建筑基坑監(jiān)測工程中的位移測量技術(shù)

邢修權(quán)

【摘要】：隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展，城市建設(shè)的突飛猛進，各大城市的建設(shè)發(fā)展越來越向地下尋找發(fā)展空間，基坑工程越來越多的向大深方向發(fā)展。其建設(shè)時除了需要考慮滿足使用功能要求以外，還要十分注重建筑物的外觀造型。同時，由于基坑工程本身的復(fù)雜性和基坑設(shè)計中假設(shè)的工況模型還不能很好的反映施工時的集體狀況，所以需要通過基坑監(jiān)測到的各種變形數(shù)據(jù)信息，為設(shè)計和施工單位優(yōu)化下一步的施工參數(shù)提供相關(guān)的參考，以達到信息化安全施工，杜絕隱患，避免因基坑圍護結(jié)構(gòu)坍塌造成人員和經(jīng)濟的巨大損失。而測量技術(shù)的正確應(yīng)用，特別是位移測量技術(shù)的正確應(yīng)用是準(zhǔn)確獲得基坑變形數(shù)據(jù)的可靠保證。建筑基坑監(jiān)測工程的內(nèi)容通常包括基坑支護結(jié)構(gòu)的水平位移監(jiān)測、基坑周圍環(huán)境的沉降監(jiān)測以及地下水位監(jiān)測。基坑監(jiān)測工作是確保工程質(zhì)量和安全的重要措施之一，文章首先分析了建筑基坑施工監(jiān)測的主要特點，同時就如何做好基坑監(jiān)測中的位移測量工作進行了相關(guān)探討。最后重點分析了建筑基坑監(jiān)測工程中的位移測量技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】：建筑基坑；監(jiān)測工程；位移測量技術(shù)

【前言】：建筑基坑監(jiān)測工程就是為了確保建筑工程的安全，并對其土方施工和地下室施工提供有效的監(jiān)督、指導(dǎo)和預(yù)警，從而防止發(fā)生基坑坍塌等事故的一項必要措施。而施工現(xiàn)場方案是否合理，獲得的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確可靠，以及測量人員的專業(yè)技術(shù)水平等都會直接對工程質(zhì)量造成影響，必須重視并做好測量施工質(zhì)量控制工作，尤其是基坑施測工作。當(dāng)前，基坑支護設(shè)計尚無成熟的方法用于計算基坑周圍的土體變形，施工中通過準(zhǔn)確及時的監(jiān)測，可以指導(dǎo)基坑開挖和基坑支護，有利于及時采取應(yīng)急措施，避免或減輕破壞性的后果。

1、建筑基坑施工監(jiān)測的主要特點

1.1時效性

普通工程測量一般沒有明顯的時間效應(yīng)。而基坑監(jiān)測通常是配合降水和開挖過程，有鮮明的時間性。測量結(jié)果是動態(tài)變化的，一天以前（甚至幾小時以前）的測量結(jié)果都會失去直接的意義，因此深基坑施工中監(jiān)測需隨時進行，通常1次/d，在測量對象變化快的關(guān)鍵時期，可能每天需進行數(shù)次?；颖O(jiān)測的時效性要求對應(yīng)的方法和設(shè)備具有采集數(shù)據(jù)快、全天候工作的能力，甚至適應(yīng)夜晚或大霧天氣等嚴(yán)酷的環(huán)境條件。

1.2高精度

普通工程測量中誤差限值通常在數(shù)毫米，例如60m以下建筑物在測站上測定的高差中誤差限值為2.5mm，而正常情況下基坑施工中的環(huán)境變形速率可能在0.1mm/d以下，要測到這樣的變形精度，普通測量方法和儀器都不能用任，因此基坑施工中的測量通常采用一些特殊的高精度儀器。

1.3等精度

基坑施工中的監(jiān)測通常只要求測得相對變化值，而不要求測量絕對值。例如，普通測量要求將建筑物在地面定位，這是一個絕對量坐標(biāo)及高程的測量，而在基坑邊壁變形測量中，只要求測定邊壁相對于原來基準(zhǔn)位置的位移即可，而邊壁原來的位置（坐標(biāo)及高程）可能完全不需要知道。由于這個鮮明的特點，使得深基坑施工監(jiān)測有其自身規(guī)律。例如，普通水準(zhǔn)測量要求前后視距相等，以清除地球曲率、大氣折光、水準(zhǔn)儀視準(zhǔn)軸與水準(zhǔn)管軸不平行等項誤差，但在基坑監(jiān)測中，受環(huán)境條件的限制，前的視距可能根本無法相等。這樣的測量結(jié)果在普通測量中是不允許的，而在基坑監(jiān)測中，只要每次測量位置保持一致，即使前后視距相差懸殊。結(jié)果仍然是完全可用的。因此，基坑監(jiān)測要求盡可能做到等精度。使用相同的儀器，在相同的位置上，由同一觀測者按同一方案施測

