基坑支護(hù)水平位移用全站儀觀測的方法探究

佛山市志中巖土檢測有限公司 廣東佛山 528000

摘要：本文以某一工程為實(shí)例，介紹了采用全站儀進(jìn)行基坑支護(hù)水平位移觀測的技術(shù)方案，論述了基坑支護(hù)水平位移監(jiān)測中需要注意的問題以及采取的技術(shù)措施，分析了基坑支護(hù)水平位移監(jiān)測結(jié)果，得到了可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：基坑支護(hù)水平位移；監(jiān)測；全站儀；自由設(shè)站法；監(jiān)測結(jié)果分析

由于基坑的開挖會(huì)涉及到基坑自身的安全穩(wěn)定及附近建筑物的安全問題，如基坑出現(xiàn)失穩(wěn)、崩坍，其后果通常都是很嚴(yán)重的，因此為保證基坑的施工安全，現(xiàn)行規(guī)范明確規(guī)定必須對(duì)基坑進(jìn)行安全監(jiān)測。基坑一般都有多個(gè)安全監(jiān)控項(xiàng)目，而基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移監(jiān)測則是一個(gè)必測項(xiàng)目，是反映基坑安全狀態(tài)的直接且重要的監(jiān)測數(shù)據(jù)。本文探討全站儀自由設(shè)站法對(duì)基坑支護(hù)水平位移進(jìn)行監(jiān)測的技術(shù)措施，希望對(duì)相關(guān)工程有所幫助。

1 工程概況

某工程基坑，開挖深度約為6m，采用了灌注的樁支護(hù)。根據(jù)地質(zhì)的各種情況、開挖深度以及場地周邊環(huán)境情況，確定基坑重要性安全等級(jí)為一級(jí)。擬建地上9層主樓為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，地下1層車庫為框架結(jié)構(gòu)。為保證本工程在基坑挖土過程和基礎(chǔ)施工中安全，需要對(duì)基坑支護(hù)穩(wěn)定性進(jìn)行水平位移觀測。

2 基坑支護(hù)水平位移監(jiān)測

本工程在監(jiān)測過程中采用徠卡TS09全站儀進(jìn)行水平位移監(jiān)測。徠卡TS09測角精度為1″，有棱鏡測距精度為1mm+1.5ppm，測程3500m，免棱鏡測距精度為2mm+2ppm，反射片測程250m。儀器使用時(shí)采用電子整平和激光對(duì)中技術(shù)，測量時(shí)在與現(xiàn)場至少3個(gè)后視點(diǎn)保持通視的情況下，利用內(nèi)置后方交會(huì)程序可以隨意設(shè)站并得到測站點(diǎn)坐標(biāo)，設(shè)站并定向后即瞄即測監(jiān)測點(diǎn)，施測方便、速度快，具體施測方案如下。

（1）埋設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)

《建筑變形測量規(guī)范》JGJ8—2007第4.3.1條規(guī)定，各級(jí)別位移觀測的基準(zhǔn)點(diǎn)不應(yīng)少于3個(gè)，且各點(diǎn)位應(yīng)便于檢核校驗(yàn)。據(jù)此，在基坑變形的影響區(qū)域以外埋設(shè)4個(gè)混凝土標(biāo)石基準(zhǔn)點(diǎn)P，Q，R，T，。監(jiān)測期間，每2周檢查1次工作基點(diǎn)，以確保其穩(wěn)定性；當(dāng)監(jiān)測成果出現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)及時(shí)復(fù)測并對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行全面分析；工作基點(diǎn)埋設(shè)20d后開始觀測；施工期間采取專人保護(hù)、定期巡視等有效措施，盡最大可能確保工作基點(diǎn)穩(wěn)定和正常使用。

（2）布設(shè)反光貼后視點(diǎn)

《建筑變形測量規(guī)范》JGJ8—2007第4.3.1條規(guī)定，各級(jí)別位移觀測的后視點(diǎn)（方位定向點(diǎn)）不應(yīng)少于3個(gè)，且各點(diǎn)位應(yīng)便于檢核校驗(yàn)。據(jù)此并結(jié)合現(xiàn)場施工條件和周邊建筑物分布情況，布設(shè)10個(gè)反光貼作為全站儀自由設(shè)站后視點(diǎn)，F(xiàn)1～F10點(diǎn)。反光貼位置盡量選擇在周邊建筑物墻面高處，布設(shè)前應(yīng)用干布擦拭墻面，待墻面光滑干凈后，用鉛筆畫“十”字標(biāo)志，然后將徠卡40mm×40mm專用反光貼“十”字標(biāo)志仔細(xì)貼于墻面上“十”字標(biāo)志（中心重合、十字重合），按壓數(shù)分鐘后布設(shè)結(jié)束。監(jiān)測期間，應(yīng)定期檢查反光貼的穩(wěn)定性，如有破壞，應(yīng)及時(shí)依據(jù)十字中心再次粘貼反光貼。

（3）布設(shè)反光貼水平位移監(jiān)測點(diǎn)

