基坑位移监测【基坑监测工程位移测量技术的探讨】
时间：2019-04-18 03:16:36 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：结合广东佛山某基坑变形监测项目，从基准点埋设、位移观测方法、精度估计等方面对基坑水平位移观测方法进行了介绍。 关键词：基准点、极坐标法、测小角法、视准线法。
Abstract: combining the foundation pit deformation monitoring a guangdong foshan project, from the benchmark embedment, displacement observation method, precision estimation of horizontal displacement of foundation pit observation methods are introduced in this paper.
Keywords: benchmark, polar coordinating method, small Angle measurement method, depending on the alignment method.
中图分类号： TV551.4文献标识码：A 文章编号：
随着经济的高速发展,建筑基坑越来越多的向大、深方向发展。基坑开挖、降水必然会改变原有地基的应力状态、打破地下水运动平衡，造成基坑支护桩体的位移变形，因此基坑施工过程中，必须对基坑侧壁位移进行连续的变形观测，如果发现问题，必须及时采取措施，避免因基坑围护结构坍塌而造成人员和经济的巨大损失。
1、工程概述
佛山宏宇东平大酒店位于位于佛山市东平新城吉祥路以东、新乐路以北，基坑西侧、南侧为三层地下室，基坑北侧、东侧为一层地下室，基坑周长约390.0米，基坑开挖深度约3.5～14.0米，基坑支护工程为临时工程，其开挖完成后正常使用年限为1年。
2、基坑监测工程的位移监测方法
2.1、基准点的埋设
基准点的埋设必须稳固，便于保存，通视良好，便于观测及定期检验。根据基坑周边实际状况，在基坑周边稳定位置埋设3个钻孔基准点。
2.2、采用的仪器设备
本项目位移监测采用日本拓普康GTP3002LN型全站仪进行观测，仪器的标称精度为角度测量方向2秒，距离观测中误差±2mm+2ppm。仪器检定在有效期内。
2.3、位移观测方法
测定水平位移的方法很多，常用的有：极坐标法、测小角法、视准线法等。
2.3.1极坐标法观测
2.3.1.1、极坐标法的实施是首先在基准点架设全站仪，仪器调平后瞄准后视点得起始方向值，测量起始方向到工作基点的水平角和基准点到工作基点的距离，通过计算到工作基点坐标。第二步搬站到工作基点，用同样方法依次观测各测点与工作基点的水平角和工作基点与各测点的距离，通过计算得到各测点的坐标值，两次坐标值的差就是测点位移变化量。
XA、YA—基准点坐标，XP、YP—测点坐标；
—基点至测点距离，—基点至测点方位角；
图2.3.1.1极坐标法观测示意图
2.3.1.2、将水平位移坐标分量转换为与基坑坑壁垂直方向的水平位移量
由于基坑是不规则的形状，所采用的独立坐标系的坐标轴与基坑的边线不平行，与基坑的对称轴线成一夹角，致使测算出的水平位移坐标分量与基坑的对称轴线不垂直，难以判断其水平位移量的大小和变化，需要换算成比较直观的与基坑坑壁垂直的水平位移量。
设基坑AD方向为X轴方向，与测量坐标X轴的夹角是，AB方向为Y轴方向，构成基坑坐标系，测量坐标系原点O在基坑坐标系的坐标为(,)，当在测量控制点上第一次测得基坑水平位移观测点i的测量坐标为 (,)时，将其换算为基坑坐标系坐标的公式为：
第j次测得的i点坐标为:
则第j次测定i点在基坑坐标系下的水平位移分量分别为:
图2.3.1.2坐标系旋转示意图
此时，基坑坐标系下的水平位移分量则是与坑壁垂直的水平位移量，即我们需要监测的水平位移量。当测定基坑AB、DC方向各点的水平位移时，测算的，就是它们向坑内的水平位移量；当测定基坑AD、BC方向各点的水平位移时，测算的, 就是它们向坑内的水平位移量；正负符号表明了它们的移动方向。
