洛阳测量阐述基坑变形监测水平位移测量的几种方法

随着城市经济建设的快速发展，城市用地越来越紧张，使得城市发展不得不向上或向下发展,基坑开挖的深度越来越深。为了确保基坑支护的安全，不论是一、二、三级基坑，根据《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009的要求对基坑坡顶的水平位移都要求进行监测，现就当前基坑监测水平位移监测的几种方法进行探讨。

1.视准线法

视准线法主要应用在场地比较开阔，基坑比较规整的长方形或正方形基坑。

　　 (1)基准点的布设：在基坑的四个边上分别布设一对基准点。基准点应离开基坑的距离不小于开挖深度的3倍。一对基准点应与被监测点基本在一条直线上，误差不大于5cm。见附图：

　　（2）观测方法：在一个基准点架设仪器，另一个基准点定向。利用经纬仪或激光准直仪直接观测一个强制对中装置的觇牌上的标尺读数。根据精度要求观测多个测回，求平均数计算位移增量，计算基坑坡顶监测点的本次位移量及累计位移量。

　　 视准线法的优点和缺点：优点是观测数据直观，对仪器精度要求不高，方法简便。缺点是受场地影响较大，只适用于规则的基坑，幷且距离不宜太远。

　　2.小角度法：

　　 小角度法主要是适应基坑相对比较规则，个别点监测点与一对基准点不在同一直线上，但与两基准点角度不大的基坑。

　　 (1)基准点的布设：采用小角度法观测水平位移的基准点的布设与视准线法要求基本一致。也是沿基坑的每一周建立一条轴线（即一个固定方向）。

　　 ⑵观测方法：在一个基准点加设仪器，另一个基准点定向利用经纬仪直接观测一个强制队中的觇牌。读取监测点的角度。根据精度要求观测多个测回求平均角度值。用固定方向与测站位移点方向的小角变化△β"（偏离视轴线的小角一般不大于30"）。

　　 按公式:

　　s= △β" /p*s

　　 （s的测量精度不小于1/2000，可以只观测一次）计算增量，比较每次的变化值，计算水平位移量。

　　 ⑶小角度的优缺点：小角度对距离测量精度不高，但对角度测量精度要求较高，并且距离不宜太远，工程量较大，效率低。

　　3.前方交会法

　　 前方交会法适用变形点上不便于架设仪器的基坑，精度要求较高的基坑作业。

　　 （1）采用前方交会法基准点布设：为了满足监测要求在基坑的四周布设高精度的控制网，控制网应满足将来前方交会60°～120°要求。基准点应采用观测墩、强制对中装置。

　　 （2）前方交会的观测：前方交会的观测采用的仪器精度应不小于1"，采用DJ1型仪器应观测6个测回，求角度平均值α、β(α、β角度不小于30°)，按公式：

　　 求P点的坐标。每次观测的坐标值与首期观测值比值，计算每期的位移量和累计位移量。

　　 P点位中误差的估算公式为：

　　 为测角中误差，D为两已知点距离。

　　 前方交会的优缺点：精度高，但作业复杂，劳动效率不高。

　　 后方交会法：适用于变形监测点上可以架设仪器，且与3个基准点通视的基坑监测。

　　 （3）采用后方交会法基准点布设：为了满足监测要求在基坑的四周布设高精度的控制网，基准点应采用强制对中装置。

　　 （4）后方交会的观测：后方交会的观测采用的仪器精度应不小于1"，采用DJ1型仪器应观测6个测回，求角度平均值α、β(α、β角度不小于30°)，按公式： 　

　　 其中：

　　 后方交会的优缺点：设站在监测点上对基准点的位置可以进行选择，精度高，单作业效率低。

　　4.极坐标法：

　　 随着测绘仪器向高精度、自动化的发展，特别是测量精度0.5"、1"测量机器人的出现，极坐标法越来越多的在基坑监测中被广泛应用，这里重点介绍一下极坐标法。

　　 （1）极坐标法基准点的布设：基准点的布设主要采用两种方法。一种方法就是在基坑四周大于基挖开挖深度3倍的地方布一个平面控制网，设置强制对中的观测土墩。强制对中误差不要大于0.5mm。

　　 第二种方法是在基坑四周已有建筑物上利用反射片作为控制点，要求反射片的高度不要太高，相互的高度角差不大于3o。两点间与未来设站点的夹角不小于30 o。

　　 （2）基准点的观测方法:采用一种方法的控制点观测就是利用高精度全站仪观测各基准点组成的多边形角度、距离。假设一个点坐标为已知坐标，平行基坑的一对基准点的方位角为起算方位角。方位角为0 o或90 o进行平差计算，计算整个基准点控制网的坐标。

　　 采用第二种方法的控制点观测采用高精度全站仪，在平行基坑的一侧做两个临时点A1、A2，假定两点坐标，方位角为0 o或90 o，利用A1点设站，A2定向，准确测量反射片各点的坐标，再采用A2 点设站，A1点定向，准确测量反射片各点的坐标。根据前方交会的计算公式，求取反射片各点坐标，作为基准点的坐标。

　　 （3）监测点的观测:采用一种方法，直接在一点设站，一点定向，一点检核，根据精度要求设置仪器，自动观测监测点的坐标。采用第二种方法，首先在基坑附近选择一点，此点应在将来施工过程中不受到很大影响。利用仪器本身的后方交会方法，进行观测求算设站点的坐标，计算精度不低于1/√2的监测点坐标中误差要求，设站点作为一个工作基点，利用反射片基准点定向，另一个点进行检核，按精度要求对监测点进行观测，监测点应强制对中观测各点坐标。

　　 （4）数据的处理：观测数据按公式：

　　计算P点坐标，采用极坐标观测的成果每次观测成果与首次观测和前次观测成果进行比较。计算本次变化值和累计变化值，计算成果的变化量应为相对基坑坡顶的垂直增量，而不是整体增量。这样才能反应出基坑向量或反射片的真实变化。

优点是作业方便，大大提高了工作效率，便于自动化成果处理，成果提交及时。缺点是对仪器精度要求高，精度相对低。

　　 结束语：

　　 本文简单阐述了基坑水平位移监测的几种常用方法。当测量工程较大，情况复杂时，还可以采用GPS测量法或三角法、三边法，边角测量与基准线法相结合的综合测量方法。具体采用什么方法应根据精度要求，仪器设备精度，现场条件选择观测方法。