¿Investigación sobre métodos de monitoreo de desplazamiento horizontal de fosas de cimentación?

1. Descripción general

Con la aceleración del proceso de urbanización de mi país y la mejora de los estándares de construcción, los proyectos de pozos de cimentación han crecido rápidamente en términos de cantidad, profundidad de excavación y campos de aplicación. En las ciudades, los proyectos de pozos de cimentación profundos a menudo se ubican cerca de densos edificios, carreteras y puentes, tuberías subterráneas, túneles de metro o proyectos de defensa aérea civil. Durante la excavación y construcción de fosos, la seguridad y la estabilidad del sistema de estructura de soporte, los edificios adyacentes y las tuberías de la carretera son particularmente importantes. Si no se maneja adecuadamente, no solo pondrá en peligro la seguridad del pozo de cimentación, sino que también afectará las estructuras cercanas, carreteras, puentes y diversas instalaciones subterráneas, provocando enormes pérdidas. El monitoreo sistemático, completo y de alta precisión de los pozos de cimentación puede proporcionar una sólida garantía para la seguridad de los proyectos de pozos de cimentación.

Entre los diversos proyectos de monitoreo de pozos de cimentación, el monitoreo del desplazamiento horizontal de las estructuras de soporte es uno de los medios más intuitivos y rápidos para responder a la seguridad de los pozos de cimentación y los entornos circundantes. Los proyectos de pozos de cimentación profundos generalmente se concentran en áreas centrales de las ciudades. Los sitios de construcción de proyectos de pozos de cimentación son pequeños. A menudo ocurren problemas como la falta de visibilidad entre los puntos de referencia, la falta de visibilidad entre los puntos de referencia y los puntos de monitoreo y condiciones difíciles de la estación. Si el seguimiento no se puede realizar sin problemas, la deformación de la estructura de soporte no podrá reflejarse de manera oportuna y precisa. Otro punto es que la competencia actual en el mercado de monitoreo de pozos de cimentación es muy feroz. Cómo apoderarse de una determinada participación de mercado en la competencia feroz requiere que innovemos en medios técnicos.

El contenido principal del tema de investigación es el método de monitoreo de instalación libre de estaciones, la forma del punto de referencia de alineación forzada y la forma del punto de monitoreo. Los contenidos de la investigación se analizan en detalle a continuación.

2. Investigación sobre métodos de monitoreo

Los métodos de monitoreo de desplazamiento horizontal se pueden resumir como método de línea de visión, método de coordenadas y método de intersección. A lo largo de muchos años de práctica de monitoreo de ingeniería, se ha descubierto que el método de coordenadas polares es el método más simple y rápido para monitorear el desplazamiento horizontal de los pozos de cimentación. Puede reflejar completamente el desplazamiento absoluto de los cuerpos deformados en la dirección horizontal y no está limitado por. la forma del pozo de cimentación.

Coloque el instrumento en un punto conocido A, y el punto de referencia es otro punto conocido B. Al medir el ángulo AB-AP y la distancia del punto A al punto P, las coordenadas del punto P pueden ser calculado. Supongamos que las coordenadas del punto A son A (XA, YA), y el ángulo de azimut de A-B es αA-B, entonces la fórmula de cálculo de las coordenadas del punto P P (XP, YP) ​​​​es:

XP=XA+S *cos（αA-B+β）

YP=YA+S*sin（αA-B+β）

El instrumento utilizado actualmente para el monitoreo de desplazamiento horizontal de pozos de cimentación es un instrumento electrónico de estación a gran escala. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología y la mejora del nivel informático, la precisión de las mediciones de las estaciones totales es cada vez mayor y cuentan con ricos programas de cálculo integrados, lo que hace que la medición funcione de manera simple y fácil.

En muchos proyectos de pozos de cimentación profundos, especialmente aquellos excavados sobre cimientos de suelo blando, a menudo se encuentran de 2 a 3 soportes horizontales. Monitorear el desplazamiento horizontal del segundo y tercer soporte horizontal es el foco y la dificultad de monitorear proyectos de pozos de cimentación profunda. En circunstancias normales, debido a las difíciles condiciones de visibilidad, es difícil completar con éxito el trabajo de monitoreo utilizando métodos de monitoreo convencionales, como se muestra en la Figura 2.

A, B y C son los puntos de referencia durante el proceso de monitoreo del pozo de cimentación, es fácil que los tres puntos no puedan verse entre sí, lo que trae grandes dificultades al trabajo de monitoreo.

Para resolver los problemas anteriores, el equipo de investigación realizó experimentos y estudió un método de instalación libre de estaciones que no se ve afectado por las condiciones de visibilidad, y logró buenos resultados de monitoreo. Como se muestra en la Figura 4, el punto P es un sitio establecido libremente, siempre que se puedan ver dos puntos de referencia al mismo tiempo en el punto P, la posición del punto P se puede establecer a voluntad, lo que hace que el monitoreo sea muy conveniente. Este método es el foco de esta investigación. Los principios básicos se presentan en detalle a continuación.

