測標

測標工具用木材、鋼材或其他材料製成，呈三角錐形或四角錐形，高度自數米到數十米。三等以上的三角點和導線點，一般需建造測標，四等點可視情況而定。一、二級小三角點和導線點，則一般不建測標，而豎立臨時性的標誌（如標杆等）作為照準目標。測標的類型有：尋常標，無內架的木製、鋼製或用其他材料建造成三腳或四腳錐形的測標；雙錐標，內架（安放儀器）與外架（支撐照準標的）不相連接的木製三腳或四腳錐形測標；鋼標，是鋼製的有內、外架的三腳或四腳錐形測標；墩標，是用混凝土、天然石、磚塊或木材構築成儀器墩並在其上架設照準圓筒。應用全球定位系統技術的觀測點，則一般不建測標。

在測繪工作或測量實訓中經常會有加密控制點或多位測高程的項目、科目。如在三角高程測量中通過不同位置對同一目標進行測定校核；用各種交會法等利用已知點座標及所測邊、角測算校核待定點等。受環境、地形等因素制約，如山地丘陵，河流沼澤等，往往是通視好但不宜量距(利用全站儀等可改善測量條件，但也需進行各種校核)，經常會採取三角高程測量，採用各種交會法來測算校核待定點(目標點)。研究主要就後方交會法中因人為因素、儀器狀況及外部條件影響所引起的測算差異，偶爾出現數據異常的現象進行分析，分析異常值出現的原因，提出改進方法，給出分析判定異常值的實例。

利用已知座標，如後方交會法有A、B、C、D等已知點座標，在待定點(目標點)通過測角或測邊進行測算待定點座標，若選擇不同的已知座標點進行測算，對於待定點座標則會產生多組數據，落點數據不盡相同，即有誤差存在。產生誤差的因素有很多，如①觀測者的視覺差異，人員組別不同。②儀器設備的差異、裝備狀況的不同。③外界因素如地球曲率、大氣折光、亮度、温度、濕度、風力等。

改進方法是：①儘量使用同一型號儀器，儀器要進行精確校核。②架設儀器一定要精確對中整平(全站儀有補償器可得到一定補償)，使用稜鏡時一定要使稜鏡相對穩固。③在大面積測量放樣中要將地球曲率、大氣折光等因素納入計算。④多次測角平差可通過計算中誤差、算術平均中誤差來進行，多點測標也可計算中誤差。待定點不重合，針對待定點形成的散點可建立擬合直線，消減殘差，對於偶爾出現的異常值要進行判定，若為異值則要剔除，然後再行計算以使目標點數據更趨精確。

僅就工程測量或測量實習中，利用多點對同一目標進行測算中，目標點數據不盡相同，偶有異常值出現的現象進行分析，分析異常值出現的原因，提出改進方法並就分析判定異常值給出實例，以期針對此類現象作出調整，使目標點的測算更合理、更精確。 ^[1] 

由於地殼表部鬆散覆蓋層的壓密而引起地面標高降低的現象，通常稱為地面沉降。地面沉降可造成地表下陷、內澇、城市積水、管線(輸水、輸氣、輸油管線)斷裂、江河庫壩變形等嚴重災害。國內所出現地面沉降較嚴重的地區有上海、北京、天津、西安、阜陽和寧波、蘇錫常、杭嘉湖長江三角洲等區域。為了監測地面沉降量，主要手段是建立地面沉降監測標(基岩標、分層標)，來獲取地表下土層在外界作用影響下的變形量，以分析研究地面沉降規律，從而制定相應控制措施和對策。

地面沉降監測標的設立及監測精度的可靠性、靈敏性，關鍵取決於監測標的結構設計和施工工藝。通過幾年來我公司在上海、北京、浙江等地近30000 m工作量、130個監測標孔的施工實踐，本文就上述兩方面技術問題進行探討及淺談幾點認識，以供同仁參考。

