中小桥水平位移监测

2024-05-11

中小桥水平位移监测（共7篇）

中小桥水平位移监测篇1

近年来, 随社会经济的发展, 城市化进程的加快, 大型的公共建筑和高层建筑越来越多, 深基坑和高边坡的施工活动日渐增多, 深基坑和高边坡一旦失稳, 会危及其周围建 (构) 筑物和人民生命财产的安全, 其安全性逐步引起人们的重视;在施工过程中虽然已引入第三方监测机制, 但作为施工单位, 为对自己的工程质量和施工安全及其施工进程进行有效控制, 也有必要对基坑和高边坡进行动态的监测, 做到信息化、科学化地施工。一般城市基坑和高边坡施工场地比较复杂, 空间狭窄, 基准点和观测墩很难布设, 周边围护和建筑物给监测造成极大影响, 一般采用的视准线法、小角度法、极坐标法都难以施测。

采用边角后方交会法自由设站进行水平位移监测, 站点设置灵活, 网形多变, 给基准点留下很大的布设空间, 对于干扰较大的施工工程能大幅提高变形监测的作业效率。现今施工单位使用的多为2″级全站仪, 在不增加仪器购买资金的投入, 能否利用现有的设备进行有效的监控, 在此做一些探讨。

1 边角后方交会点位误差分析

依据文献【1】得知, 不考虑基准点误差的情况下, 边角后方交会测站点K的点位精度公式为:

其中SAB为两基准点边长, Sa、Sb为两观测边长, r为观测交会角, A、B为两观测边Sb、Sa对应角, ma、mb为测距中误差, mr为测角中误差, ρ=206265。

从公式 (1) 可以看出边角后方交会点的点位精度不仅与测距、测角误差有关, 还与交会的图形有关。

双测站极坐标观测法测站点到监测点的误差公式为:

其中S1、S2为测站到监测点的距离, ms1、ms2为测距中误差, mα1、mα2为测角中误差。

一般情况下, 测站到测点的距离距离较近, 测距误差主要由仪器测距固定误差引起, 测角误差在同等观测精度下可认为一致, 故令ms1=ms2, mα1=mα2, 上式可化为

则监测点的点位误差公式为:

以徕卡TS06全站仪为例, 其标称方向误差2″, 测距误差1.5mm+2ppm, 设基准边长SAB=200m, Sa=Sb=200m, S1=100m, A=B=r=60°, 水平角观测6个测回, 则mr=mα1=mα2=2.5″, 带入上式得出监测点中误差:Mp=4.0mm, 达到《建筑变形测量规范》 (JGJ8-2007) 二级监测规定的点位中误差限差±4.2mm的要求。

如果埋设的基准点是牢固稳定的, 可以认为其对相邻两期观测的影响是相同的, 可以在计算两期位移变化量中互相抵消。由上式可知, 在不考虑基准点误差的情况下, 监测点的误差由测站交会误差和测站观测目标误差构成。由于选择自由设站, 测站到监测点的距离可控制到较小的范围, 方向观测误差对点位坐标的影响可达到最小化, 在使用同一台仪器监测的情况下, 测距的系统误差可以得到进一步的减弱。

2 监测实例

宾阳县太守中学滑坡位置在教学楼西北侧后山, 属低山丘陵地貌, 为泥质滑坡, 海拔高程为200m, 原始自然坡度20~357) , 四周植被较发育, 主要为杂草、松树、桉树。滑坡范围约180×40米, 上下高差约20米, 该防治工程采用“削坡减载+截水沟+浆砌石挡墙及排水沟+浆砌块石格构+种植草皮”等防治方案对该边坡进行综合治理, 在坡高10处设置2米宽的马道, 均按1∶1的坡度分二级削坡;为了保证滑坡在治理后运行过程中的安全, 评价工程施工质量, 采用全站仪对治理后的边坡进行连续13个周期的监测, 准确测定形变监测点的相对位移值, 经合理的数据处理提供形变监测点的变化数据, 以分析其变形与趋势, 评估治理工程运行状态的稳定性与危险性, 为设计单位和政府有关部门制定决策提供服务。

