基坑监测工程水平位移测量技术探讨.doc

1、基坑监测工程水平位移测量技术探讨摘要 ： 本文在简单叙述建筑基坑水平位移的监测中所用到的一些方法的基础上，在艰苦环境下对建筑基坑水平位移监测做出了相应的改进。此外，本文还探讨了关于改进后方法的精度，并且以相关的工程实例证明了此方法的可用性和实用性。 关键词：基坑； 水平位移监测；小角度法；移位法；交会法 中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号： 0引言 随着经济的发展和人均用地的不断减少，城市高层建筑的施工过程中，经常会遇到一些开挖基坑的问题。因为城市中多层 、高层建筑物，基坑开挖会对周围建筑物的稳定造成一定的影响，所以必须对在一定范围内的基坑建筑物进行安全监测。同时因挤压周围的

2、建筑物，可能造成基坑发生塌方等危险， 因此需要对基坑进行水平位移监测。 1. 基坑监测工程水平位移测量方法 建筑水平位移监测应是被广泛应用的方法有： 视准线法和交会法。 使用经纬仪或准直光学仪器，如创建一个基准面之间、两个基准点基于基准面，确定出各个观测点的水平位移观点，称为视准线法。视准线法分为角度变化法( 即小角测量法) 和移位法(活动标牌法)两种，全站仪法较为少用。 2基坑水平位移监测的常用法 21 测小角法 如图 1. 小角度法测量就是使用精密经纬仪精确测量基线 AB与设置点 A 到观测点到连线 两视 线之间的较小角度的变化a ， 通过公式 i=a si 来计算出水平位移变化。 2.

3、2 活动标牌法 分别在各观测点上安置活动标牌，观测时让标牌的中心在视野中心，观测点对于基准面的偏差值为活动标牌上的读数用直尺直接测定。 如图 2 所示，在基坑超过一定的距离外建立基准点，水平位移监测点的布局应尽可能与基准点在同一直线上。具体操作，监视站与基准点连线方向在一定距离处选定一个方向，确定一段时间内的角度变化即观测点与基准点连线和零方向间的角度变化值， 根据 i= i li ( 为观测点 i 至基准点的距离) 计算基坑水平位移。该方法简单方便，容易实地操作，但需要的场地相对开阔， 基准点应该建立在离基坑有一定距离，并且不受基坑开挖影响。 3艰苦环境下基坑水平位移的监测 3 1 监测方法

4、 虽然测小角法有很多优点，但是一般情况下，基坑周围没有足够的空间，如果在基坑附近建立基准点，基准点的位移相对比较大，从而观测结果会出现较大的偏差。上述方法可以在改进后更好地适用于具体的项目。 如图 3， 将基准点建立在基坑两侧位移变形区的中间（处于位移变形区里面)，监测点均匀地分布在基准点的两边上。每条边上两端距离沿着观察边缘上的点选择一个符号，用作角度观测的零方向。 以一条边作为例子， 如图 4.选定 N、M 两点作为零方向， 一般N、M 可以选择为在一定距离处明确且固定的对象。在基坑监测中， 需要确定基坑边相垂直的位移。因此，零方向点与基准点应尽可能处于基坑边的平行直线上， 从而 A 点位

5、移可以通过测量角度 NAM 的变化测出来。 监测时，首先确定角度 NAM 的大小 P0， AN 方向每个观察点和基准点 A 的连线与 AN 的夹角， 还有 AM 方向各个观测点和 A 的连线与 AM 的夹角 。 第二次监测时，因为 A 点会产生位移到 A ， 测量 NA M 角度和第一次对比将会有一些变化，这时候垂直在基坑边上并且距离 A 点 S 处，作一个标志 A0， 则 A0 点 即为 A 点第一次观测时的具体位置。以 A0 为基准点 ， 分别来测定 A0N 方向上的各个观测点与 A0 的连线和 A0N 的夹角， 与第一次测量的角度相比较，使用小角法公式就可以计算出观测点的偏移量，同样可以

