地鐵基坑維護(hù)墻(樁)頂水平位移監(jiān)測方法的比較

地鐵基維墻（樁頂平位移測方法比較摘要紹了地鐵基坑維護(hù)樁頂水平位移監(jiān)測的常用方法及其優(yōu)缺點(diǎn)，通過比較各種方法在地鐵基坑監(jiān)測中的適用性探討地鐵基坑特定環(huán)境下適合的監(jiān)測方法。關(guān)鍵詞：地鐵基坑1前言

監(jiān)測水平位移

方法在城市地鐵車站建設(shè)施工中為確保車站基坑的開挖及周邊建構(gòu)筑物的安全，必須進(jìn)行安全監(jiān)測?；泳S護(hù)墻（樁）頂水平位移(以下簡稱“水平位移)監(jiān)測就是其中非常重要的一個(gè)項(xiàng)目在地鐵基坑特定的環(huán)境下選擇何種監(jiān)測方法才能方便快捷的獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)是水平位移監(jiān)測要解決的首要問題筆者通過對各種水平位移監(jiān)測方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較分析來探討適合于地鐵基坑水平位移監(jiān)測的方法。2水平位監(jiān)測的方法水平位移常用的監(jiān)測方法主要有視準(zhǔn)線法單站改正法極坐標(biāo)法前方交會(huì)法、后方交會(huì)法以及導(dǎo)線測量等等。2.1、視準(zhǔn)線法視準(zhǔn)線法按其作業(yè)方法和所使用的工具的不同可分測小角法動(dòng)覘牌法測小角法

測小角法就是如右圖所示，先確定一條

A、B觀墩、P1平行于基坑的基準(zhǔn)線AB，然后測定基準(zhǔn)線

點(diǎn)待坐點(diǎn)

P1與基準(zhǔn)點(diǎn)到監(jiān)測點(diǎn)視線之間的微小角度（建筑物變形監(jiān)測規(guī)范要求不超

A

S

P

B過30準(zhǔn)點(diǎn)與監(jiān)測點(diǎn)之間的距離過每兩次觀測的角度變來P求得監(jiān)測點(diǎn)的偏離值。其計(jì)算公式如下：P測小角法的觀測誤差主要由測角引起其由距離引起的誤差非常小可以忽略不計(jì)。因此，其邊長只需初始測量一次即可，從而大大減少了工作量。另外，由于測角的精度可以通過增加測回?cái)?shù)來提升以測小角法可以得到比較高的精度。測小角法的缺點(diǎn)有：1、只能得到垂直于基準(zhǔn)線方向的位移，所以只適合于形狀規(guī)整的基坑；2為了確保位移測量的精度，監(jiān)測點(diǎn)的距離不能太長，對于邊長較長的基坑不適用；、監(jiān)測點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的微小角度要求對監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)提出了較高要求?；顒?dòng)覘牌活動(dòng)覘牌法與測小角法原理相似，不同的是在監(jiān)測點(diǎn)處不是安置固定覘牌，而是利用一種精密的附有讀數(shù)裝置的活動(dòng)覘牌（如右圖所示）來直接測定偏離值。測量時(shí)通過調(diào)節(jié)覘牌的測微裝置，使覘牌上的照準(zhǔn)標(biāo)志移到基準(zhǔn)線上，再在讀數(shù)裝置上讀出偏離值?；顒?dòng)覘牌法可以直接讀出偏離值，省去了數(shù)據(jù)計(jì)算的步驟，減少了內(nèi)業(yè)工作量。由于其原理跟測小角法相似，所以也有著測小角法的不足之處。此外，該方法至少需要兩個(gè)人相互配合操作，才能實(shí)施，增加了操作難度和工作量。2.2、單站改正法單站改正法是一種將視準(zhǔn)線小角法與監(jiān)測點(diǎn)設(shè)站法結(jié)合使用的方法，這種方法只需

BABA儀器一次設(shè)站，加改正來完成所有監(jiān)測點(diǎn)位移量的測算。如圖所示：在施工影響之外的堅(jiān)固建筑物上設(shè)了兩個(gè)標(biāo)志AB每次監(jiān)測時(shí)，先要測量∠角的變化量得P點(diǎn)的橫向位移量Δp測量∠i角的變化量，進(jìn)而求得監(jiān)測點(diǎn)i的橫向位移量Δi。其計(jì)算公式如下：單站改正法是一種特殊的測小角法由于這種方法可以在監(jiān)測點(diǎn)處設(shè)站所以相對測小角法而言其觀測范圍擴(kuò)大了一倍一定程度上解決了測小角法距離不能太長的問題然而由于每次都必須觀測測站點(diǎn)角度的變化對測站點(diǎn)進(jìn)行改正，增加了內(nèi)、外業(yè)的工作量。另外，此方法必須在監(jiān)測點(diǎn)上建立強(qiáng)制對中觀測墩才能進(jìn)行觀測，增加了布點(diǎn)難度。2.3、極坐標(biāo)法極坐標(biāo)法是利用數(shù)學(xué)中的極坐標(biāo)原理以兩個(gè)已知點(diǎn)為坐標(biāo)軸以其中一個(gè)點(diǎn)為極點(diǎn)建立極坐標(biāo)系測定觀測點(diǎn)到極點(diǎn)的距離以及觀測點(diǎn)與極點(diǎn)連線和兩個(gè)已知點(diǎn)連線的夾角從而來計(jì)算觀測點(diǎn)坐標(biāo)的方法。如圖：測定待求點(diǎn)C坐標(biāo)時(shí)，先計(jì)算已知點(diǎn)A、的方位角：B)/XAB測定角度β和邊長BC則

A

A、B已點(diǎn)，βSβ

'