2.1 基准点埋设

在教学楼后墙角选择3个稳定牢固的水泥地面, 用冲击电钻打孔, 充填环氧树脂, 埋入预制的不锈钢螺杆, 用水平气泡进行校正, 使螺杆处于垂直状态直至环氧树脂固结, 编号为J1~J3。

2.2 监测点埋设

按照设计图纸布设的点位, 在坡脚挡土墙顶埋设2个监测点, 马道上埋设3个监测点, 用冲击电钻打孔, 充填环氧树脂, 埋入预制的不锈钢螺杆, 用水平气泡校正, 使螺杆处于垂直状态, 待胶水完全固结后才进行观测。

2.3 观测设备及观测方法

测站到基准点的最大观测边长为170m, 到监测点的最大观测边长为110m, 结合现有的仪器设备, 水平位移监测以徕卡TS06全站仪 (仪器标称精度:2″、1.5mm+2ppm) 进行观测, 仪器经测绘产品质量监督检验站检定合格后投入使用。监测频率为30d/次, 前后观测1个水文年共13个周期。

在通视良好、便于观测的地方, 以三点后方交回法设置2个临时工作基点K1、K2, 采用双测站极坐标法对监测点进行观测。水平角以方向观测法观测6个测回, 基准点与监测点同组观测, 在观测水平角的同时观测边长和垂直角并记录在仪器内存中, 观测前仪器输入实测的大气温度及大气气压等参数。基准点、监测点均采用徕卡对中基座进行强制对中, 并对基座、棱镜进行编号, 使各周期观测中每个观测点都对应同一编号的基座棱镜组, 以减弱对中误差及基座棱镜的机械加工误差, 观测略图如下。

对于现场采集到的各项监测数据, 首先进行粗差探测检验, 确认合格后用计算机平差软件进行严密平差, 计算各监测点每期坐标值及点位中误差, 各期点位误差见下表。

从表格中统计, 测站K1、K2最小点位误差为0.3mm, 最大点位误差为2.0mm, 监测点最小点位误差为0.5mm, 最大点位误差为3.8mm, 符合国家现行有关测量规范要求。

经过一年的观测, 各监测点的坐标变化量均在测量误差的控制范围之内, 而且根据数理统计得出的变化趋势很微弱, 可以认为在监测期间边坡是稳定不变的。

3 结束语

(1) 采用全站仪边角后方交会法设立测站方便灵活, 摆脱了传统需要固定测站的测量方式, 可满足高精度的水平位移监测要求;其作业效率高, 能有效地避开视线障碍物, 基准点布置灵活, 节省埋石造墩费用, 降低监测成本, 达到监测目的, 是一种方便快捷、准确可靠地方法。

(2) 在测站监测过程中, 使用同一台仪器、同一观测人员和观测线路, 测距偏差较小且稳定, 观测边长不宜大于200m, 采用相同的观测图形, 相同的数据处理方法, 测站适当接近监测点, 各个观测目标宜采用同一个强制对中装置, 削弱对中误差。

(3) 对监测点的观测应采用双测站极坐标观测法, 有利于提高观测精度, 杜绝粗差, 保证监测成果的可靠性。

参考文献

[1]李全信.边角后方交会精度分析及布设方案选择.测绘工程, 2000 (9) .

[2]李全信.关于边角后方交会中边角测量精度的匹配问题.测绘科技通信, 1996 (3) .

[3]伊晓东, 李保平.变形监测技术及应用.黄河水利出版社, 2007.

