江苏科泰岩土工程有限公司，江苏 泰州 225300
【摘 要】 在地下工程施工过程中，对基坑本身及周边环境水平向及竖向位移的监测方法及要求。
【关键词】 基坑监测；基准网；竖向位移；水平位移。
前 言
随土地人均占有量的减小、建筑工艺及建筑材料的发展，致使人类不断的向着更高及更深的方向追寻土地利用效率，导致建筑物高度及基坑深度不断向更高及更深层次突破。随着地下结构埋设的不断加深，在施工过程中对基坑本身的稳定性监测及周边环境的影响监测不断提出更精准、更高效的监测要求。以便对施工过程中随时掌握岩土层和支护结构内力、变形的变化情况，以及周边环境中各种建筑、设施的变形情况，为基坑周边环境中的建筑，各种设施的保护、基坑设计的优化及发展基坑工程设计理论提供更精准、更全面的数据依据。
一、基准网的布设
1、水平位移基准点布设的要求
水平位移基准点的数量不应少于3个，基准点标志的型式和埋设应符合线现行行业标准《建筑物变形测量规范》JGJ 8-2016 的有关规定，采用视准线活动觇牌法和视准线小角法进行位移观测，当不便埋设基准点时，可选择设置在稳定位置的方向标志作为方向基准，采用基准线控制时，每条基准线应在稳定区域设置检核基准点；工作基点宜设置为强制对中装置的观测墩，当采用光学对中装置时，对中误差不宜大于0.5mm。
2、 竖向位移基准点布设的要求
竖向位移基准点数量不宜少于3个，基准点间应形成闭合环；基准点标志的型式和埋设要求应符合线现行行业标准《建筑物变形测量规范》JGJ 8-2016 的有关规定；在冻土地区基准点标石应埋设在当地冻土线以下0.5m，在基岩壁或稳定的建筑上可埋设墙上水准标志。密集建筑区内，基准点与待测建筑物的距离应大于该建筑物基础最大深度的2倍。基站点可选择在沉降影响区域以外稳定的建（构）筑物上。
二、测量方法及精度要求
水平位移测量方法及精度要求
水平位移监测采用一次布网，宜采用假定坐标系统或建筑坐标系统。可采用基准线、单导线、导线网、边角网等形式。
图1水平位移监测基准网引测示意图
测量观测点任意方向位移时，可视基准点、工作基点、观测点的分布情况，采用极坐标法、前方交会法或方向差交会法、导线测量法等方法测定。测定特定方向上的水平位移可以采用小角法、方向线偏移法、视准线法等方法。
1、极坐标法是利用数学中的极坐标原理，以两个控制点为坐标轴，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，测定观测点与极点连线和两个已知点连线的夹角的方法。
2、小角度法主要用于基坑水平位移变形点的观测。是利用全站仪或经纬仪精确测出基准线与置镜点到观测点视线之间的微小角度，并按下式计算偏离值：
监测过程中选用高精度的仪器、选用适当的观测方法、及增加多余观测量的方式来提高观测的精度。
三、 测量仪器设备
水平位移监测采用全站仪测量时，所采用的仪器标称精度应符合表1.1全站仪
标称精度要求。
表1全站仪标称精度要求
监测点坐标中误差 | 一测回水平方向标准差（″） | 测距中误差 |
1.0 | ≤0.5 | ≤（1mm+1ppm） |
1.5 | ≤1.0 | ≤（1mm+1ppm） |
2.0 | ≤1.0 | ≤（1mm+2ppm） |
3.0 | ≤2.0 | ≤（2mm+2ppm） |
本工程所选用的全站仪为高精度监测型全站仪，详见表1.2全站仪技术参数。
表2 全站仪技术参数要求
| 型号 | 徕卡TS09 plus |
测角精度 | 1″ | |
测距精度 | （1+1ppm×D）mm | |
倾斜改正补偿范围 | ±6′ | |
望远镜放大倍率 | 32X | |
最短焦距 | 1.3m | |
工作温度范围 | -20～50℃ |
四、测量精度指标
水平位移监测点的测量精度根据预警值确定，详见表1.3水平位移监测精度要求。
表3 基坑水平位移监测精度要求
水平位移预警值 | 累计值D(mm) | D≤40 | 40≤D≤60 | D＞60 | |
变化速（mm/d） | VD≤2 | 2＜VD≤4 | 4＜VD≤6 | VD＞6 | |
监测点坐标点中误差(mm) | ≤1.0 | ≤1.5 | ≤2.0 | ≤3.0 | |
注：1、监测点坐标中误差系指监测点相对观测站（如工作基点等）的坐标中误差，监测点相对于基线的相对中误差为点位中误差的1/√2。
2、当累计值和变化速率选择的精度要求不一致时，水平位移监测精度优先按变化速率预警值的要求确定。
3、以中误差作为衡量精度的标准。
五、作业要求
1、对使用的全站仪、觇牌应在项目开始前和结束后进行检验，项目进行中也应定期进行检验，尤其时照准部水准管及电子气泡补偿的检验与校正。
2、观测应做到三固定，即固定人员、固定仪器、固定测站；
3、仪器、觇牌应安置稳固严格对中整平；
4、在目标成像清晰稳定的条件下进行观测；
5、仪器温度与外界温度一致时才能开始观测；
6、应尽量避免受外界干扰影响观测精度，严格按精度要求控制各项限差。
表4角度与边长测量测回数
全站仪测角标称精度 | 监测点坐标中误差（mm） | |||
1.0 | 1.5 | 2.0 | 3.0 | |
0.5″（1mm+1ppm） | 2 | 1 | 1 | 1 |