C

C'的方位角：

BA

BC點(diǎn)的坐標(biāo)：Xcos(B

BC

Ysin(C

BC

)

pp由于極坐標(biāo)是測定監(jiān)測點(diǎn)的坐標(biāo)，所以可以得到監(jiān)測點(diǎn)在任意方向上的變化其次極坐標(biāo)法設(shè)站靈活只要已知一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)和一個(gè)后視方向就可以在該點(diǎn)上設(shè)站測量因此坐標(biāo)法可以有效的避開遮擋順利地采集監(jiān)測數(shù)據(jù)。另外極坐標(biāo)可以一次測定多個(gè)方向的監(jiān)測點(diǎn)使得工作效率大大提高以前由于極坐標(biāo)法對儀器精度的要求較高使其應(yīng)用受到限制使用較少然而現(xiàn)在隨著高精度儀器的普及，該方法使用的也越來越多。2.4、前方交會(huì)法測角前方交會(huì)法原理如右圖所示經(jīng)緯儀分別在已知點(diǎn)A和B測出角α和角β可根據(jù)下式計(jì)算待定點(diǎn)P坐標(biāo)：前方交會(huì)法一般是在周邊建筑物頂上布設(shè)強(qiáng)制對中觀測墩，在其上設(shè)站觀測。所以其視角開闊，基本上能觀測到基坑內(nèi)的所有點(diǎn)。然而，它至少須在兩個(gè)觀測墩上設(shè)站測量觀測量較大并且兩個(gè)觀測墩之間的轉(zhuǎn)站通常是在兩棟建筑物之間轉(zhuǎn)，非常費(fèi)時(shí)費(fèi)事。另一方面，前方交會(huì)對于圖形條件的要求高，從而限制了其大范圍的使用一般只對少數(shù)點(diǎn)使用在地鐵基坑監(jiān)測中前方交會(huì)一般用于工作基點(diǎn)的穩(wěn)定性檢查。2.5、后方交會(huì)法如右圖所示，后方交會(huì)就是在未知點(diǎn)P處設(shè)站觀測三個(gè)已知點(diǎn)AC之間的夾角α、β、γ，則可計(jì)算P點(diǎn)坐標(biāo):PXAABBCPPABCYYAABBCC

ctgActg

ctgB

C

ctgCctg

其中：后方交會(huì)法一般也用于工作基點(diǎn)墩的穩(wěn)定性檢查于后方交會(huì)只要在未知點(diǎn)上設(shè)站就可以所以較前方交會(huì)其工作量較少此外后方交會(huì)可以利用基坑周邊固定的房角做觀測目標(biāo)而不必做強(qiáng)制對中觀測墩方便易行適用范圍更廣。2.6、導(dǎo)線測量法導(dǎo)線測量法就是通過從基坑外穩(wěn)定的基點(diǎn)向基坑內(nèi)觀測點(diǎn)做閉合或者附和導(dǎo)線來測定觀測點(diǎn)的變化的方法。導(dǎo)線測量最大的優(yōu)勢是基點(diǎn)和觀測點(diǎn)之間不必通視，但是其觀測的工作量大，操作起來比較麻煩，精度也不高，所以使用的較少。該方法一般是在基坑周邊建筑物特別密集的時(shí)候，用于工作基點(diǎn)的穩(wěn)定性的檢查。3水平位監(jiān)測方法的較在地鐵基坑水平位移監(jiān)測當(dāng)中視準(zhǔn)線法單站改正法和極坐標(biāo)法是常用的方法。在地鐵基坑的施工中其冠梁上經(jīng)常會(huì)擺放材料停放施工機(jī)械且還是人行通道工作人員常在上面走動(dòng)工作所以冠梁上的視線經(jīng)常是受阻而不通視的。在這種條件下，視準(zhǔn)線法和單站改正法實(shí)施起來非常困難。相對而言，極坐標(biāo)法設(shè)站靈活，當(dāng)采取基坑對角定向時(shí)，可以避開絕大部分的遮擋情況。并且，有時(shí)候當(dāng)一個(gè)方向被阻個(gè)設(shè)站點(diǎn)可以觀測到了得監(jiān)測能夠順利進(jìn)行。當(dāng)使用先進(jìn)的儀器，如萊卡，極坐標(biāo)法可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)觀測，減少人為的觀測誤差大大減輕了工作強(qiáng)度提高了工作效率特別是基坑施工發(fā)生險(xiǎn)情需要連續(xù)觀測時(shí)，該方法有迅速獲得監(jiān)測成果的優(yōu)勢。前方交會(huì)法方交會(huì)法以及導(dǎo)線測量法在地鐵基坑水平位移中一般用于工作基點(diǎn)的檢查相對前方交會(huì)來講后方交會(huì)可以根據(jù)場地條件選擇房角等自然標(biāo)志來進(jìn)行測量，無需建立強(qiáng)制對中觀測墩，簡單易行，比較實(shí)用。導(dǎo)線測量其操作比較繁瑣，精度不高，平常較少使用。一般在場地條件限制，前、后方交會(huì)

等方法都無法使用時(shí)才采用。4.結(jié)語地地鐵基坑施工現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜擋情況嚴(yán)重制了許多監(jiān)測方法的使用。極坐標(biāo)法方便靈活能較好的避開各種遮擋且工作效率高適合于各種形狀的基坑，是地鐵基坑水平位移監(jiān)測比較合適的方法。此外，后方交會(huì)法方便易行，可以根據(jù)現(xiàn)場的情況選擇周邊建筑物房角進(jìn)行觀測而不必布設(shè)觀測墩適用范圍廣，是水平位移監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)檢查的好方法。參考文獻(xiàn)：[1]朱建軍躍光等形測量的理論與方法[M]沙大學(xué)出版社2004.2[2]中華人民共和