对于深基坑水平位移监测方法的探讨

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。本文讨论了四种常用的支护结构顶部水平位移监测方法，并将轴线法、单站改正法、前方交会法与测小角法进行精度比较，得出：测小角法与其他方法相比，计算简单、操作方便、监测精度较高，是目前基坑监测中运用较广泛的一种方法。

关键词：深基坑水平位移监测轴线法测小角法单站改正法前方交会法

中图分类号： tv551.4 文献标识码： a 文章编号： 支护结构水平位移监测通常是测量基坑边线沿垂直于基坑边的方向的水平位移。如何根据基坑形状、施工现场条件等选择水平位移监测方法具有重要的现实意义。有关这方面的研究成果比较多，传统的基坑水平位移监测，一般是采用经纬仪进行观测。近年来，随着仪器设备的发展，基坑水平位移监测方法也越来越先进。 如上所述，基坑水平位移监测方法很多，精度高低也不相同，但实际工程中量测方法的精度是人们普遍关心的问题，能够达到合适的精度是保证施工安全的重要条件，所以开展相关的研究很重要。本文主要对轴线法、测小角法、前方交会法、单站改正法四种水平位移监测方法进行精度分析，并通过实际应用验证结果。从而为基坑水平位移监测提供科学、正确的参考依据。 １．几种水平位移监测方法

１．１轴线法

沿基坑的一条直线边建一条轴线并在直线边上布设水平位移点，轴线法不需测角也不需测距，只需将轴线用经纬仪投射到位移点的旁边，并用小钢尺等工具分别量取水平位移监测点这条轴线的距离。通过两次偏距的比较来计算水平位移量。

所量取的偏距的精度主要受仪器对中误差、轴线照准误差、读数照准误差、大气折光影响的综合影响，其位移量精度估算公式计算。 1.2测小角法

小角度法与轴线法相类似，亦是沿基坑的每一直线边建立一条轴线即一个固定方向，通过测轴线即固定方向与测站至位移点方向的夹角，并测得测站至位移点的距离，从而计算出位移点离轴线的偏距。

由小角法的观测原理可知，水平位移观测精度受距离和水平角的观测误差的影响，由于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，其观测中误差可按照公式计算。 1.3单站改正法

测小角法虽然操作方便，计算简单，但有时基坑周围没有足够的空间布置视准线，而在基坑附近建立基准点，则由于基准点位移比较大，会引起观测结果出现较大的偏差。因此为保证测量精度，尽可能减少内、外业工作量，在此提出将测小角法改进并结合观测点设站法使用的方法。这种方法只需仪器一次设站加改正值就可完成数个位移观测点的位移量计算，解决了位移观测点无法设站的问

题，故把这种方法称作单站改正法。测小角法中分段观测法可以视为简单的单站改正法。 1.4前方交会法

前方交会法是在距基坑一定距离的稳定地段设置一条交会基线， 或者设两个或多个工作基点，以此为基准，用交会法测出各测点的位移量。 ２．精度比较

2.1轴线法与测小角法的精度比较

由公式可知：轴线法所量取的偏距的精度主要受仪器对中误差、轴线照准误差、 读数照准误差、大气折光影响的综合影响。由于经纬仪或者全站仪都可以固定在设有强制对中仪器的观测点上，仪器对中误差可控制在±０．１ｍｍ之内，项误差在角度观测中和长距离观测中可以忽略不计；同时每次观测环境（ 同人、同仪、同方法及定方向等）几乎完全相同，如地球曲率等的影响就完全抵消，不予考虑。所以主要的误差来源是轴线照准误差和读数照准误差。而测小角法中，其观测点的位移量，将其转换成中误差形式。 而轴线法量取偏距时，采用精密测距仪量测一次即可，甚至用普通钢尺也能达到精度要求。２＋２μｍ的全站仪测距能够达到１／ ２５０００的精度，钢尺的精密量距能够达到１／１００００精度。所以在测小角法水平位移监测中，只需丈量一次，在以后的各周期观测中可认为不变。

因此，在实际工作中，若要估算的精度，则可以忽略测距误差影

响。

轴线法操作方便，成本低，在基坑等级要求不高的情况下，使用较为广泛。

2.2测小角法与单站改正法的精度比较

单站改正法是对测小角法的改进，同时兼有测小角法和观测站设点法的优点，不仅能在困难环境下使用此方法，而且也能保证精度。 2.3前方交会法与测小角法的精度比较

目前水平位移监测中广泛采用的前方交会法，即先求出观测点的坐标，后求出其相对位移量，这是一种间接的方法。要提高位移量的测定精度，就必须提高测定坐标的精度。相对来说，测小角量测方法更加直接。 3 监测工作方法 3.1前期准备阶段

根据测试项目订购 pvc 高精度测斜管、钢筋应力计、 沉降 （水平位移）标志点、水位观测孔等监测元件以及辅助材料，并完成元件率定工作；制作水平位移及垂直沉降观测点的标记和基准测量点。

3.2 测试仪器， 设备的现场埋设、 安装阶段

⑴测斜管埋设：测斜管采用随围护桩钢筋笼埋设。埋设时测斜管的一对管槽应与可能出现的最大水平位移方向平行。从观测管自下而上进行观测，每1m为一个测点，每次观测读数力求准确。及时绘制出不同时间、不同深度土体的水平位移曲线。

⑵支护结构垂直位移、水平位移、观测点直接设置在支护结构顶端； 基坑周边坡顶观测点布置在维护结构外侧，立柱沉降封测点采用在支撑顶部或立柱顶焊接钢尺，采用精密水准仪观测。 ⑶支撑轴力、围护结构内力监测，混凝土内支撑采用埋设钢筋应力计监测。围护结构内力监测点，每个点布置 8 个钢筋应力计传感器 （4 个剖面，每个剖面布置 2个钢筋应力计 ），传感器竖向间距约为 3m。每个混凝土支撑内力监测点布置 2 个钢筋应力计。在围护结构施工及支撑梁安装时，监测方派员到场，施工单位应配合监测方， 确保钢筋计埋设的位置和方向、位置满足测试的相关技术要求，防止导线、钢筋应力计在焊接过程中被破坏。电线用红漆涂抹，提醒现场各方注意保护测试仪器的信号电缆。

⑷水位观测孔采用钻孔埋设，钻孔直径为110mm，观测管的管底标高为 0.25m。观测管采用直径约 80mm-pvc 管，管身周围钻φ8@500mm 进水孔，梅花形布置。外包 2 层无纱布，管身与钻孔壁间缝隙采用中粗砂回填。水位观测孔埋设好后，立即进行洗孔。在基坑开挖前一周，埋设好邻近构筑沉降观测量标志点，各监测点用红漆涂抹，提醒现场各方注意保护。 4.结论

（１）当仪器测角精度不高时，使用测小角法监测的位移点误差变大，此时忽略环境因素，轴线法优于测小角法，因此需要根据仪器设备及工程环境选择测量方法。

（２）单站改正法是对测角法的改进，比小角法更能保证精度，

适用于较复杂的施工环境，但如果环境允许，考虑到成本等因素，采用测小角法更加合适。

（ ３）使用前方交会法，要求较多，图形条件就是首先要考虑的问题，如果交会角布置得不好，精度不能保证，另外操作复杂，需要两次后视，在量测过程中费时、费力。当然在基坑形状不适合布置视准线时，轴线法与测小角法不能实行的情况下，前方交会法是不错的选择。

总之，无论采用哪种方法，能否达到精度要求是先决条件，在此基础上考虑人力，物力因素，力求做到最经济。