極坐標(biāo)法在基坑支護(hù)水平位移監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

徐愛(ài)華, 鞠大為

(湖北省地質(zhì)局 地球物理勘探大隊(duì),湖北 武漢 430056)

極坐標(biāo)法在基坑支護(hù)水平位移監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

徐愛(ài)華, 鞠大為

(湖北省地質(zhì)局 地球物理勘探大隊(duì),湖北 武漢 430056)

傳統(tǒng)的基坑水平位移監(jiān)測(cè)方法基本是采用小角度觀測(cè)。在城市建設(shè)基坑施工中,由于受場(chǎng)地影響較大,導(dǎo)致監(jiān)測(cè)困難、工作量大,并且很難保證監(jiān)測(cè)精度。運(yùn)用極坐標(biāo)監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行基坑水平位移監(jiān)測(cè),采用檢查點(diǎn)控制監(jiān)測(cè)中出現(xiàn)的粗差來(lái)提高監(jiān)測(cè)精度,建立平行于基坑的自由坐標(biāo)系來(lái)減少計(jì)算工作量和消除多元誤差積累。該方法可為類(lèi)似項(xiàng)目借鑒和應(yīng)用。

工程測(cè)量;極坐標(biāo)法;基坑支護(hù)

隨著城市建設(shè)的大力發(fā)展,深基坑施工越來(lái)越多,而深基坑監(jiān)測(cè)尤為重要。深基坑垮塌事故不僅會(huì)造成財(cái)產(chǎn)損失,而且還會(huì)伴隨人員傷亡事故發(fā)生。而深基坑水平位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),能直接反映深基坑支護(hù)的水平方向的變化情況,用于判斷深基坑支護(hù)是否穩(wěn)定起到重要作用。

1 傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法的缺點(diǎn)

對(duì)深基坑水平位移監(jiān)測(cè),傳統(tǒng)方法多為小角度法,即在每條支護(hù)結(jié)構(gòu)邊兩端建立觀測(cè)基點(diǎn)和方向點(diǎn),基點(diǎn)和方向點(diǎn)的連線平行且靠近基坑支護(hù),利用其角度變化量計(jì)算位移量(圖1)。

圖1 小角度監(jiān)測(cè)示意圖Fig.1 Schematic diagram of small angle monitoring

由于工作基點(diǎn)不能離基坑邊緣太近,因此每條邊的工作基點(diǎn)不能互用,每個(gè)基坑水平位移監(jiān)測(cè)就必須建立4個(gè)工作基點(diǎn)和4個(gè)方向點(diǎn)。對(duì)于城市內(nèi)基坑施工工程來(lái)說(shuō)建立4個(gè)工作基點(diǎn)非常困難,因?yàn)槌鞘袃?nèi)施工場(chǎng)地都被圍墻等防護(hù)設(shè)施維護(hù),基點(diǎn)距離支護(hù)太近會(huì)跟隨支護(hù)一起移動(dòng),基點(diǎn)距離支護(hù)太遠(yuǎn),會(huì)被圍墻遮擋。而且來(lái)回設(shè)站觀測(cè)工作量大,效率低下。

2 極坐標(biāo)法

2.1 建立坐標(biāo)系

以工作基點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),建立自由坐標(biāo)系。坐標(biāo)系的X軸和Y軸必須平行和垂直于基坑支護(hù)的軸線(圖2)。

圖2 全站儀極坐標(biāo)法監(jiān)測(cè)示意圖Fig.2 Schematic diagram of total station polar coordinate method monitoring

這樣建立坐標(biāo)系便于計(jì)算基坑支護(hù)各邊的位移量。在基坑水平位移監(jiān)測(cè)中，通常只需要測(cè)量出垂直于基坑邊緣向基坑內(nèi)的水平變量。通過(guò)圖2可知，重復(fù)觀測(cè)X值計(jì)算變量ΔX,就等于平行于Y軸的基坑支護(hù)體的水平位移量。重復(fù)觀測(cè)Y值計(jì)算變量ΔY,就等于平行于X軸的基坑支護(hù)體的水平位移量。在計(jì)算中就省去了一些較為復(fù)雜的計(jì)算公式，便于在施工工地及時(shí)計(jì)算出基坑支護(hù)的水平位移量并做到及時(shí)預(yù)警。

2.2 點(diǎn)位建立

在基坑支護(hù)鎖口梁上設(shè)立觀測(cè)點(diǎn),觀測(cè)點(diǎn)采用與棱鏡相配套的螺栓建立,以便觀測(cè)時(shí)固定棱鏡,這樣可以消除置鏡誤差。在離基坑較遠(yuǎn)的房屋等穩(wěn)定的建筑物上建立工作基點(diǎn),為了盡量減小旋轉(zhuǎn)角度,在基坑視線方向穩(wěn)定處建立定向點(diǎn),在基坑外圍較遠(yuǎn)處建立穩(wěn)固基點(diǎn),便于對(duì)工作基點(diǎn)進(jìn)行定期聯(lián)測(cè)。在基坑周邊穩(wěn)定區(qū)域建立監(jiān)測(cè)檢查點(diǎn),用來(lái)校正觀測(cè)中的系統(tǒng)誤差和觀測(cè)誤差。