2、如何做好基坑監(jiān)測中的位移測量工作

基坑監(jiān)測一般需要進行下列項目的測量：①監(jiān)控點高程和平面位移的測量；②支護結(jié)構(gòu)和被支護土體的側(cè)向位移測量；③基坑坑底隆起測量；④支護結(jié)構(gòu)內(nèi)外土壓力測量；⑤支護結(jié)構(gòu)內(nèi)外孔隙水壓力測量；⑥支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力測量；⑦地下水位變化的測量；⑧鄰近基坑的建筑物和管線變形測量等。

2.1基坑監(jiān)測在基坑的開挖施工至使用過程中是一項重要工作。雖然基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計時進行了盡可能詳盡的計算，但設(shè)計與實際施工狀況的脫節(jié)仍不可避免，一方面是由于設(shè)計理論所限，另一方面是建設(shè)單位對投資的限制，在基坑監(jiān)測的具體操作上需按規(guī)范要求精心進行，而圍護結(jié)構(gòu)位移變形測量是重中之重。

2.2在測量過程中，必須按規(guī)范和設(shè)計要求認真操作儀器，嚴(yán)格把關(guān)。具體做好以下幾點：

2.2.1水平基準(zhǔn)點網(wǎng)的設(shè)立要穩(wěn)妥

基準(zhǔn)點網(wǎng)是檢驗和直接測定觀測點的依據(jù)，要求在整個觀測過程中穩(wěn)定不變。必須埋設(shè)在變形范圍以外，且不受施工干擾的穩(wěn)定的位置，盡可能的靠近被監(jiān)測目標(biāo)。同時為了便于校核，以驗證基準(zhǔn)點的穩(wěn)定性，基準(zhǔn)點數(shù)目應(yīng)不少于三個。

2.2.2位移測量時采用的儀器設(shè)備應(yīng)通過計量部門檢驗合格，并在有效期內(nèi)。同時在整個基坑監(jiān)測過程中應(yīng)采用固定儀器，以減小測量誤差。

2.2.3位移測量方法要講究。監(jiān)測人員應(yīng)充分了解所采用的測量儀器的構(gòu)造、原理，對儀器固有誤差對變形數(shù)據(jù)影響做到心中有數(shù)，測量方法對儀器誤差減弱要充分應(yīng)用。

2.2.4誤差橢圓要正確擺放。由于圍護結(jié)構(gòu)位移測量只要求獲得垂直與基坑邊線方向的變化量，對限于現(xiàn)行測量技術(shù)不能減小的誤差，在實際測量中對誤差橢圓要正確擺放，將誤差橢圓短軸盡量垂直與基坑邊線，利用誤差最小的方向。

2.2.5測量時間要正確選擇。測量目標(biāo)的清晰、穩(wěn)定的程度在一天之內(nèi)隨時間的不同而變化著。一般晴天時，成像清晰、穩(wěn)定的時間是日出一小時至九點鐘前和下午三四點鐘以后。陰天時，成像的情況比晴天有利，可以觀測的時間比晴天長得多。

2.2.6測量的圖示與記錄要準(zhǔn)確、清楚?；颖O(jiān)測測量實施過程中應(yīng)事先畫好觀測示意圖并對每次觀測認真做好記錄，及時計算各種限差和閉合差，確保測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2.2.7資料整理與提交

