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佛山市志中岩土检测有限公司 广东佛山 528000
摘要：本文以某一工程为实例，介绍了采用全站仪进行基坑支护水平位移观测的技术方案，论述了基坑支护水平位移监测中需要注意的问题以及采取的技术措施，分析了基坑支护水平位移监测结果，得到了可靠的监测数据。
关键词：基坑支护水平位移；监测；全站仪；自由设站法；监测结果分析
由于基坑的开挖会涉及到基坑自身的安全稳定及附近建筑物的安全问题，如基坑出现失稳、崩坍，其后果通常都是很严重的，因此为保证基坑的施工安全，现行规范明确规定必须对基坑进行安全监测。基坑一般都有多个安全监控项目，而基坑的支护结构水平位移监测则是一个必测项目，是反映基坑安全状态的直接且重要的监测数据。本文探讨全站仪自由设站法对基坑支护水平位移进行监测的技术措施，希望对相关工程有所帮助。
1 工程概况
某工程基坑，开挖深度约为6m，采用了灌注的桩支护。根据地质的各种情况、开挖深度以及场地周边环境情况，确定基坑重要性安全等级为一级。拟建地上9层主楼为框架-剪力墙结构，地下1层车库为框架结构。为保证本工程在基坑挖土过程和基础施工中安全，需要对基坑支护稳定性进行水平位移观测。
2 基坑支护水平位移监测
本工程在监测过程中采用徕卡TS09全站仪进行水平位移监测。徕卡TS09测角精度为1″，有棱镜测距精度为1mm+1.5ppm，测程3500m，免棱镜测距精度为2mm+2ppm，反射片测程250m。仪器使用时采用电子整平和激光对中技术，测量时在与现场至少3个后视点保持通视的情况下，利用内置后方交会程序可以随意设站并得到测站点坐标，设站并定向后即瞄即测监测点，施测方便、速度快，具体施测方案如下。
（1）埋设基准点
《建筑变形测量规范》JGJ8—2007第4.3.1条规定，各级别位移观测的基准点不应少于3个，且各点位应便于检核校验。据此，在基坑变形的影响区域以外埋设4个混凝土标石基准点P，Q，R，T，。监测期间，每2周检查1次工作基点，以确保其稳定性；当监测成果出现异常时，应及时复测并对其稳定性进行全面分析；工作基点埋设20d后开始观测；施工期间采取专人保护、定期巡视等有效措施，尽最大可能确保工作基点稳定和正常使用。
（2）布设反光贴后视点
《建筑变形测量规范》JGJ8—2007第4.3.1条规定，各级别位移观测的后视点（方位定向点）不应少于3个，且各点位应便于检核校验。据此并结合现场施工条件和周边建筑物分布情况，布设10个反光贴作为全站仪自由设站后视点，F1～F10点。反光贴位置尽量选择在周边建筑物墙面高处，布设前应用干布擦拭墙面，待墙面光滑干净后，用铅笔画“十”字标志，然后将徕卡40mm×40mm专用反光贴“十”字标志仔细贴于墙面上“十”字标志（中心重合、十字重合），按压数分钟后布设结束。监测期间，应定期检查反光贴的稳定性，如有破坏，应及时依据十字中心再次粘贴反光贴。
（3）布设反光贴水平位移监测点
基坑支护的水平位移监测点沿支护侧壁的周边布置，监测点均设置在冠梁侧壁上，冠梁施工过程中（或完成后）即可埋设位移监测点，利用反光贴进行测量。本工程水平位移监测点布设的J1～J16点。监测期间，采取专人保护、定期巡视擦拭等有效措施，尽最大可能确保位移监测点反光贴稳定和正常使用。
（4）建立基坑坐标系统并确定基准点、后视点坐标
首先在基坑西侧冠梁上沿基坑南北方向选取两点M，N，精密测定水平角∠MNQ，如图1所示，假定一基准点Q点坐标为（500.0000，500.0000），MN方向即为基坑坐标系x轴方向。
图1 基坑坐标系x轴方向布置示意
全站仪安置于基准点Q，瞄准后视点N，设立后视方向为360°-∠MNQ。在棱镜模式下，利用角度定向测定其他3个基准点P，R，T的平面坐标。测定3次，符合精度要求后取平均值作为基准点已知坐标。
将全站仪安置于合适位置（与反光贴后视点通视），在棱镜模式下，选择后方交会方法，依次瞄准P，Q，R，T处棱镜中心，测定全站仪所在测站点位置，然后设定为反光贴模式，瞄准反光贴所在后视点位置，测存10个反光贴后视点坐标。为了检核是否满足精度要求，再将全站仪安置于其他2个合适位置，再次按上述过程测存10个反光贴后视点坐标，符合精度要求后，取平均值作为10个反光贴后视点已知平面坐标，正常情况下每2周检核1次后视点平面坐标。