基坑支護(hù)的水平位移監(jiān)測點(diǎn)沿支護(hù)側(cè)壁的周邊布置，監(jiān)測點(diǎn)均設(shè)置在冠梁側(cè)壁上，冠梁施工過程中（或完成后）即可埋設(shè)位移監(jiān)測點(diǎn)，利用反光貼進(jìn)行測量。本工程水平位移監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)的J1～J16點(diǎn)。監(jiān)測期間，采取專人保護(hù)、定期巡視擦拭等有效措施，盡最大可能確保位移監(jiān)測點(diǎn)反光貼穩(wěn)定和正常使用。

（4）建立基坑坐標(biāo)系統(tǒng)并確定基準(zhǔn)點(diǎn)、后視點(diǎn)坐標(biāo)

首先在基坑西側(cè)冠梁上沿基坑南北方向選取兩點(diǎn)M，N，精密測定水平角∠MNQ，如圖1所示，假定一基準(zhǔn)點(diǎn)Q點(diǎn)坐標(biāo)為（500.0000，500.0000），MN方向即為基坑坐標(biāo)系x軸方向。

圖1 基坑坐標(biāo)系x軸方向布置示意

全站儀安置于基準(zhǔn)點(diǎn)Q，瞄準(zhǔn)后視點(diǎn)N，設(shè)立后視方向?yàn)?60°-∠MNQ。在棱鏡模式下，利用角度定向測定其他3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)P，R，T的平面坐標(biāo)。測定3次，符合精度要求后取平均值作為基準(zhǔn)點(diǎn)已知坐標(biāo)。

將全站儀安置于合適位置（與反光貼后視點(diǎn)通視），在棱鏡模式下，選擇后方交會(huì)方法，依次瞄準(zhǔn)P，Q，R，T處棱鏡中心，測定全站儀所在測站點(diǎn)位置，然后設(shè)定為反光貼模式，瞄準(zhǔn)反光貼所在后視點(diǎn)位置，測存10個(gè)反光貼后視點(diǎn)坐標(biāo)。為了檢核是否滿足精度要求，再將全站儀安置于其他2個(gè)合適位置，再次按上述過程測存10個(gè)反光貼后視點(diǎn)坐標(biāo)，符合精度要求后，取平均值作為10個(gè)反光貼后視點(diǎn)已知平面坐標(biāo)，正常情況下每2周檢核1次后視點(diǎn)平面坐標(biāo)。

（5）首次觀測

挖土開始前，進(jìn)行首次觀測。全站儀自由設(shè)站后利用后方交會(huì)測定測站點(diǎn)平面坐標(biāo)后，依次測定水平位移監(jiān)測點(diǎn)平面坐標(biāo)（測定3次，取平均值作為首次觀測值）。

（6）計(jì)算水平位移變化量

根據(jù)監(jiān)測周期，定期測定水平位移監(jiān)測點(diǎn)平面坐標(biāo)，為了提高測量精度，觀測過程中應(yīng)注意：在合適穩(wěn)定位置架設(shè)儀器，至少與3個(gè)后視點(diǎn)通視，每個(gè)位移監(jiān)測點(diǎn)至少觀測3個(gè)測回；由于設(shè)站點(diǎn)位于施工場地內(nèi)，應(yīng)盡量選擇不受施工干擾的時(shí)間段進(jìn)行觀測；觀測時(shí)盡量減少設(shè)站次數(shù)。

3 基坑支護(hù)水平位移監(jiān)測結(jié)果分析

本文限于篇幅限制，給出了2013-05-07—2013-05-16基坑南側(cè)J9，J10，J11，J12，J13，J145個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的前10期累計(jì)水平位移值，如表1所示。

表1 前10期累計(jì)水平位移值

注：水平位移量：“+”代表向基坑內(nèi)位移，“-”代表向基坑外位移

相應(yīng)的水平位移變化曲線分析得出水平位移監(jiān)測點(diǎn)J9和J14分別位于基坑南側(cè)東南角附近和西南角附近，受挖土和施工影響最小，點(diǎn)位也較穩(wěn)定。J9和J14前10期累計(jì)向基坑內(nèi)水平位移分別為2.6mm和3.6mm。

水平位移監(jiān)測點(diǎn)J10和J13位于基坑南側(cè)東南角支撐外側(cè)和西南角支撐外側(cè)，受挖土和施工影響次之，前期挖土變化較小，后期隨著挖土越來越深，變化稍大一些，但也較穩(wěn)定。J10和J13前10期累計(jì)向基坑內(nèi)水平位移分別為7.6mm和9.4mm。J13比J10點(diǎn)變化稍微大一些的原因是在后期J13附近堆放了大量木板，荷載較大造成。

通過分析水平位移監(jiān)測點(diǎn)各期觀測數(shù)據(jù)和水平位移變化曲線圖，發(fā)現(xiàn)其變形趨勢(shì)基本反映了現(xiàn)場挖土過程及施工進(jìn)度實(shí)際，且在限值之內(nèi)，說明基坑基本穩(wěn)定。

4 精度評(píng)定與分析

如圖2所示，將儀器自由設(shè)站在基坑北側(cè)點(diǎn)P上，以F7和F9作為后視點(diǎn)來進(jìn)行水平位移監(jiān)測。F7，F(xiàn)9的坐標(biāo)分別為（536.0729，440.5598）和516.2562，467.3965），觀測值αF9·P=250°13'50″，DF9·P=15.159m；αF7·P=161°25'18″，DF7·P=12.815m。