A y B son puntos conocidos (los puntos de referencia para el monitoreo del desplazamiento horizontal de la fosa de cimentación), P es una estación configurada libremente y C1, C2 y C3 son puntos de monitoreo. Cuando los dos puntos A y B no son visibles, o los dos puntos de referencia A y B y los puntos de monitoreo C1, C2 y C3 no son visibles, el trabajo de monitoreo no se puede completar. La idea básica del método de configuración de estación libre es establecer el punto de medición P en una ubicación adecuada, observar las longitudes S1 y S2 de los dos lados PA y PB en el punto P y el ángulo entre los dos lados para calcular las coordenadas. del punto P, y completar la medición de C1 y C1 en el punto P. Monitorización de C2 y C3.

La idea de cálculo de coordenadas de configurar libremente la estación P se puede resolver de acuerdo con la idea de cálculo del cable conectado. Supongamos que el cable comienza desde el punto A y está conectado al punto B a través del punto. P. La clave del cálculo es calcular PA, el acimut de coordenadas de PB.

①Según el teorema y la fórmula del coseno, ∠PAB= y ∠PBA= se pueden calcular respectivamente.

②De acuerdo con la fórmula de transferencia del ángulo de azimut en la medición con cable, los ángulos de azimut coordinados de AP y BP se pueden calcular respectivamente. El significado de la fórmula es calcular el ángulo de azimut coordenado del lado anterior en la dirección de avance de la ruta, que es igual al ángulo de acimut coordenado del lado siguiente más el ángulo de giro, más o menos 180 °. En cálculos específicos, si el ángulo de giro es la esquina izquierda, es un ángulo positivo, y cuando el ángulo de giro es la esquina derecha, es un ángulo negativo. Cuando sea >180°, reste 180°, y cuando sea <180°, sume 180°.

③El cálculo del valor de las coordenadas del punto P se puede calcular de acuerdo con la siguiente fórmula, donde y son los ángulos de azimut coordenados de AP y BP respectivamente.

Comience desde el punto A;

Comience desde el punto B;

④ Calcule el error del punto: teóricamente comience desde dos puntos A y B, y calcule el error. Suponga que los valores de las coordenadas del sitio P deben ser iguales. Sin embargo, debido a la influencia del propio instrumento o de factores externos, existen errores de medición y ambos no son iguales. En este momento, el error de coordenadas, es el error total de puntos. Cuando el valor es menor que el valor de error establecido del nivel de monitoreo correspondiente, se puede realizar un ajuste simple y el promedio de los dos valores de coordenadas se toma como el valor de coordenadas del punto P de la estación libre para la observación de la estación. . Si es mayor que el nivel correspondiente de precisión de observación establecido, es necesario encontrar la causa y volver a medir.

El cálculo de coordenadas del punto P en el método de configuración de estación libre es un poco complicado. Para mejorar la eficiencia, se puede utilizar una calculadora programable para programarlo y la estación se puede configurar inmediatamente para monitorear en. el sitio de monitoreo. En el experimento in situ, el equipo de investigación utilizó programas de cálculo escritos en software Excel para realizar cálculos y seguimiento en tiempo real en el sitio del proyecto.

3. Investigación sobre la forma de los puntos de monitoreo

En el monitoreo de desplazamiento horizontal de fosas, los puntos de monitoreo generalmente están enterrados en la estructura de soporte (viga de sombrerete, soporte horizontal, etc.). En la mayoría de los casos, la estructura de soporte del pozo de cimentación se encuentra entre 1,5 y 3 m por debajo del suelo natural, y se erige una red protectora de 1,5 m de altura alrededor del pozo de cimentación, lo que obstruye gravemente la línea de visión de medición. Para resolver los problemas anteriores, el equipo de investigación desarrolló un punto de monitoreo simple y fácil de usar, que consiste en perforar un agujero y enterrar una barra de acero roscada de unos 5 cm de largo en la posición diseñada, y usar un taladro eléctrico para perforar. un pequeño orificio con un diámetro de aproximadamente 5 mm en la superficie superior de la barra de acero rectificada. Al observar, use la punta de la varilla de centrado del prisma para colocarla en el pequeño orificio del punto de monitoreo, para garantizar que se pueda centrar la misma posición cada vez.

4. Experimentos y aplicaciones de campo

De acuerdo con los principios operativos anteriores y utilizando el trípode de centrado forzado desarrollado y el método de centrado del punto de monitoreo, el equipo de investigación realizó experimentos de medición de campo. Para reducir el error de cálculo inicial, se utiliza un sistema de coordenadas independiente para la medición. Como se muestra en la Figura 12, tome el punto A como origen, establezca las coordenadas en (0, 0), tome el borde AB como el eje vertical de las coordenadas y mida con precisión la distancia AB para que sea 130,063 m, luego las coordenadas del punto B son (0, 130.063) y miden con precisión Las coordenadas del punto C son (-40.323, 20.538). Las coordenadas del punto C se midieron varias veces utilizando el método de estación libre para comparar y analizar datos.

A través de los experimentos anteriores y el análisis de datos (ver Tabla 3), el error total del punto medido W = ±1,3 mm, consulte las regulaciones relevantes en las "Especificaciones técnicas para el monitoreo de la ingeniería de cimientos de construcción" ( GB50497-2009), el valor de alarma de desplazamiento horizontal del pozo de cimentación con el nivel de seguridad más alto es de 10 mm acumulativos y la tasa de cambio es de 2 mm/d. Muestra que este método de medición puede cumplir con los requisitos de precisión del monitoreo de fosas de cimentación.

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