按規(guī)定對測點進行觀測后，依據(jù)監(jiān)測成果的科學(xué)性.準(zhǔn)確性.及時性的要求，對監(jiān)測資料進行及時分析整理。監(jiān)測當(dāng)天的觀測成果，應(yīng)第一時間電話通知甲方.監(jiān)理施工方，并于下一次監(jiān)測前，提交正式監(jiān)測簡報。監(jiān)測工作期間，每周匯報本周監(jiān)測數(shù)據(jù)，形成監(jiān)測周報，并提交給業(yè)主和監(jiān)理單位。監(jiān)測對象出現(xiàn)異常變化時，及時整理書面材料呈報有關(guān)各方，材料包括：分析原因，提出相對的對策建議，同時加密觀測，了解其進一步的變化情況和進一步采取措施后的效果。出現(xiàn)險情時，保證現(xiàn)場24小時有人連續(xù)觀測并及時提供監(jiān)測數(shù)據(jù)。為保證預(yù)報及時，必要時在施工現(xiàn)場設(shè)一辦公室，配備電腦.打印機等必備辦公用品。監(jiān)測工作期間，每次的監(jiān)測成果，應(yīng)在第二天提供書面的監(jiān)測簡報。每周應(yīng)匯報總監(jiān)測數(shù)據(jù)，形成監(jiān)測周報，并提交給業(yè)主和監(jiān)理單位。整個監(jiān)測工作結(jié)束后，向業(yè)主提交監(jiān)測總結(jié)報告。內(nèi)容包括：監(jiān)測點平面布置圖.監(jiān)測說明.監(jiān)測成果表.統(tǒng)計表.監(jiān)測曲線.各施工階段的監(jiān)測數(shù)據(jù)，變形分析，結(jié)論等。endprint

3、建筑基坑監(jiān)測工程中的位移測量技術(shù)

3.1建筑基坑監(jiān)測工程中位移測量技術(shù)的發(fā)展

基坑水平位移監(jiān)測的常用方法主要有經(jīng)緯儀視準(zhǔn)線法、小角度法等，這些方法的特點是使用經(jīng)緯儀即可進行觀測，基于基坑附近有相對穩(wěn)定的地面基準(zhǔn)點為基礎(chǔ)，并保證在監(jiān)測點通視的條件下才能實施。但在觀測基坑不同邊水平位移時需進行儀器搬站，觀測所需時間較長。常規(guī)的監(jiān)測方法已不能適應(yīng)城市深基坑施工的復(fù)雜環(huán)境。目前，隨著智能型全站儀的普及和應(yīng)用，采用極坐標(biāo)法或以極坐標(biāo)法為基礎(chǔ)的自由設(shè)站法（統(tǒng)稱為全站儀坐標(biāo)變化法，簡稱為全站儀坐標(biāo)法），可直接測定任意方向位移監(jiān)測點的坐標(biāo)，通過計算兩次坐標(biāo)的變化量就可確定位移量。用全站儀坐標(biāo)法進行基坑水平位移監(jiān)測通常不需要搬站，一次測完所有點，可節(jié)約大量觀測時間，能有效排除基坑施工干擾及周邊土體變形的影響，通過相鄰周期坐標(biāo)計算可以快速、準(zhǔn)確地獲取監(jiān)測點的位移量和累計位移量。

3.2觀測數(shù)據(jù)處理

觀測數(shù)據(jù)處理首先進行的是觀測成果測站平差，測站平差的目的是根據(jù)測站上的觀測成果求出個監(jiān)測點方向和距離的量或值，同時可以計算出方向值、距離值的中誤差，以評定測站的觀測成果質(zhì)量。各監(jiān)測點坐標(biāo)數(shù)據(jù)的計算采用極坐標(biāo)法進行，計算時假定坐標(biāo)系X軸平行與基坑?xùn)|西邊平行。

3.3全站儀坐標(biāo)法的原理

全站儀坐標(biāo)法包括傳統(tǒng)的極坐標(biāo)法和以極坐標(biāo)為基礎(chǔ)的自由設(shè)站法。自由設(shè)站法是由兩個已知坐標(biāo)的點作為后視點，首先求得測站點的坐標(biāo)，然后通過測站點坐標(biāo)測算出前視測站點的坐標(biāo)。整個過程中，測站點的坐標(biāo)僅起傳遞作用，從而每次測量時，測站點的位置可以是隨意的（但每次位置應(yīng)大致相同），這種方式能很好地適應(yīng)現(xiàn)場條件復(fù)雜，得到廣泛應(yīng)用。因為它是以極坐標(biāo)法為基礎(chǔ)對監(jiān)測點進行測量，所以在這里只分析極坐標(biāo)法。由于測量坐標(biāo)的精度受距離測量精度和角度測量精度的共同影響，不太容易估算，給實際應(yīng)用帶來一些問題。

3.4全站儀坐標(biāo)法的測量精度

對于一等精度要求，必須采用強制對中且全站儀的等級不低于一秒級，將一秒級全站儀改為半秒級全站儀時，距離限值由一百五十米放寬至三百米；采用光學(xué)對中即使采用最高等級的全站儀也難以達到要求。對于二等精度要求，采用