6、测定出 A M 方向上各点的位移量。 为了推导公式中的 C ，可在第一次完成监测后，在垂直基坑边缘离 A 点 2 cm 距离处，定一点 A，测量角 NAM 的大小， 设 M 与 A 的距离为 C，之后根据公式可求得 C。 以后各时期监测步骤都和第二阶段一样， C 可以被用作一个常数，并且首次求得的 C 值固定不变。由于测定的位移 A 点的方向是总是垂直于基坑，因此不会改变 C 值的大小。 3.2 精度分析 在正常情况下，N、M 的零方向点选择，与基准点应该在一条平行于基坑边的直线上，基准点 A 的位移方向同样是垂直于 MN 连线。所以角度 NAA约等于 90 度， NMA 约等于 180 度

7、，因此， C 约等于 SAM*SAN/SAM+SAN。 由此可得，基准点到两个零方向点的距离决定了 C的大小，而且可以测定点 A 到这两个零方向点的距离。城市的大气状况以及摩天大楼作为考虑的因素，SAM、SAN 通常不会超过 400 米， 由此可得 C 不会超过 200 米。 由公式 S = C ， 可以得到 =S C，可见 C 值越大，计算出相同水平位移量S 所出现的角度变化就会变得越小。假设 C 取 200 m， 当 S = 1 cm 时，根据规范测小角度法， J 1 经纬仪 4 次测回， 测角中误差为 25 。 显而易见此方法具有一定灵敏度。如果 C 越小，该方法的灵敏度就会越高， SA

8、M、SAN 有一条边会相对比较短， C 也会较小。然而考虑到近距离和范围的对象不太稳定，所以不能盲目追求高灵敏度，而将零方向点定位在位移变形区内。 根据这种方法，得出误差主要来源于两个方面。一是 A点定位误差 M A ， 二是使用 A点作观测小角时产生的误差 M 小。使用 J1 经纬仪四个测回测定角度 NAM，采用 J1 经纬仪测定每一个变形观测点和基准点的连线与零方向的角度，由工程测量规范可知， 二等水平位移监测中误差小于 3 mm 3，显然这个方法是可以达到二等水平位移监测的精度要求。 3.3 工程实例 在基坑监测工程的过程中使用这种方法。测定基准点与两零方向当夹角，精确经纬仪，测量四个测

9、回，则其中角度的误差为 25 。测定观测点的角度变化的时候使用 J1 经纬仪，测定第一个测回， 其中的角度误差为5 。通过结果分析，精度可以满足二等水平位移监测要求。 对基坑其中一边的 3 期观察结果进行分析， A 为观测的其中一个基准点， M、N 为选定下来的两个零方向点。水平位移监测点分别为 1、 2、 3、 4、 5、 6。 用公式s =*C/ 计算 A 点偏移， A 点的角度观测中误差大小为 2.5 ，能够计算的 A 点位移中误差为1.8mm。 用公式 s =i *S Ai / 计算各个位移监测点偏移， 每个偏移点角度观测中的误差为 2.5， 各个监测点估算因小角法观测引起的中误差为0

10、.6mm， 因此各个监测点位移观测中误差值为1.9 mm， 满足二等水平位移监测要求。 4 结语 在实地的监测工程中，由于建筑工地的原因，经常遇到基准点不能够建立在稳定地区，而且使用上述的方法，需要充分地考虑到基准点的位移变化和消除。当水平位移变化量稍大于限度值时，能根据实地的情况进行分析与讨论。如果实在无法满足的情况下，并且不具备精确度较高的仪器时，可以加多几个固定观测点进行观测，用这种方法，可以达到更高的精度。 在基坑监测中要求高精度的观测，尽量减少测量的误差，采用特定的方法进行监测，满足基坑水平位移监测的需求。 参考文献 1 章书寿 ， 华锡 生 工程测量 M 北京 ： 水利 水电出版社 ， 1 9 9 4 2 李青岳 ， 陈永奇 工程测量学 M 北京 ： 测绘 出版社 ， 1 9 9 5 3 中华人 民共 和国行业标准 城市测 量规 范 s 北 京 ： 中国建筑出版社 ， 1 9 9 9