中小桥水平位移监测篇2

随着城市轨道交通建设如火如荼的开展, 相继出现了越来越多的基坑工程。在基坑工程施工过程中, 基坑监测作为一种信息反馈方法, 越来越受到参建单位的重视。基坑设计、基坑施工、基坑监测逐渐成为基坑工程质量安全保证的三个基本因素。通过对基坑工程的理论研究和工程实践我们发现: 对于复杂的工程和环境要求比较严格的项目, 很难从理论上找到对基坑安全状态的定量分析、预测的方法。而基坑监测的出现可以通过提供动态信息来反馈指导施工全过程, 并可通过现场监测数据来了解基坑的安全状态。

按照基坑监测规范和行业标准的要求, 基坑水平位移监测是基坑监测过程中必须要监测的项目。通过基坑水平位移监测我们可以得到基坑围护结构顶部的水平位移变化量, 结合基坑围护结构顶部的竖向位移变化和深层水平位移变化, 以此来判断基坑围护结构的安全状态。本文根据基坑监测的工程实践, 提出利用坐标转换方法进行基坑水平位移的计算, 通过这种方法可以大大提高监测工作效率。

1 常用的基坑水平位移监测方法

基坑水平位移监测的方法较多, 常用的主要有测小角法、视准线法和坐标法。因为基坑水平位移变化量比较小, 因此无论采用哪一种方法, 对位移的观测精度要求都比较高。除了使用高精度的全站仪外, 还应在观测过程中尽量减小各种误差源的影响。下面分别对它们的原理进行介绍。

1. 1 测小角法

测小角法是通过测定基准线方向与观测点的视线方向之间的微小角度从而计算变形点相对于基准线的偏离值, 根据偏离值在观测周期内的变化来计算位移变化量。其原理如图1 所示。

图1中A, B为观测基准点, P点为需要观测的变形点。AB为基准线, AP为变形观测点的视线方向。每次观测时记录AP与AB之间的夹角β和长度S, 利用下面的公式计算点P到视准线AB的距离d, 通过比较各期计算得到的d值即可得到各期的变化量。

该方法的优缺点:

1) 需要的观测量少, 计算方法简单;

2) 变形点视准线方向与基准线方向的夹角必须小于30″, 对基准线的方向要求比较高;

3) 必须保证基准点的稳定;

4) 受施工现场环境影响较大。

1. 2 视准线法

视准线法要求监测变形点与基准线在一条直线上, 通过观测变形点到基准线的距离得到变形点的水平位移变化。基本原理如图2 所示。

图2中, 点A, 点B为观测基准点, 点P为需要观测的变形点。AB构成基准线, 观测时在A点上安置全站仪, B点安置固定觇牌, 用全站仪瞄准固定觇牌, 固定视线方向, 在P点上安置活动觇牌 (活动觇牌为一种精密的附有读数设备的觇牌, 如图3所示) , 移动活动觇牌标志, 使照准标志与全站仪的十字丝重合, 在分划尺上读数并记录, 观测2次~4次后, 互换全站仪和固定觇牌的位置, 用同样的方法观测2次~4次后, 取以上所有记录的平均值作为最终值, 通过比较每期观测的最终值, 得到变形点的水平位移值。

该方法的优缺点:

1) 原理简单, 需要购置固定觇牌和活动觇牌;

2) 受观测瞄准误差的影响较大;

3) 水平位移量程有限, 超过量程后无法观测;

4) 基准点稳定性要求较高, 一旦破坏, 观测数据的连续性将受到影响, 且无法恢复。

1. 3 坐标法

坐标法顾名思义就是采集变形监测点的坐标, 通过比较变形点的坐标变化来获取围护结构的水平位移信息。实际操作中一般使用极坐标法或导线法获取监测点的坐标。通过这些方法获取的坐标通常都是施工坐标系或者地方坐标系下的坐标, 而基坑水平位移关心的是变形点沿垂直于基坑边线方向的位移量。因此, 外业采集到的变形点坐标必须通过一定的方法换算到垂直于基坑变形方向的位移量。监测过程中使用比较多的是CAD图解法, 即是将变形点的坐标展绘到基坑平面位置图中, 过变形点向基坑边线做垂线, 在CAD中量取变形点到基坑边线的距离, 此值便是变形点到基坑边线的位移量。