強制對中且等級高于一秒級的全站儀很容易達到要求，若采用兩秒級全站儀是，距離則限制在兩百米以內(nèi)；若采用光學(xué)對中，則半秒級的全站儀很容易達到要求，一秒級全站儀限制在四百米以內(nèi)，兩秒級全站儀限制在一百五十米以內(nèi)。需要說明的是，全站儀的標(biāo)稱精度中，測距精度相對容易達到，外界氣象條件對測距的誤差作用相對小些，容易實現(xiàn)其標(biāo)稱精度。而測角精度，以兩秒級全站儀為例，“兩秒級”只是表明儀器內(nèi)部精度，它是在室內(nèi)試驗場地獲得的數(shù)

值，不代表實際作業(yè)中的精度，實際測角時受旁折光影響，作用更為顯著，不易被人們掌握。但是，以上精度估算可以作為一種定性的分析，實際作業(yè)時根據(jù)外業(yè)成果和同類儀器的使用情況，采用多個測回來實現(xiàn)。

3.5建筑基坑監(jiān)測工程位移測量的注意事項

建筑基坑在整個地下室施工期間，應(yīng)安排專人對基坑支護及其周圍環(huán)境進行監(jiān)測，并做好記錄；當(dāng)發(fā)現(xiàn)支護面發(fā)生裂縫時，應(yīng)觀察裂縫發(fā)生的情況，分析

原因，加強監(jiān)測的頻度，及時報告情況；當(dāng)監(jiān)測項目的累計位移量或位移速率達到報警值時，要及時通知基坑內(nèi)的施工人員，并向建設(shè)、監(jiān)理、施工單位負責(zé)人報警；施工負責(zé)人接到報警通知，應(yīng)及時組織相關(guān)人員對基坑位移進行全面檢查，分析、找出發(fā)生較大位移的原因，應(yīng)提出有針對性地整治措施；在建筑基坑監(jiān)測人員提出報警后，靠近報警部位的基坑作業(yè)應(yīng)及時停止，撤出相關(guān)設(shè)備、材料，疏散施工作業(yè)人員，待處理好后方可繼續(xù)基坑內(nèi)的施工；如果確實有必要，則應(yīng)對建筑基坑支護結(jié)構(gòu)的報警部位進行徹底清除并重新支護；建筑基坑支護坡頂?shù)囊幻追秶鷥?nèi)禁止重物的堆放和重載車輛的行走，并采用鋼管欄桿做好防護安全。

3.6資料整理以及提交

每周期觀測結(jié)束后，應(yīng)對觀測數(shù)據(jù)和計算資料及時進行整理平差，計算出各觀測點的位移量，填制觀測成果表，并把相關(guān)監(jiān)測簡報提交給有關(guān)單位。

結(jié)語：

總而言之，建筑基坑監(jiān)測工程就是為了確保建筑工程的安全，并對其土方施工和地下室施工提供有效的監(jiān)督、指導(dǎo)和預(yù)警，從而防止發(fā)生基坑坍塌等事故的一項必要措施。建筑基坑監(jiān)測工程的內(nèi)容通常包括基坑支護結(jié)構(gòu)的水平位移監(jiān)測、基坑周圍環(huán)境的沉降監(jiān)測以及地下水位監(jiān)測。因此，在建筑基坑監(jiān)測工程中進行位移測量，除了要對相關(guān)規(guī)范熟練掌握，對用的儀器熟練操作外，對儀器的結(jié)構(gòu)、原理，誤差的來源和減弱措施要有足夠的重視，才能在建筑基坑監(jiān)測工程中獲得準(zhǔn)確的圍護結(jié)構(gòu)位移信息。建筑基坑監(jiān)測工程的監(jiān)測頻率應(yīng)滿足：在基坑開挖期間每1至2天監(jiān)測一次，發(fā)生較大變形時加密監(jiān)測頻率直至跟蹤監(jiān)測，監(jiān)測期至完成該區(qū)段基坑土方回填為止。在施工監(jiān)測過程中要加強現(xiàn)場監(jiān)測控制點的保護，防止碰撞破壞，若因施工不慎而產(chǎn)生破壞時應(yīng)及時修復(fù)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)監(jiān)測項目的累計位

移量或位移速率達到報警值時，應(yīng)及時通知基坑內(nèi)的施工人員，并向建設(shè)、監(jiān)理、施工單位負責(zé)人報警。另外，每次監(jiān)測完成應(yīng)及時提交日報表。當(dāng)監(jiān)測工程結(jié)束時，應(yīng)提交完整的基坑監(jiān)測報告。

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