《地铁基坑维护墙(桩)顶水平位移监测方法的比较.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《地铁基坑维护墙(桩)顶水平位移监测方法的比较.pdf（6页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、地铁基坑维护墙（桩）顶水平位移监测方法的比较 摘要： 介绍了地铁基坑维护墙 （桩）顶水平位移监测的常用方法及其优缺点， 通过比较各种方法在地铁基坑监测中的适用性，来探讨地铁基坑特定环境下适合 的监测方法。 关键词 ：地铁基坑监测水平位移方法 1、前言 在城市地铁车站建设施工中， 为确保车站基坑的开挖及周边建、构筑物的安 全，必须进行安全监测。基坑维护墙（桩）顶水平位移(以下简称“水平位移” ) 监测就是其中非常重要的一个项目。在地铁基坑特定的环境下， 选择何种监测方 法才能方便、 快捷的获取监测数据， 是水平位移监测要解决的首要问题。笔者通 过对各种水平位移监测方法的优、缺点进行比较、 分析，
2、来探讨适合于地铁基坑 水平位移监测的方法。 2、水平位移监测的方法 水平位移常用的监测方法主要有视准线法、单站改正法、 极坐标法、 前方交 会法、后方交会法以及导线测量等等。 2.1、视准线法 视准线法按其作业方法和所使用的工具的不同，又可分为“测小角法”和 “活 动觇牌法”。 2.1.1 测小角法 P AB S A 、B 已知观测墩， P 、P1 点为待求坐标点 P1 P P P SL 测小角法就是如右图所示，先确定一条 平行于基坑的基准线AB，然后测定基准线 与基准点到监测点视线之间的微小 角度（建筑物变形监测规范要求不超 过 30） ， 以及基准点与监测点之间的距离 P S； 通过每两次
3、观测的角度变化 P来 求得监测点的偏离值 P L。其计算公式如下： 测小角法的观测误差主要由测角引起，其由距离引起的误差非常小， 可以忽 略不计。因此，其边长只需初始测量一次即可，从而大大减少了工作量。另外， 由于测角的精度可以通过增加测回数来提升，所以测小角法可以得到比较高的精 度。 测小角法的缺点有： 1、只能得到垂直于基准线方向的位移，所以只适合于 形状规整的基坑； 2、为了确保位移测量的精度，监测点的距离不能太长，对于 边长较长的基坑不适用；3、监测点与基准点之间的微小角度要求对监测点的布 设提出了较高要求。 2.1.2 活动觇牌法 活动觇牌法与测小角法原理相似，不同的是在监测点处不
4、是安置固定觇牌，而是利用一种精密的附有读数装置的活动觇 牌（如右图所示）来直接测定偏离值。测量时通过调节觇牌的 测微装置，使觇牌上的照准标志移到基准线上，再在读数装置 上读出偏离值。 活动觇牌法可以直接读出偏离值，省去了数据计算的步 骤，减少了内业工作量。由于其原理跟测小角法相似，所以也 有着测小角法的不足之处。此外，该方法至少需要两个人相互 配合操作，才能实施，增加了操作难度和工作量。 2.2、单站改正法 单站改正法是一种将视准线小角法与监 测点设站法结合使用的方法，这种方法只需 A 、B 已知点， C 、C 点为待求坐标点 A S B S C C BABC 仪器一次设站，加改正来完成所有监
5、测点位移量的测算。如图所示： 在施工影响之外的坚固建筑物上设了两个标志A、B。每次监测时，先要测 量APB 角的变化量，求得 P 点的横向位移量 p， 再测量 AP i 角的变化量， 进而求得监测点i 的横向位移量 i 。其计算公式如下： 单站改正法是一种特殊的测小角法，由于这种方法可以在监测点处设站，所 以相对测小角法而言其观测范围扩大了一倍，在一定程度上解决了测小角法距离 不能太长的问题。 然而由于每次都必须观测测站点角度的变化，对测站点进行改 正，增加了内、外业的工作量。另外，此方法必须在监测点上建立强制对中观测 墩才能进行观测，增加了布点难度。 2.3、极坐标法 极坐标法是利用数学中的
6、极坐标原理，以两个已知点为坐标轴， 以其中一个 点为极点建立极坐标系， 测定观测点到极点的距离， 以及观测点与极点连线和两 个已知点连线的夹角从而来计算观测点坐标的方法。如图： 测定待求点 C 坐标时，先计算已知点A、B 的方位角： 测定角度 和边长 BC，则 BC 的方位角： C 点的坐标：)cos( BCBC SXX )sin( BCBC SYY /180)arctan( BA BA BA XX YY 由于极坐标是测定监测点的坐标，所以可以得到监测点在任意方向上的变 化。其次，极坐标法设站灵活， 只要已知一个点的坐标和一个后视方向就可以在 该点上设站、 测量。因此，极坐标法可以有效的避开遮