2.3 觀測(cè)方法

設(shè)置觀測(cè)基點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),取基坑軸線方向?yàn)榱愕姆轿唤?并取整數(shù)作為每次觀測(cè)的定向角值。按順時(shí)針?lè)较蛞来斡^測(cè)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的坐標(biāo)和檢查點(diǎn)位的坐標(biāo)值。以每次觀測(cè)的Y值變化量作為平行于X軸的支護(hù)水平位移量,以觀測(cè)的X值變化量作為平行于Y軸的支護(hù)水平位移量。

2.4 精度分析

極坐標(biāo)計(jì)算公式:Y=y+SINB×D,X=x+COSB×D(y,x為測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)、B為方位角、D為測(cè)站到觀測(cè)點(diǎn)的距離),不考慮工作基點(diǎn)的精度,利用測(cè)距精度(1+1)ppm(前邊是常數(shù)誤差,后邊是比例誤差),測(cè)角精度1″的全站儀作為觀測(cè)儀器進(jìn)行精度估算。方位角取值范圍0°～90°,距離按200 m計(jì)算。測(cè)距中誤差取值±2 mm,測(cè)角中誤差取±1″。筆者以Y值為例計(jì)算,假定方位角為0°,角度每變化1 s對(duì)Y產(chǎn)生的變量為(SIN0°-SIN(0°+1″))×D=9.70e-6×200 000 mm=1.94 mm,假定方位角為90°,角度每變化1 s對(duì)Y產(chǎn)生的變量為(SIN90°-SIN(90°+1″))×D=4.7e-11×200 000 mm=9.4e-6 mm≈0,說(shuō)明方位角從0°向90°變化,對(duì)Y值產(chǎn)生的誤差由±1.94向0變化,最大值絕對(duì)值為1.94 mm。同理對(duì)X值的影響由0向±1.94變化,最大值絕對(duì)值為1.94 mm。

2.5 根據(jù)精度要求調(diào)整觀測(cè)方案

2.5.1 技術(shù)規(guī)范

《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》GB50497—2009對(duì)水平位移監(jiān)測(cè)精度要求[1],見(jiàn)表1。

表1 水平位移精度要求Table 1 Accuracy requirements of horizontal displacement

注:vd為變化速率即每天的變化量。

2.5.2 觀測(cè)方案調(diào)整

根據(jù)精度分析知道X、Y的精度取決于觀測(cè)儀器的精度和測(cè)站到觀測(cè)點(diǎn)的距離。根據(jù)基坑類(lèi)型不同、精度要求不同,在布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)、工作基點(diǎn)時(shí),充分考慮精度要求,通過(guò)精度估算設(shè)計(jì)工作基點(diǎn)的位置和選用儀器的型號(hào),以達(dá)到滿(mǎn)足規(guī)范要求的精度。

3 結(jié)論

通過(guò)以上分析,利用高精度全站儀進(jìn)行深基坑水平位移觀測(cè),明顯優(yōu)于利用小角度觀測(cè)法進(jìn)行深基坑水平位移觀測(cè)。只要方案設(shè)計(jì)合理,觀測(cè)精度完全可以滿(mǎn)足規(guī)范要求。

[1] 中華人民共和國(guó)城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范:GB50497—2009[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009.

Discussion on Horizontal Displacement Monitoring Method ofFoundation Pit Support by Polar Coordinate Method

XU Aihua, JU Dawei

(GeophysicalExplorationofHubeiGeologicalBureau,Wuhan,Hubei430056)

The traditional method of foundation pit horizontal displacement monitoring is basically using small angle observation.In the construction of urban construction foundation pit,due to the greater impact of the site,it results in monitoring difficulties,heavy workload.And it is difficult to ensure the accuracy of monitoring.The foundation pit horizontal displacement monitoring using polar coordinate monitoring method,it improves the monitoring accuracy by the checkpoint control gross error occurred in monitoring,establishes free-coordinate system to reduce the amount of calculation and eliminate multiple error accumulation.This method is beneficial to the similar projects for reference and application.

engineering survey; polar coodinate method; foundation pit support

TU473

A

1671-1211(2017)06-0789-02

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2017.06.023

2017-09-01;改回日期2017-09-25

徐愛(ài)華(1965-),男,高級(jí)工程師,地質(zhì)測(cè)繪專(zhuān)業(yè),從事工程測(cè)量工作。E-mail:317683689@qq.com

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.P.20171025.1642.002.html數(shù)字出版日期2017-10-25 16:42

費(fèi)雯麗)