学文网摘要：在深基坑开挖的施工过程中，采用何种方法进行水平位移监测，既能够保证精度，又可节省成本，是基坑施工监测的关键问题之一。目前我们知道的常用的基坑水平位移监测方法有四种：并将轴线法、单站改正法、测小角法、前方交会法。通过比较我们得知小角法相对于其他三种方法来说简单、方便、精度较高。本文就主要探讨了小角法的运用及数据处理，并结合工程实例加以论述。
关键词：深基坑水平位移 监测方法 数据处理
中***分类号：P25文献标识码：A
一、概述
深层水平位移主要用于大地运动，如可能产生在不稳固的边坡（滑坡）或挖土工程周围的测向运动等，也可以用来监测软土地基处理，堤坝，芯墙稳定性，钻孔设置的偏差，打桩引起的土移，以及回填筑堤和地下工程的土体沉陷，也可用于沿海、江边重力存放物场的土层变化等。对于平面位移监测而言，由于引测工作量大，且必须顾及测区精度的均匀性，通常是在施工场地周围布设基准控制网。在基准控制网中，一部分是远离场地的稳定基准点,另一部分控制点是施工场地周围相对稳定便于监测的工作基点。工作基点是施工场地上临时的控制点，一般的轴线放样和平面位移监测点都以工作基点为起点。随着深基坑的开挖，必须对工作基点定期进行检测，即对基准网进行部分或全部重复测量，并与初始测量结果进行比较,平差后对工作基点进行修正。然而，由于施工场地狭小时不便于施测，实际中往往不做该项检测。结果导致检测反应出的变形监测点的位移量不是绝对位移量，影响工程的质量。
二、测小角法原理
1、测小角法原理分析
小角法是工程测量中的一种放样方法，其目的是确定一条在两端无法安置仪器的线段上任意一点的位置。原理如***所示：如需观测某特定方向上的水平位移PP′，在距离监测区域一定距离以外选定工作基点A，水平位移监测点的布设应尽量与工作基点在一条直线上。在一定远处（施工影响范围之外）选定一个控制点B，作为零方向。在B点安置觇牌，用测回法观测水平角BAP∠，测定一段时间内观测点与基准点连线与零方向之间的角度变化值，根据公式计算得出水平位移量。
2、测小角法精度分析
由小角法的观测原理可知，水平位移观测精度受距离D和水平角β的观测误差的影响，由于D经一次观测后可作为固定值，水平位移观测精度可认为仅与测角精度有关，其观测误差可按照公式计算：
水平位移观测中误差的公式，表明：距离观测误差对水平位移观测误差影响甚微，一般情况下此部分误差可以忽略不计，采用钢尺等一般方法量取即可满足要求；影响水平位移观测精度的主要因素是水平角观测精度，应尽量使用高精度仪器或适当增加测回数来提高观测度；经纬仪的选用应根据建筑物的观测精度等级确定，在满足观测精度要求的前提下，可以使用精度较低的仪器，以降低观测成本。
3、关于基准线的设置
3.1基准线的方向设计
当监测对象存在其他方向的位移时,该方法无能为力。由此可见,设计基准线的方向必须垂直于可预见的水平位移方向。否则，所测定的位移量将失真。通常基准线按临近而平行于待测建筑边线布置，而观测点则应布设在基准线方向上，各测点偏离基准线的角度不应超过30"。上述规定目的在于有效发挥小角度法测量的优势：即在观测时不转动仪器照准部，而只用全站仪（经纬仪）的微动机构照准读数。实践证明，这样可以有效提高测角精度。
3.2基准点的稳定性检验
理想的基准线稳定性的检验***形是在基准线两端的延长线上设立校核基准点，限于现场条件，可采用各种行之有效的方法，如后方交会法（反演小角法属于此类）、三角测量法等。
三、工作基点水平位移坐标的确定
1、基坑位移监测点的布设
基坑位移监测点的布设应根据基坑工程的受力特点及由基坑开挖引起的基坑结构及周围环境的变形规律来布设，通常情况下，监测点布设在基坑支护桩的桩顶，并用冲击钻打洞，埋设牢固的钢筋，且做好十字标记，涂红油漆做点号，测点的问距一般在8～1 2 m左右 ，对水平位移变化较大的地方，测点可以适当加密，在基坑有水平钢支撑时，监测点应布设在两根支撑的中间位置，因为支撑的中间水平位移变形最大，测点应牢固可靠以防止在基坑开挖过程中点位被破坏。
