地铁基坑维护墙(桩)顶水平位移监测方法的比较

地铁基维墙（桩顶平位移测方法比较摘要绍了地铁基坑维护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1前言

监测水平位移

方法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来探讨适合于地铁基坑水平位移监测的方法。2水平位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可分测小角法动觇牌法测小角法

测小角法就是如右图所示，先确定一条

A、B观墩、P1平行于基坑的基准线AB，然后测定基准线

点待坐点

P1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

A

S

P

B过30准点与监测点之间的距离过每两次观测的角度变来P求得监测点的偏离值。其计算公式如下：P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；、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。活动觇牌活动觇牌法与测小角法原理相似，不同的是在监测点处不是安置固定觇牌，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

BABA仪器一次设站，加改正来完成所有监测点位移量的测算。如图所示：在施工影响之外的坚固建筑物上设了两个标志AB每次监测时，先要测量∠角的变化量得P点的横向位移量Δp测量∠i角的变化量，进而求得监测点i的横向位移量Δi。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、的方位角：B)/XAB测定角度β和边长BC则

A

A、B已点，βSβ

'

C

C'的方位角：

BA

BC点的坐标：Xcos(B

BC

Ysin(C

BC

)

pp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坐标法可以有效的避开遮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经纬仪分别在已知点A和B测出角α和角β可根据下式计算待定点P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AC之间的夹角α、β、γ，则可计算P点坐标:PXAABBCPPABCYYAABBCC

ctgActg

ctgB

C

ctgCctg

其中：后方交会法一般也用于工作基点墩的稳定性检查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水平位监测方法的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个设站点可以观测到了得监测能够顺利进行。当使用先进的仪器，如莱卡，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挡情况严重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]朱建军跃光等形测量的理论与方法[M]沙大学出版社2004.2[2]中华人民共和