（5）首次观测
挖土开始前，进行首次观测。全站仪自由设站后利用后方交会测定测站点平面坐标后，依次测定水平位移监测点平面坐标（测定3次，取平均值作为首次观测值）。
（6）计算水平位移变化量
根据监测周期，定期测定水平位移监测点平面坐标，为了提高测量精度，观测过程中应注意：在合适稳定位置架设仪器，至少与3个后视点通视，每个位移监测点至少观测3个测回；由于设站点位于施工场地内，应尽量选择不受施工干扰的时间段进行观测；观测时尽量减少设站次数。
3 基坑支护水平位移监测结果分析
本文限于篇幅限制，给出了2013-05-07—2013-05-16基坑南侧J9，J10，J11，J12，J13，J145个监测点的前10期累计水平位移值，如表1所示。
表1 前10期累计水平位移值
注：水平位移量：“+”代表向基坑内位移，“-”代表向基坑外位移
相应的水平位移变化曲线分析得出水平位移监测点J9和J14分别位于基坑南侧东南角附近和西南角附近，受挖土和施工影响最小，点位也较稳定。J9和J14前10期累计向基坑内水平位移分别为2.6mm和3.6mm。
水平位移监测点J10和J13位于基坑南侧东南角支撑外侧和西南角支撑外侧，受挖土和施工影响次之，前期挖土变化较小，后期随着挖土越来越深，变化稍大一些，但也较稳定。J10和J13前10期累计向基坑内水平位移分别为7.6mm和9.4mm。J13比J10点变化稍微大一些的原因是在后期J13附近堆放了大量木板，荷载较大造成。
通过分析水平位移监测点各期观测数据和水平位移变化曲线图，发现其变形趋势基本反映了现场挖土过程及施工进度实际，且在限值之内，说明基坑基本稳定。
4 精度评定与分析
如圖2所示，将仪器自由设站在基坑北侧点P上，以F7和F9作为后视点来进行水平位移监测。F7，F9的坐标分别为（536.0729，440.5598）和516.2562，467.3965），观测值αF9·P=250°13'50″，DF9·P=15.159m；αF7·P=161°25'18″，DF7·P=12.815m。
摘要：本文以某一工程为实例，介绍了采用全站仪进行基坑支护水平位移观测的技术方案，论述了基坑支护水平位移监测中需要注意的问题以及采取的技术措施，分析了基坑支护水平位移监测结果，得到了可靠的监测数据。
关键词：基坑支护水平位移；监测；全站仪；自由设站法；监测结果分析
由于基坑的开挖会涉及到基坑自身的安全稳定及附近建筑物的安全问题，如基坑出现失稳、崩坍，其后果通常都是很严重的，因此为保证基坑的施工安全，现行规范明确规定必须对基坑进行安全监测。基坑一般都有多个安全监控项目，而基坑的支护结构水平位移监测则是一个必测项目，是反映基坑安全状态的直接且重要的监测数据。本文探讨全站仪自由设站法对基坑支护水平位移进行监测的技术措施，希望对相关工程有所帮助。
1 工程概况
某工程基坑，开挖深度约为6m，采用了灌注的桩支护。根据地质的各种情况、开挖深度以及场地周边环境情况，确定基坑重要性安全等级为一级。拟建地上9层主楼为框架-剪力墙结构，地下1层车库为框架结构。为保证本工程在基坑挖土过程和基础施工中安全，需要对基坑支护稳定性进行水平位移观测。
2 基坑支护水平位移监测
本工程在监测过程中采用徕卡TS09全站仪进行水平位移监测。徕卡TS09测角精度为1″，有棱镜测距精度为1mm+1.5ppm，测程3500m，免棱镜测距精度为2mm+2ppm，反射片测程250m。仪器使用时采用电子整平和激光对中技术，测量时在与现场至少3个后视点保持通视的情况下，利用内置后方交会程序可以随意设站并得到测站点坐标，设站并定向后即瞄即测监测点，施测方便、速度快，具体施测方案如下。
（1）埋设基准点
《建筑变形测量规范》JGJ8—2007第4.3.1条规定，各级别位移观测的基准点不应少于3个，且各点位应便于检核校验。据此，在基坑变形的影响区域以外埋设4个混凝土标石基准点P，Q，R，T，。监测期间，每2周检查1次工作基点，以确保其稳定性；当监测成果出现异常时，应及时复测并对其稳定性进行全面分析；工作基点埋设20d后开始观测；施工期间采取专人保护、定期巡视等有效措施，尽最大可能确保工作基点稳定和正常使用。
