1、谈基坑帽梁水平位移自动化监测方法摘要：本文介绍了一种全新的基坑水平位移自动化监测方法，与常规监测方法做了比较，该方法具有高精度、实时、连续、无人值守、远程无线监测与预警等特点。通过在天津某基坑施工过程中的实际应用，验证了该监测方法是令人满意的。 关键词：基坑水平位移监测；自动化监测；常规监测；监测方法 中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号： 1 引言 近些年，随着现代化进程的推进，高层建筑、桥梁基础、过江隧道、过街通道、地下立交、地铁车站和区间隧道等工程大量涌现，特别是高层建筑为了满足抗震和抗风等结构要求，基坑开挖深度越来越大。这些基坑工程在开挖深度、平面尺寸、荷载条件、土体性
2、质、施工环境、使用领域等方面各具特点，基坑变形监测成为工程建设中必不可少的重要环节。 基坑水平位移传统的监测方法是采用高精度电子全站仪进行基准线法或极坐标法等，此方法虽然技术可靠、精度高，但它是一种非连续的、劳动强度非常大的人工观测方法。本文介绍了一种基坑水平位移变形自动化监测方法，该监测方法特点是全自动无人值守，全天候不间断，实时高精度监测及预警实时自动连续的监测预警技术。此项技术已经成功应用于天津南开区东马路仁恒深基坑开挖过程中帽梁水平位移的监测。 2 监测原理 2.1 水平位移自动化监测方法 采用菲涅尔波带板激光准直测量法。图 1 所示为水平位移实时自动监测及预警系统的概念图，该系统主要
3、由氦氖激光器、菲涅尔波带板、CCD 传感器、GPRS 模块、计算机等部分组成。系统的工作原理为：在水平位移点上设置菲涅尔波带板，在不受水平位移影响的地方安置激光器和 CCD 传感器，激光器发出的激光束应大致垂直于水平位移的方向，激光束经菲涅尔波带板衍射后成像在 CCD 传感器的视场中，在 CCD 的视场中放置一承像面，当发生水平位移时，波带板的位置也随之变化，这时由 CCD 传感器获取的承像面上的激光衍射光斑的坐标值会出现偏差，此偏差值由与 CCD 相连的计算机采集后，再根据激光器、波带板、CCD 三者的位置关系，以及波带板的焦距等参数， 推算出波带板处的水平位移量，最后用 GPRS 模块将水
4、平位移量通过 GSM 无线通信网传输到预警中心。 平位移实时自动监测及预警系统 图 1 2.2 水平位移常规监测方法 围护桩帽梁顶水平位移监测采用电子全站仪（如图 2 所示）基准线法和极坐标法同时进行观测。基准线法指的是沿基坑边建立基准线，基准线的两端点按照两级控制的原理设置。首级控制点为基准原点，一般布设在工地现场以外不受基坑位移影响的地方；第二级控制点为工作基点即基准线的两端点，一般布设在工地现场内且受位移影响相对很小的地方，实际布设时，对于矩形基坑，工作基点常布设在矩形凹角上。测量时，首先用基准原点检测工作基点，如果工作基点有位移，则对其坐标进行修正，然后用工作基点监测布设在帽梁上的水平
5、位移点。首次测量时，采用坐标法测定工作基点和测点的初始坐标。每次观测时，在基准线的一端安置电子全站仪，照准基准线的另一端，然后将基准线投射到水平位移点的旁边，通过量取水平位移点离开基准线的水平偏距，并从两次观测所得水平偏距之差，即可得知两次期间水平位移点的位移量。极坐标法是利用起算点坐标和实测的边长夹角，解算出每个待测点的绝对坐标，进而求出每个测点的变化矢量。 图 2 3 工程实例 3.1 工程概况 本工程位于天津市南开区东马路与水阁大街交口，本工程东边距离仁慈堂约 14 米,北边距离水阁大街约 35 米，西边距离东马路约 8 米，南边为仁恒二期工程。该工程由仁恒发展（天津）有限公司开发。本工
6、程整个地块呈 L 型，基坑开挖深度约 21 米，局部电梯井和集水井开挖深度达约 24 米，基坑周边长度约为 520 米，基坑开挖面积约 13000m2。本工程支护总体采用钢筋混凝土灌注桩支护，设置四道水平支撑体系，大部分位置采用 13001500 钢筋混凝土灌注桩，靠近保护建筑仁慈堂一侧采用 15001700 钢筋混凝土灌注桩。根据工程要求需设置 36 米以上的超深止水帷幕，在基坑西、北、东三侧靠近外围，周边有道路和重点保护建筑，采用较为可靠的 TRD 工法（等厚水泥土地下连续墙工法） ，南侧靠近二期场地范围，采用三轴止水帷幕。止水帷幕深度 36.5 米。基坑开挖深度深，基坑工程安全等级为一级
7、，监测工作十分重要。 3.2 监测点布设 监测点的布置应能反映监测对象的实际状态及变化趋势；监测标志应稳固、明显、结构合理，监测点的位置应避开障碍物，便于观测；同时布设监测点考虑到自动化监测的成本。遵循以上要求，该工程共布设8 个监测点，如图 3 所示。 监测点布设平面位置示意图图 3 3.3 监测技术措施 根据建筑变形测量规程 （JGJT897）的规定以及该工程的实际情况，对其采用一级精度监测，对于水平位移监测点，其误差不超过1mm。为了确保监测成果的质量，除按上述的技术要点进行监测外，还必须采取如下的技术措施： (1)两检校: 1）对所用的仪器在监测过程中作定期检定和校正； 2）对每个基准
8、点和工作基点作定期的检测和修正。 (2)四固定: 1）所用仪器设备要固定； 2）监测人员要固定； 3）监测的条件、环境基本相同； 4）监测的方法、路线、镜位及程序要固定。 3.4 监测成果表 自动化和常规监测成果表 表 1 3.5 监测数据分析 2012 年 11 月 30 日自动化和常规水平位移监测数据（表 1）来看，二者之差最大为 1mm（2 测点） ；2012 年 12 月 30 日自动化和常规水平位移监测数据（表 1）来看，二者之差最大为 2mm（1 测点） ；2013 年 1 月30 日自动化和常规水平位移监测数据（表 1）来看，二者之差最大为-2mm（4 测点） ；这说明此监测方法
9、测量精度是满足要求的。 4 结论 （1）本文介绍的基坑帽梁水平位移变形的全新自动监测方法，是确保其施工质量和施工安全、实现其真正的信息化施工的重要手段。 （2）该监测方法特点是全自动无人值守，全天候不间断，实时高精度监测及预警实时自动连续的监测预警技术。 （3）从此次试验所得数据来看，该监测方法与常规的电子全站仪测量基坑帽梁水平位移方法相比，说明此监测方法测量精度是满足要求的。可以推广应用于深基坑开挖等其他类似工程施工的安全监测中，从而可以大大降低劳动强度，提高监测效率。 参考文献 1 GB50497-2009 建筑基坑工程监测技术规范S. 2 JGJ 8-2007 建筑变形测量规范S. 3 熊春宝，马路滨，房闫林. 基坑变形监测三维可视化系统设计J.低温建筑技术 2010（10）：68-70.