该方法的优缺点:

1) 外业操作比较灵活, 不容易受到施工因素的干扰;

2) 内业计算相对复杂, 需要借助CAD绘图软件绘制垂线得到位移量, 效率不高;

3) 变形点的坐标成果必须与基坑平面位置图一致。

2 坐标转换的原理及应用

坐标转换是从一种坐标系统变换到另一种坐标系统的过程, 在测绘工作中应用较多 ( 见图4) 。通过建立两个坐标系统之间一一对应关系来实现。

假设存在图4 两个坐标系统xoy和AOB, 坐标系AOB是在坐标系xoy的基础上经过平移 ( xo, yo) 和旋转 α 角度得到的新坐标系, 如果我们已知 ( xo, yo) , α, ( xP, yP) 便可通过下面的公式计算出P点在坐标系AOB下的坐标:

如果我们已知 ( xo, yo) , α, ( AP, BP) 便可通过下面的公式计算出P点在坐标系xoy下的坐标:

可见两个坐标系转换的关键是已知两个坐标系之间的平移和旋转3 个参数。求解这3 个参数我们可以通过测量中四参数转换模型求得。获得了这3 个转换参数就实现了这2 个坐标系的自由转换。

利用坐标转换进行基坑水平位移监测的原理就是建立1 个以基坑角点为原点, 以基坑边线为横纵坐标轴的坐标系 ( 下文称监测坐标系) , 通过求解监测坐标系与施工坐标系之间的转换参数, 将变形点在施工坐标系下的坐标转换成监测坐标系下的坐标。变形点监测坐标系的坐标的横纵坐标值即为变形点偏离基坑边线的垂直位移量。每次比较变形点的横纵坐标即可得出变形点的水平位移变化量, 用以判断基坑围护结构的安全状态。

该方法的外业操作过程与坐标法相同, 需要获取变形点在施工坐标系的坐标。区别在于坐标法需要借助CAD制图软件获取位移量, 而本文提到的方法则是利用坐标转换方法求得变形点在监测坐标系下的坐标, 通过简单的公式计算便可得到基坑水平位移变化量, 不用再将测量的点位展绘在CAD中, 通过做垂线量取水平位移量。

3 工程应用实例

在某地铁车站基坑水平位移监测过程中应用了上节提出的方法, 分别以基坑4 个角点和横纵边线建立了4 个监测坐标系 ( 如图5 所示) , 利用基坑4 个角点的坐标计算出坐标系转换参数, 将测量得到的变形点坐标代入公式计算得到监测坐标系下的坐标。根据各变形点在基坑边线上的位置, 选取其横 ( 纵) 坐标作为每次的水平位移量。在整个基坑施工过程中均采用此方法进行基坑水平位移监测, 图6 为部分监测点的水平位移累计变化时程图, 数据的变化趋势与实际工况吻合, 证明该方法是可行的, 并且精度也满足监测的要求。

4 结语

本文提出了利用坐标转换进行地铁基坑水平位移监测的方法, 并介绍了该方法的原理及应用条件。通过对监测结果的分析, 验证了该方法的可行性。该方法与小角法、视准线法等水平位移监测方法比较, 外业操作简单, 内业计算效率高, 应在基坑水平位移监测作业中积极应用。

摘要：介绍了几种常用的基坑水平位移监测方法, 根据地铁基坑的形状特点, 提出了利用坐标转换监测基坑水平位移的方法, 并分析了该方法的原理及应用条件, 通过工程实例, 验证了该方法的可行性, 指出该方法可提高监测工作效率。

关键词：基坑,监测方法,水平位移,坐标转换

参考文献

[1]苏京平.小角法在水平位移监测中的应用[J].上海地质, 2010 (2) :50-53.