（2）布设反光贴后视点
《建筑变形测量规范》JGJ8—2007第4.3.1条规定，各级别位移观测的后视点（方位定向点）不应少于3个，且各点位应便于检核校验。据此并结合现场施工条件和周边建筑物分布情况，布设10个反光贴作为全站仪自由设站后视点，F1～F10点。反光贴位置尽量选择在周边建筑物墙面高处，布设前应用干布擦拭墙面，待墙面光滑干净后，用铅笔画“十”字标志，然后将徕卡40mm×40mm专用反光贴“十”字标志仔细贴于墙面上“十”字标志（中心重合、十字重合），按压数分钟后布设结束。监测期间，应定期检查反光贴的稳定性，如有破坏，应及时依据十字中心再次粘贴反光贴。
（3）布设反光贴水平位移监测点
基坑支护的水平位移监测点沿支护侧壁的周边布置，监测点均设置在冠梁侧壁上，冠梁施工过程中（或完成后）即可埋设位移监测点，利用反光贴进行测量。本工程水平位移监测点布设的J1～J16点。监测期间，采取专人保护、定期巡视擦拭等有效措施，尽最大可能确保位移监测点反光贴稳定和正常使用。
（4）建立基坑坐标系统并确定基准点、后视点坐标
首先在基坑西侧冠梁上沿基坑南北方向选取两点M，N，精密测定水平角∠MNQ，如图1所示，假定一基准点Q点坐标为（500.0000，500.0000），MN方向即为基坑坐标系x轴方向。
图1 基坑坐标系x轴方向布置示意
全站仪安置于基准点Q，瞄准后视点N，设立后视方向为360°-∠MNQ。在棱镜模式下，利用角度定向测定其他3个基准点P，R，T的平面坐标。测定3次，符合精度要求后取平均值作为基准点已知坐标。
将全站仪安置于合适位置（与反光贴后视点通视），在棱镜模式下，选择后方交会方法，依次瞄准P，Q，R，T处棱镜中心，测定全站仪所在测站点位置，然后设定为反光贴模式，瞄准反光贴所在后视点位置，测存10个反光贴后视点坐标。为了检核是否满足精度要求，再将全站仪安置于其他2个合适位置，再次按上述过程测存10个反光贴后视点坐标，符合精度要求后，取平均值作为10个反光贴后视点已知平面坐标，正常情况下每2周检核1次后视点平面坐标。
（5）首次观测
挖土开始前，进行首次观测。全站仪自由设站后利用后方交会测定测站点平面坐标后，依次测定水平位移监测点平面坐标（测定3次，取平均值作为首次观测值）。
（6）计算水平位移变化量
根据监测周期，定期测定水平位移监测点平面坐标，为了提高测量精度，观测过程中应注意：在合适稳定位置架设仪器，至少与3个后视点通视，每个位移监测点至少观测3个测回；由于设站点位于施工场地内，应尽量选择不受施工干扰的时间段进行观测；观测时尽量减少设站次数。
3 基坑支护水平位移监测结果分析
本文限于篇幅限制，给出了2013-05-07—2013-05-16基坑南侧J9，J10，J11，J12，J13，J145个监测点的前10期累计水平位移值，如表1所示。
表1 前10期累计水平位移值
注：水平位移量：“+”代表向基坑内位移，“-”代表向基坑外位移
相应的水平位移变化曲线分析得出水平位移监测点J9和J14分别位于基坑南侧东南角附近和西南角附近，受挖土和施工影响最小，点位也较稳定。J9和J14前10期累计向基坑内水平位移分别为2.6mm和3.6mm。
水平位移监测点J10和J13位于基坑南侧东南角支撑外侧和西南角支撑外侧，受挖土和施工影响次之，前期挖土变化较小，后期随着挖土越来越深，变化稍大一些，但也较稳定。J10和J13前10期累计向基坑内水平位移分别为7.6mm和9.4mm。J13比J10点变化稍微大一些的原因是在后期J13附近堆放了大量木板，荷载较大造成。
通过分析水平位移监测点各期观测数据和水平位移变化曲线图，发现其变形趋势基本反映了现场挖土过程及施工进度实际，且在限值之内，说明基坑基本稳定。
4 精度评定与分析
如圖2所示，将仪器自由设站在基坑北侧点P上，以F7和F9作为后视点来进行水平位移监测。F7，F9的坐标分别为（536.0729，440.5598）和516.2562，467.3965），观测值αF9·P=250°13'50″，DF9·P=15.159m；αF7·P=161°25'18″，DF7·P=12.815m。