深基坑支护水平位移观测方法的研究

深基坑支护水平位移观测方法的研究

王立强

中国二十冶集团有限公司广东珠海519000

摘要：目前，随着我国高层建筑的建设以及大型地下空间的开发和利用，在基坑施工中，出现了越来越多的深基坑工程。深基坑工程建设中，最重要的工作就是深基坑支护水平位移的观测，加大对支护水平位移观测方法的研究对深基坑工程的质量和发展前景都有十分重要的意义。基于此，本文主要对深基坑支护水平位移的观测方法中的测小角法和前方交会法进行了研究。

关键词：深基坑支护；水平位移；观测方法

前言

随着城市建设的发展，地下建筑的规模不断增大，基坑的开挖深度越来越深，这就给控制基坑的稳定以及土体的变形带来了一定的困难。相关人员为了更好的确定深基坑支护的水平位移，控制基坑的稳定性，研究出了一系列的深基坑支护水平位移观测方法，比如：测小角法、前方交会法等。这些观测方法的应用，很好的解决了当前施工中面临的问题，促进了深基坑工程的发展。

1深基坑支护水平位移的观测方法

1.1测小角法

测小角法是深基坑支护水平位移监测中常用的方法，其主要是通过测定基准线方向与观测点的视线方向之间的微小角度，从而对观测点与基准线之间的相对位移进行计算，然后再根据不同时间段内的相对位移值确定深基坑支护的水平位移，如图1所示。由于基坑支护结构的水平位移量一般都比较小，因此，测量人员需要采取一定的措施，对测量结果的精度尽心控制。除此以外，测量人员还需对测量中的每个环节进行严格的把关，避免任何一个环节出现失误，以此来确保观测的精度能够满足施工的要求。

图1测小角法

1.1.1影响测量结果的因素

第一，仪器对中装置的误差。一般，在测量中所使用的仪器在鉴定合格的情况下，其对中精度可达到±1.0mm，对于一些拥有精密光学或激光对中器的仪器，其对中误差也会达到±0.5mm。由此可见，在使用测小角法进行深基坑支护水平位移观测时，仪器对中装置的误差是不可忽略的重要影响因素之一。测量人员在对一些对精度要求比较高的项目进行测量时，必须采用强制对中观测墩进行对中，以确保测量的精度可以符合要求；第二，观测点的目标带来的误差。仪器放置的位置到观测点的距离、观测点所做标记的图案和颜色、外界环境条件等都会影响测量人员的观测精度。在测量时，观测人员可以根据目标位置的远近程度，采用不同的标记方法。例如：可以在距离自己观测点位置很近的目标上插入细直的钢钉，在观测距离比较远的目标时，测量人员要使用觇牌对目标进行标记；第三，仪器望远镜调焦误差的影响。根据研究表明，用望远镜进行测量对中时，对于视线的影响可达±1.2″。因此，在10m至200m的范围内，视准轴的变化可取值为±1″至±2″，如果测点到仪器的距离为100m，则此误差范围在0.5mm到1.0mm之间。此外，在进行小角法监测网设计时，尤其是在基准点的联测环节，应尽量避免相邻两方向的距离过于悬殊，相邻边长之比原则上不应大于1：3，并且在一测回的观测过程中应避免重复调焦，目的就是为了最大限度地减小望远镜调焦引起的误差。

1.1.2提高小角观测法精度的措施

由于小角法主要误差来源为角度误差影响，为提高测角精度，观测过程应严格把握以下环节：首先，在每半测回中，对每一方向的观测值均瞄准目标后用测微器读数，再瞄准一次目标再读测微器的第二个读数，这样一来，每半测回中每一方向各照准两次，可显著提高小角度的观测精度；其次，每站观测中，应避免二次调焦。当观测方向两边的边长悬殊较大必须要进行调焦时，宜采用正倒镜同时观测法，并可不考虑2C的变动范围；最后，照准误差受外界因素的影响很大，例如，目标影像的跳动会使照准误差增大好几倍；又如，目标的背景环境不好有时也会增大照准误差甚至导致照准出现错误。因此，测量人员在进行目标选点时，应避免此类因素对测量结果的影响。

1.2前方交会法

当人员无法到达观测位置或者在观测目标处无法立镜进行测量时，一般都采用前方交会法。如图2所示，在三角形ABP中，已知点A、B的坐标，在A、B两点设站，测得A、B两角的角度，通过解算三角形，得出未知点P的坐标，这是前方交会的基本概念。在测角交会的图形中，由未知点至相邻两已知点间方向的夹角称为交会角，当交会角过小或过大时，由于A、B两角含有误差，将使P点有较大的位移。所以，在测量时，要求交会角一般应大于30度小于150度，而且，要提高角度观测的精度，就必须增加测回数。此外，对于深基坑支护结构的水平位移观测来说，在观测点一般可以立镜，因此，前方交会法很少在深基坑支护水平位移的观测中使用。

图2前方交会法

2位移观测点和平面基准点的安设

2.1位移观测点的布置

在基坑支护水平位移观测中规定：深基坑水平位移观测点应沿着基坑壁进行布置，每两个布置点的间距应在10至15m之间。测量人员在对观测点进行标记时，可以选取适当位置的土钉，在其钉帽上划出“十”字，并且对于那些位于冠梁顶部的观测点，测量人员可以在其位置上插入铝钉或埋设膨胀型螺栓。除此以外，根据以往的观测经验，深基坑中间部位的变形量一般比较大，因此，在进行位移观测点的布置时，测量人员可以着重对基坑中间部位进行布置，一般观测点的位置距离基坑边缘不超过40cm。

2.2平面基准点的布设

在深基坑支护水平位移的观测中，布置的平面基准点的数量一般为3至4个，而且均布置在基坑支护结构变形位置以外的区域。测量人员在布置平面基准点时，通常会建立一个系统的坐标系，并且在一些对测量结果精度要求比较高的地区，还会参考当地的城市坐标，进行数据分析。除此以外，测量人员还会对在测量过程中经常使用的基准点定期的进行检查，主要检查仪器到定向点的距离是否不小于仪器到测量点的距离，以此来确保基准点的稳定性。

结束语

综上所述，深基坑支护水平位移的观测对深基坑工程的稳定性具有十分重要的意义。在深基坑支护水平位移观测方法中，比较常见的就是测小角法和前方交会法。在测量时，测量人员可根据现场的实际情况，选用合适的观测方法，为基坑的施工提供有效的数据。而且，观测数据还受多方面因素的影响，因此，测量人员一定要采取相应的措施，提高测量数据的精度。

参考文献：

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