2、基准点的选择及坐标系的建立
在基坑位移监测中，基准点的选择显得较为重要 ，尽量选在基坑变形区外稳固的地方，离基坑变形区较近，则必须有另外的固定点进行监测。在基坑开挖前，建立***坐标系，并对水平位移变形监测点进行观测，建立初始基准值，其坐标轴的方向与基坑的轴线方向一致。这样建立的坐标系，水平位移值的计算简单明了。
3、基点水平位移坐标的确定
一般地，工作基点位于两条深基坑边壁的交会处，所以对应地布设两条检测直线，从而联合求出工作基点的总位移量。如左***所示，O为工作基点，A1B1，A2B2分别平行于两条相交的基坑边，已知∠A1OA2=α、∠A1OB2=180°-α=β，e1和e2为工作基点相对于A1B1，A2B2的位移量，即OO1A1B1，OO2A2B2，∠O2OO1=β。过O1，O2分别作OO1，OO2的垂线相交于O′，则O′为工作起点的实际位置。设∠O1OO′=θ，OO′=e，∠O′OO2=β-θ。于是在O′O1O中，有e1= ecosθ，在O′O2O中，有e2=ecos(β-θ )。
根据工作基点移动后的坐标，可以准确反应出深基坑壁的位移情况，并且也可以精确地计算出放样数据，从而保证深基坑施工安全和放样结果的正确性。
四、工程实例
该工程位于某市中山路东段，如***所示，欲在松软的土基上建高层建筑，采用框架结构，故开挖深基坑。开挖过程中是否会影响周围的建筑物正常使用，在工程设计时，考虑了此项因素，决定边开挖边监测。但是由于周围建筑物较密集，很难按照变形监测两级布网的原则，选择合适的位置布设基准点、工作基点和变形监测点。满足定期监测监测点外，还要检校工作基点是否稳定。故采用了本文提出的方法进行监测工作基点的水平位移。
在开挖基坑四周设置了位移监测点共18个，它们之间的距离约为8～10m。在中山路上建立3个基准点J1、J2和J3，由这3个基准点控制基坑帽梁上的2个工作基点J4和J5。在开挖前先测量出J4和J5的初始坐标，根据国家技术监督局和建设部联合的《工程测量规范》的规定，按照二等监测精度，即对于基坑围护结构水平位移监测的要求，监测点的点位中误差应小于3mm。J4和J5位于帽梁的拐角处,且拐角近似成直角。利用此两点可以实时监测其他监测点，但是若检校此两点是否稳定，由于施工和其他因素的影响,不能再和基准点J1、J2和J3进行连测，所以在远处的4个高层建筑物上选择A、B、C和D作为基准点，可以检测出工作基点J4和J5是否稳定以及变形值的大小。
具体监测时，由J4点监测基坑东侧的E1、E2和E3点，由J2点监测基坑南侧的S1、S2,、S3、S4、S5和S6点，J5点监测基坑西侧的W1、W2和W33点和北侧的N1、N2、N3、N4、N5和N6点。另外在基坑中间的横支撑梁上布设了3个竖向位移监测点G1、G2和G3点，用这3个点主要监测基坑中间横支撑梁的下沉或回弹。
小角法观测各个环节操作必须规范。高精度的位移监测要尽量采用望远镜高放大倍率的仪器，仪器精度等级选择应合理。观测必须按设计要求的方式和测回数进行，采取有效措施确保仪器对中精确等。
五、结束语
随着大中型城市经济的迅速发展，城市土地珍贵,随之而来的高层和超高层建筑不断拔地而起，带动了深基坑支护技术的不断发展。相应的施工过程中的变形监测日益显示其重要性。当施工条件限制时，特别是由于场地限制基准控制网建立时，可以利用反演的小角法在可动的工作基点上观测自身的位移。从而更加精确的满足监测的要求。
参考文献
[1]孙国峰.浅谈深基坑水平位移监测[J].科技创新导报，2008.
[2]徐建新，张兵良，杨伯宏.小角法在深基坑支护监测中的应用研究[A].江苏省测绘学会'200学术年会专辑，2002.
[3]王志明.几种水平位移监测方法的分析和比较[J].上海建设科技，2008.
[4]刘宝俊.水平位移基准线随机测站观察法[J].工程勘察，2004.
转载请注明出处学文网 » 深基坑水平位移监测方法及数据处理