7、挡，顺利地采集监测数据。 另外，极坐标可以一次测定多个方向的监测点，使得工作效率大大提高。 以前由 于极坐标法对仪器精度的要求较高，使其应用受到限制， 使用较少； 然而现在随 着高精度仪器的普及，该方法使用的也越来越多。 2.4、前方交会法 测角前方交会法原理如右图所示， 用经纬仪分 别在已知点 A 和 B 上测出角 和角 ， 可根据下 式计算待定点 P 的坐标： 前方交会法一般是在周边建筑物顶上布设强制对中观测墩，在其上设站观 测。所以其视角开阔，基本上能观测到基坑内的所有点。然而，它至少须在两个 观测墩上设站测量， 观测量较大。 并且，两个观测墩之间的转站通常是在两栋建 筑物之间转，非常费
8、时费事。另一方面，前方交会对于图形条件的要求高，从而 限制了其大范围的使用， 一般只对少数点使用。 在地铁基坑监测中， 前方交会一 般用于工作基点的稳定性检查。 2.5、后方交会法 如右图所示，后方交会就是在未知点P 处 设站，观测三个已知点 A、 B、 C 之间的夹角 、 、，则可计算 P 点坐标 : ctgctgA PA 1 CBA CCBBAA p PPP XPXPXP X CBA CCBBAA p PPP YPYPYP Y ctgctgB PB 1 ctgctgC PC 1 其中： 后方交会法一般也用于工作基点墩的稳定性检查。由于后方交会只要在未知 点上设站就可以， 所以较前方交会其工
9、作量较少。此外，后方交会可以利用基坑 周边固定的房角做观测目标， 而不必做强制对中观测墩， 方便易行， 适用范围更 广。 2.6、导线测量法 导线测量法就是通过从基坑外稳定的基点向基坑内观测点做闭合或者附和 导线来测定观测点的变化的方法。 导线测量最大的优势是基点和观测点之间不必通视，但是其观测的工作量 大，操作起来比较麻烦，精度也不高，所以使用的较少。该方法一般是在基坑周 边建筑物特别密集的时候，用于工作基点的稳定性的检查。 3、水平位移监测方法的比较 在地铁基坑水平位移监测当中， 视准线法、单站改正法和极坐标法是常用的 方法。 在地铁基坑的施工中， 其冠梁上经常会摆放材料， 停放施工机械，
10、 且还是人 行通道，工作人员常在上面走动、 工作。所以冠梁上的视线经常是受阻而不通视 的。在这种条件下，视准线法和单站改正法实施起来非常困难。相对而言，极坐 标法设站灵活，当采取基坑对角定向时，可以避开绝大部分的遮挡情况。并且， 有时候当一个方向被阻， 换个设站点，就可以观测到了， 使得监测能够顺利进行。 当使用先进的仪器，如莱卡TCA2003，极坐标法可以实现自动观测，减少人为 的观测误差， 大大减轻了工作强度， 提高了工作效率。 特别是基坑施工发生险情 需要连续观测时，该方法有迅速获得监测成果的优势。 前方交会法、后方交会法以及导线测量法在地铁基坑水平位移中一般用于工 作基点的检查。 相对
11、前方交会来讲， 后方交会可以根据场地条件选择房角等自然 标志来进行测量，无需建立强制对中观测墩，简单易行，比较实用。导线测量其 操作比较繁琐，精度不高，平常较少使用。一般在场地条件限制，前、后方交会 等方法都无法使用时才采用。 4.结语 地地铁基坑施工现场环境复杂， 遮挡情况严重，限制了许多监测方法的使用。 极坐标法方便灵活， 能较好的避开各种遮挡， 且工作效率高， 适合于各种形状的 基坑，是地铁基坑水平位移监测比较合适的方法。此外，后方交会法方便易行， 可以根据现场的情况选择周边建筑物房角进行观测，而不必布设观测墩， 适用范 围广，是水平位移监测基准点检查的好方法。 参考文献： 1 朱建军， 贺跃光等变形测量的理论与方法 M ， 长沙： 中南大学出版社，2004.2 2 中华人民共和国国家标准 建筑基坑工程监测技术规范 S(GB50497-2009). 3 中华人民共和国行业标准建筑变形测量规范S (JGJ7-2008). 5 寇刚，姚连壁 .基坑水平位移监测方法的探讨J，地矿测绘， 2002，18（4）. 4 李涛，任建喜，毛巨省 .城市地铁车站深基坑施工监测方案设计研究J，地下 空间与工程学报， 2007年 12 月.