孙振华，佘小康，曹洋，解广成，马荣，梁海，陈立敏，李视熹，
申请(专利权)人：中国建筑东北设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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