（1）監測標作用原理

地面沉降監測標主要有基岩標和分層標組成。基岩標是通過鑽探的方法而埋設在地下完整基岩上的特殊監測點。即從地下基岩引至地表的標誌點(水準點)，是進行地面沉降的水準測量的起始點或高程控制點(是分層標監測的基準點)。分層標是根據土層的性質，通過鑽探方法分別埋設在地下不同深度土層中的特殊監測點。標點直通地表，隨土層的壓縮、膨脹而升降變化，由此可監測該點到地面的總沉降量或總回彈量。

（2）監測標結構設計原則

根據監測標的作用原理，其結構設計原則是:要求標體結構簡單、可靠、耐久。基岩標具有良好的穩定性，分層標具有高度的靈敏性，能客觀反映土層變形的微量變化。

監測標的標體結構主要由：保護管、引測裝置(標杆)、扶正裝置、標底裝置和地面裝置5大部分組成。基岩標與分層標結構區別在於標底結構，基岩標標底須與基岩固結成一體，保證其穩固、可靠、永久。而分層標標底要與土層緊密接觸，並隨土層變形，能上下靈活運動。如《基岩標結構示意圖》和《分層標結構示意圖》所示。

（3）監測標結構設計要求

監測標的五大結構具有各自不同的作用，因而標的結構設計應能保證其各司其職，協同配合，以此提高標體質量，並保證其正常運行。保護裝置的作用主要是隔離周圍土層摩阻、水動力及動態變化對標的影響；引測裝置處於保護裝置之中，是標的主體關鍵部件；導正裝置用於扶正引測裝置，保證標杆垂直，減少保護裝置對引測裝置的影響；標底是保證引測裝置底部與周圍地層緊密接觸最重要構件；地面裝置則是測量作業的依據。監測標結構設計是否合理，是監測標運行質量優劣的關鍵。

監測標作為地質災害監控防治的重要手段與基礎設施，地面沉降具有隱蔽工程、長期工程的性質，因而除監測標標體結構在設計上科學性、合理性外，監測標的施工技術與方法也是重要的環節。為保證監測標的監測質量，在施工工藝上必須做到監測標埋設地層層位的準確性、鑽孔結構的合理性、鑽孔軸線的垂直性和標體安裝的可靠性。

（1）監測標埋設層位的準確性

監測標在施工標孔之前必須先施工1個鑑別孔進行全孔取心，岩心採取率均要求較高(80%以上)，直至完整基岩為止。並進行現場岩心描述，作出地層地質剖面圖。以全面、詳細瞭解建標位置的地層情況後，再確定各標標底的埋設位置。基岩標必須埋設在新鮮完整基岩上，分層標埋設在主要含水層的頂板和底板土層上。除鑑別孔取岩心外，各標孔在到達目的層前也要提前3～5 m進行取心，以檢驗地層是否有變化。

（2）監測標的配置 、分佈及施工順序的科學性

根據鑑別孔所揭示的地層，標組孔配置一般原則是：基岩標1個，主要含水層頂、底板各設1個分層標，設地面淺標(1m左右)1個，主要含水層各設1個水文觀測孔，孔隙水測頭孔視情況而設。監測標孔分佈主要有扇形(或弧形)和矩形2種形式。標孔一般均配套埋設，孔距3～4m，基岩標位於標組孔中心，分層標深淺錯開，水文觀測孔、孔隙水測頭孔分佈於標孔外側，這樣既有利於施工，又減小測量系統誤差。監測標組孔施工順序原則是：先施工鑑別孔，後施工標組孔;標組孔先深後淺，先基岩標後分層標，最後施工水文觀測孔及孔隙水測頭孔。此施工順序安排有利於因施工中少數標孔因質量達不到要求，可以有調整換型的餘地(如分層標孔可改成水文孔)，避免報廢工作量。

