浅谈基坑围护桩顶水平位移监测方法

浅谈基坑围护桩顶水平位移监测方法

摘要：本文介绍了深基坑水平位移监测中常用方法，并重点介绍了全站仪极坐标法水平位移监测和计算位移量的方法。 　　关键词：水平位移 极坐标法 基准线法 前方交会法 中误差 　　一、引言 　　随着城市的快速发展，各种深基坑工程越来越多，受地质、地下水、周边环境及其它不确定因素的影响，给施工带来的难度及风险也越来越大。为了最大限度的规避风险，避免人员伤亡和和事故发生，为工程建设提供安全保障服务，基坑监测已成为施工过程中非常重要的一个环节，受到了建设主管部门、建设单位、设计、监理、施工方高度的重视。围护桩顶水平位移监测比较常用的监测方法有基准线法（测小角法）、前方交会法、极坐标法等。 　　其中应用最为广泛是极坐标法水平位移监测，极坐标法水平位移监测具有简便、高效、精度可靠等特点，本文将重点介绍极坐标法水平位移监测。 　　二、常用水平位移监测方法简介 　　2.1 基准线法（测小角法） 　　基准线法就是在基坑外建立工作基点，两个工作基点可以确定一条基准线，然后将监测点尽量设置在基准在线，通过高精度经纬仪测定监测点与基准线间的微小角度变化，从而计算位移量。 　　2.2 前方交会法 　　利用施工场地内的两个工作基点分别架设全站仪或经纬仪观测监测点，通过解算三角形的方法计算监测点坐标，从而计算出水平位移量。 　　2.3 极坐标法 　　在一个工作基点上加架设高精度全站仪，另一个工作基点为后视点，通过观点角度和距离测定监测点坐标，通过每次观测坐标值与初始值进行比较，从而计算出水平变化量。 　　三、极坐标法水平位移监测方法 　　3.1 工作基点的布设 　　因施工环境比较复杂，工作基点的选定应考虑点位的安全、稳定，受施工影响较小的地方。 　　布设2-4个带有强制对中观测墩，观测墩地上高度为1.2-1.3米，地下部分深度就大于1.2米，互相通视或组成三角形，方便检核。 　　3.2 监测点的布设 　　监测点应尽量布设在基坑冠梁、围护桩或地下连续墙的顶部等较为固定、不易破坏、设置方便的地方，基坑围护桩顶每20米布设1点，有水平横撑时测点尽量设置在两水平横撑跨中位置。 　　监测点埋设时先在圈梁、围护桩等围护结构的顶部，用冲击钻钻出深约100mm的孔，再把强制对中监测标志放入孔内，缝隙用锚固剂填充。 　　3.3 数据采集 　　工作基点观测采用导线法，将工作基点与施工专用控制网组成闭合或附合导线，监测点采用极坐标法，根据基坑的等级和设计对监测的要求，采用的相应变形测量等级。极坐标法水平位移观测，宜采用高精度全站仪，测角精度应高于2”，测距精度应高于2+2ppm。 　　监测点初始值的采集应进行两次独立观测，两次观测值满足规范限差要求时取中作为最终初始值。 　　观测作业技术规定：○1观测应做到“五固定”，即固定人员、固定仪器、固定线站、固定观测方法、固定观测尺；○2在基本相同的环境和条件下进行观测；○3对观测距离进行仪器加常数、乘常数、气温、气压改正。 　　3.4 水平位移量的计算 方法 　　如图1所示：E 为水平位移监测点初始值位置，E’为变形后的位置，D就是我们要计算的垂直于基坑边线向内或外的水平位移量，计算方法如下： 　　通过E、E’两点坐标反算我们能得到两点距离S和方位角αEE’ 　　α23可通过设计提供电子图获得，也得通过实地观测反算获得 　　3.5 水平位移的控制指标及监测频率 　　桩体水平位移允许控制值：一级基坑为30mm或0.15%H取小值；二级基坑为40mm或0.2%H取小值；三级基坑为50mm或0.3%H取小值。平均变化速率控制值为2mm/d，最大变化速率控制值为3mm/d[3]。判断变形稳定的标准：依据《建筑变形测量规范》JGJ8-2007相关内容确定，即“当最后100d的沉降速率小于0.01-0.04mm/d时可认为已经进入稳定阶段”[2]。 　　基坑开挖期间：开挖深度H≤5m，1次/3天；5m10 m，1次/天。基坑开挖完成后：1～7天，1次/天；7～15天，1次/2天；15～30天，1次/3天；30天以后，1次/周；经数据分析确认达到基本稳定后，1次/月。 　　3.6 极坐标法水平位移监测精度分析 　　极坐标法水平位移的点位中误差计算公式为： 　　公式中不考虑控制点误差的影响，mp为变形点位中误差，mα为测角中误差，ms为测距中误差[5]。 　　当全站仪测角中误差为1”，当测距中误差为1+1ppm，距离为150m时，按公式计算点位中误差为1.2mm。工程测量规范规定一等水平位移监测变形点的点位中误差为1.5mm[4]。由此可见当工作基点距离监测点距离不大于150m时，按极坐标法水平位移监测达到了一等水平位移监测精度的要求。 　　四、结论 　　水平位移监测作为基坑监测中重要的一项，及时准确的监测数据可为为建设单位、监理、设计、施工单位掌握围护结构动态、为处理风险事物和工程安全事故提供重要依据。 　　采用本文中介绍的水平位移监测计算方法，观测和计算都比较方便，数据精度可靠，而且适用于形状不规则的基坑。唯一的不足就是对全站仪精度要求较高，目前精度最高的全站仪测角精度已达0.5”，测距精度达1+1ppm，完全可以满足深基坑水平位移监测的技术要求。 　　参考文献： 　　[1]张传玺，陈宏章编著.工程测量学 郑州 郑州测绘学校出版社.1998. 　　[2]JGJ 8—2007.建筑变形测量规程. 　　[3]DB11-490-2007.地铁工程监控量测技术规程. 　　[4]GB50026-2007.工程测量规范. 　　[5]刘成龙.极坐标法测量精度评定方法的研究 成都 铁道学报.1996.

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