1″（1mm+1ppm） | —— | 1 | 1 | 1 |
1″（1mm+2ppm） | —— | —— | 1 | 1 |
2″（1mm+2ppm） | —— | —— | —— | 2 |
表5视准线小角法观测测回数确定
全站仪测角标称精度 | 偏差中误差（mm） | |||
1.0 | 1.5 | 2.0 | 3.0 | |
0.5″ | 1 | 1 | 1 | 1 |
1″ | —— | 1 | 1 | 1 |
1″ | —— | —— | 1 | 1 |
2″ | —— | —— | —— | 1 |
六、初始值的测量
基坑围护结构水平位移初始值在基坑土方开挖前测量获得。测量时独立取得3次合格监测数据（≤2倍中误差）后取其算术平均值，作为初始值。
竖向位移测量方法及精度要求
基准点同监测点构成闭合或符合水准路线。基准网测量采用几何水准法测量。
图2 竖向位移监测基准网引测示意图
1、测量方法
竖向位移观测宜采用精密几何水准测量方法，使用Trimble DINI03电子水准仪进行观测。 沉降观测点应组成闭合、附合水准路线和结点网，进行往返观测。首次观测应连续进行三次独立观测，并取三次观测成果的平均值作为初始值。第二期起可采用往返观测，也可采用单程双测站观测。作业前编制作业计划表，以确保外业观测有序展开。
2、选用的仪器设备
竖向位移监测点的精度根据竖向位移预警值确定，需满足竖向位移监测精度要求。若观测期间出现限差超出或监测点精度不满足要求时应重测。
表6水准仪精度及观测限差要求
测站高差中误差 | ≤0.15 | ≤0.5 | ≤1.0 | ≤1.5 |
水准仪精度要求(mm/km) | ±0.3 | ±0.5 | ±1.0 | ±1.0 |
往返较差及附合或环线闭合差限差（mm） | 0.3√n | 1.0√n | 2.0√n | 3.0√n |
检测已测测段高差之差限差（mm） | 0.45√n | 1.5√n | 3.0√n | 4.5√n |
本工程所选用高精度电子水准仪，详见表7.2全站仪技术参数。
表7水准仪技术参数
| 型 号 | Trimble DiNi03 |
每公里往返测高差中误差 | ±0.3mm | |
测距范围 | 1.5m～100.0m | |
补偿器有效量测范围 | ±15′ | |
安置精度 | 0.2° | |
放大倍率 | 32倍 | |
测量时间 | 3秒 |
3、测量精度指标
竖向位移监测点的测量精度根据预警值确定，详见表1.6竖向位移监测精度要求。
表8竖向位移监测精度要求 (单位：mm)
竖向位移预警值 | 累计值S（ mm） | S＜20 | 20≤S＜40 | 40≤S≤60 | S＞60 |
变化速率VS（mm/d） | VS＜2 | 2≤VS＜4 | 4≤VS≤6 | VS＞6 | |
监测点测站高差中误差 | ≤0.15 | ≤0.3 | ≤0.5 | ≤1.5 | |
4、作业要求
为了确保精度观测措施制定如下：
①应在标尺分划线成像清晰和稳定的条件下进行观测，不得在日出后和日落前半小时、太阳中天前后、风力大于4级、气温突变以及标尺分划线的成像跳动难以照准时进行观测。阴天可全天观测。
②观测前半小时，应将仪器置于露天阴影下，使仪器与外界气温趋于一致。使用数字水准仪应预热。
③使用数字水准仪，应避免望远镜直接对准太阳，并避免视线被遮挡。仪器应在其厂家规定的温度范围内工作。震动源造成的震动消失后，才能启动测量键。当地面震动较大时应随时增加重复测量次数。
④每段往侧和反测的测站数应为偶数，否则应加入标尺的零点改正数。有往侧转为返测时，两标尺应互换位置，并应重新调整仪器。在同一测站上观测时，不得两次调焦，转动仪器的倾斜时，其最后旋转方向应为旋进。
⑤对各周期观测过程中发现相邻点高差变动迹象、地质、地貌异常，附近建筑物基础和墙体裂缝等情况，应做好记录并画草图。
⑥外业完成后应对外业记录严格检查，各项限差均满足要求后方进行内业计算。
⑦监测进行期间每隔半月必须定期进行仪器 i角的检验，若仪器i角超出规定的范围，应及时重新调校仪器，确保仪器在i角小于15″的状态下工作。
5、初始值的测量
基坑围护结构竖向位移初始值在基坑土方开挖前测量获得。初始值测量时独立取得3次合格监测数据（较差小于2倍中误差）后取其算术平均值，作为初始值。
七、结束语
根据相关工程经验总结，在基坑监测过程中采用因地适宜的测量方法、高精度仪器及自动化监测设备，更有利于提高监测效率及监测精度。
参考文献
国家标准《建筑基坑工程监测技术标准》GB50497-2019。
国家标准《工程测量标准》GB50026-2020。
国家标准《建筑地基基础设计规范》 GB50007-2011。
国家标准《地基基础施工质量验收规范》GB50202-2018。
国家标准《国家一、二等水准测量规范》GB/T12897-2006。
国家标准《边坡工程技术规范》GB50330-2013。
国家标准《建筑与市政工程地下水控制技术规范》JGJ 111-2016。
行业标准《建筑变形测量规范》JGJ 8-2016。
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