2.3.2、小角法观测
测小角法是利用精密全站仪精确地测出基准线与测站点（J1）到观测点（A）视线之间的微小角度（ß），读数取值精确至0.2秒,首次观测4个测回，取平均值，经检查无误后，计算偏离值：
L =(ß/ρ)*S（1-1）式
式中，S为测站（J1）到观测点（A）的距离；ρ〃=206265〃。
图2.3.1.1小角法观测示意图
2.3.2.1、精度估计：
主要误差来源是仪器误差、人为误差、外界因素所带来的误差。
2.3.2.2、对于距离S的精度要求：
将L =(ß/ρ)*S全微分，
取中误差得：m2L =( m 2ß /ρ2) ×S2+( mS2/ρ2) ×ß2（1-2）式
相对于测小角(ß),量测具有足够精度的边长S是较容易的,
因此，取(m ß /ρ) ×S =3×(mS /ρ)×ß， 代入（1-2）式
整理后，得：mS=（ρ×mL）/（3.16×ß） （1-3）式
由（1-1）式，得：ß=（L×ρ）/S ，代入（1-3）式
整理后，得：mS= mL×S/（3.16×L）
写成相对中误差形式： mS/S= mL/（3.16×L）
因此，要求mL=0.5毫米，而设偏离值L=40毫米，则，mS/S=1/250，当L=100毫米时，边长相对中误差仅要求mS/S=1/1000。
以1/2000的精度测量边长就完全满足精度要求，所以在测小角法时，边长需测量一次即可，在以后的各期观测中，此值可认为不变。
由水平角观测的误差分析知：一般情况下，观测误差包括了仪器误差、测站对中误差、目标对中误差、角度观测误差、外界影响等，根据上述估算，能满足委托方提出基坑边坡上的观测点相对于控制线的一次偏离值的测定精度为±3.0mm的要求。实测结果证明，采用测小角法进行基坑水平位移观测，准确、客观反映了基坑位移值，做到了准确报警，起到了信息化施工的作用。
2.3.3、视准线法观测
视准线法，将测站设在基坑围护结构的转角上，所测得的位移值是相对基坑转角处的位移值。当全站仪架设调平后，在基坑相反方向找一个固定的目标作为后视方向，用带有刻画的读数觇牌或T形尺，设置在观测点上，读取数值。一般用经纬仪正倒镜4次读数，取中数作为一次观测。初始值要测两遍，以保证无误。以后每次监测结果与初始值比较，求得测点的水平位移量。
图2.3.3 视准线法观测示意图
（A，B为工作基点，a,b,c,d为位移监测点）
3、资料整理与提交
按规定对测点进行观测后，依据监测成果的科学性、准确性、及时性的要求，对监测资料进行及时分析整理。监测当天的观测成果，应第一时间电话通知甲方、监理施工方，并于下一次监测前，提交正式监测简报。监测工作期间，每周汇报本周监测数据，形成监测周报，并提交给业主和监理单位。监测对象出现异常变化时，及时整理书面材料呈报有关各方，材料包括：分析原因，提出相对的对策建议，同时加密观测，了解其进一步的变化情况和进一步采取措施后的效果。出现险情时，保证现场24小时有人连续观测并及时提供监测数据。为保证预报及时，必要时在施工现场设一办公室，配备电脑、打印机等必备办公用品。
监测工作期间，每次的监测成果，应在第二天提供书面的监测简报。每周应汇报总监测数据，形成监测周报，并提交给业主和监理单位。整个监测工作结束后，向业主提交监测总结报告。内容包括：监测点平面布置图、监测说明、监测成果表、统计表、监测曲线、各施工阶段的监测数据，变形分析，结论等。
4、结论
建筑基坑监测工程中进行位移测量，除了熟悉相关规范外，还要能熟练的操作仪器，而且对仪器的结构、原理，误差的来源和减弱措施要有足够的重视，才能在建筑基坑监测过程中得到准确的围护结构位移信息。
参考文献：[1]《建筑变形测量规范》JGJ8-2007
[2]《建筑基坑工程监测技术规范》GB 50497-2009
[3]《工程测量规范》GB 50026-2007
[4]《建筑基坑支护工程技术规程》DBJ/T15-20-97
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