（3）標孔結構與鑽進方法的合理性

標孔結構設計是依據標體結構確定標孔結構，原則上力求簡單，儘量採用一徑到底結構式。標孔孔徑要能滿足投放回填材料和管外固孔需要，設計鑽孔口徑應大於保護管最大外徑150 mm以上。因為分層標固孔均從保護管外下入鑽桿注漿，為了安全起見，鑽孔環空間隙設計不宜太小。監測標施工所鑽進的地層多為第四系鬆散層，只有基岩標下部需鑽進少量基岩。在鑽進方法上，以牙輪及硬質合金鑽頭正循環泥漿鑽進為主，取心孔(段)必須採用雙管鑽進，以保證岩心採取率。岩層取心儘量採用金剛石鑽進。分層標孔施工應選用液壓立軸式鑽機鑽進，便於壓標(壓標時需6～8t軸壓)，使標底插釺能準確壓到位。鑽進時要求選用優質膨潤土作為泥漿材料，並具有良好的護壁性能和攜屑性能，以保證鑽進中孔內的安全性。

（4）監測標孔軸線的保直性

監測標孔對鑽孔軸線垂直度要求十分嚴格。鑽孔垂直度是衡量標孔施工質量的關鍵指標，一般規定鑽孔頂角≤0.3°100m。若鑽孔垂直度超標，則不能作為標孔使用。標孔施工軸線垂直度控制要點主要有以下幾個方面：

①把好開孔關

施工場地必須用水泥固化平整，鑽機安裝做到三點一線(孔口、立軸、天車三點為一直線)；孔口安裝定向管；採用小規程鑽進；逐漸加長導正鑽具。

②把好鑽具級配關

鑽進鑽具組合必須具有剛、滿、直，防斜保直特性；採用鑽鋌孔底加壓，上部鑽桿始終處於拉伸狀態；採用小打大擴(小徑打導向孔後大徑擴孔)施工方法。擴孔時，鑽具必須上帶扶正器，下帶導正，使之沿導向孔延伸。

③把好鑽進參數關

鑽進過程中，若遇軟硬互層時，採用小規程參數鑽進，不使用磨鈍的切削具鑽進。

④把好鑽孔軸線監控關

施工過程中要做到三及時，即及時測孔斜(每25 m測一次)；孔斜有超差趨勢時及時調整施工工藝；孔斜超差過大時及時糾偏。測斜儀器下孔前、測斜後均要進行校驗，儀器測量精度超出允許誤差範圍時，嚴禁下入孔內；同點測斜數據重複性差，出現異常時，要進行同點反覆測量，找出原因，進行誤差消除，以提供準確的測斜數據，指導施工；鑽孔終孔及下保護管後，要求全孔測斜，以提供最終孔斜資料。

(1)監測標保護管應選用高強度無縫鋼管，壁厚為7～8 mm為宜，不宜採用水泥管及鑄鐵管，此類管自重大，下管麻煩且不安全。

(2)引測裝置(標杆)採用下粗上細寶塔型結構，以89、73、42 mm三種組合，即89 mm為總標杆長的59，73 mm為剩餘長度59，其餘為42 mm，進行九五分割較為科學、合理，穩定性好，剛性強。

(3)引測裝置導正宜採用剛性導正結構，其結構類型選用滾輪式扶正器較好，既能軸向上下移動，又能徑向轉動，安全可靠。扶正器最大外徑與保護管內徑間隙為1.5～2 mm為宜。

(4)分層標標底結構宜選用插入托盤式，標底滑桿長度和密封裝置部分設計要考慮大於50年(壽命)的總沉降量較合適。

(5)保護管結構力求簡化，宜採用單層管和雙層管結構，若淺表層有淤泥、液化地層或雜填土地層，則上部為雙層，下部採用單層結構，以減少上部地層對保護管的影響。

(6)基岩標保護管固管宜採用水泥全孔固結，分層標保護管固管底部用粘土球，中部最好採用粘土水泥漿混合灌注，上部10～20 m用水泥固管。這樣對整個標組地層保持原狀有利，以防注水泥漿時，把水泥注入周邊地層，影響其他標孔的沉降(因為標孔之間孔距只有3～4 m，每個孔均注水泥漿，勢必對地層有影響)。

(7)監測標施工質量要求高，必須根據地質設計、地層情況，認真編寫施工組織設計，編制切實可行的質量保證措施，選擇責任心強的施工隊伍，才能保證標孔施工質量，否則將難以達到預想效果。 ^[2]