[2]丁峰, 王静.浅谈坐标转换的步骤和方法的选择[J].山西建筑, 2011, 37 (30) :207-209.

[3]包民先.全站仪坐标法在深基坑水平位移监测中的精度分析及应用[J].测绘与空间地理信息, 2011, 34 (6) :255-260.

软土基坑深层水平位移监测分析篇3

该工程设有地下室4层,底板设计标高约为相对高程-14.70m。采用C30强度和0.8m厚的地下连续墙(兼做地下室外墙)+5m宽×5m格构式深层搅拌桩作坑内加固+三道内支撑作为基坑支护体系,基坑深度约16m。根据基坑周边环境及基坑本身安全要求,在基坑开挖期间,对基坑进行监测,确保基坑安全稳定。本文主要分析不同区域部位及不同开挖深度地下连续墙深层水平位移的变化规律。

基坑支护相关的主要岩土层由上至下为:素(杂)填土,粉砂,淤泥质土,粉砂,淤泥质土,粉砂,砾砂,中分化砂岩(标高约-45m)。勘探期间测得钻孔内初见水位埋深1.10~2.40m,场区地下水主要赋存于砂层中,地下水丰富。

2.基坑监测

地下连续墙深层水平位移监测为本工程监测的核心内容,故监测精度要求较高,监测所用仪器为CX-3C型仪器,监测精度为±0.01mm/500mm,测斜孔采用PVC测斜管,布置于连续墙内,深度与地下连续墙深度一致约40m,每25m设置1个,共18个,每3~4天测一次,遇到突变或雨季节应加强观测。水平位移观测点与测斜孔间隔设置。深层水平位移预警值[2]30mm,报警值40mm。

埋设方法:测斜孔采用在连续墙内预埋测斜管法,专用PVC测斜管与连续墙钢筋网片绑扎牢固,做好孔口及各段接头处的密封,以防连续墙混凝土灌注时浆液进入管内,测斜管与连续墙钢筋网片一同吊入连续墙槽段内,注意PVC内管导槽一各方法与基坑边垂直,另一个方向与基坑边平行。

3.变形规律分析

3.1各墙面变形最大值分析

本文分别将振华路方向地下连续墙各深层水平位移最大值和建设路方向地下连续墙深层水平位移最大值作为坐标系的Y值,将地下连续墙左边点作为0点,建立坐标系,绘制曲线。其中振华路方向选取CX03、CX02、CX01、CX18、CX17作为研究对象,建设路方向选取CX07,CX08,CX09、CX10、CX11、CX12、CX13作为研究对象,研究地下连续墙墙体最大变形情况。本研究中作以下两点假设:1、地下连续墙最大值在同一深度处;2、假设地下连续墙底部即测斜管底端为不动点,作为地下连续墙深层变形参考零点。从图2和图3地下连续墙深层水平位移监测点最大值曲线可知,振华路方向地下连续墙和建设路方向地下连续墙深层水平位移最大值均位于地下连续墙靠近中间位置的监测点,从中间向两边其各测点深层水平位移最大值逐渐减小,其中位于振华路方向地下连续墙中间位置的测点CX02最大值为54.79mm,建设路方向地下连续墙中间位置测点CX09最大值为62.2mm。出现这一现象主要原因:(1)基坑边角处空间效应明显,抑制了其邻近区域内变形的发展.(2)由于边角处附加荷载较小。由此,在以后类似工程中基坑中间位置应作为重点监测区域,且设计时应注意这一现象,以保证基坑安全。

3.2开挖过程地下连续墙倾斜变形分析

根据以往工程经验,靠近基坑中部由于基坑中部墙体变形较大,其危险性也相应较大,故选择监测点CX09作为分析对象。从图3~5可以看出第二道支撑施工完毕其深层水平位移最大值为15.43mm,位于基坑7m处,第三道支撑施工完毕其深层水平位移最大值28.46mm,位于基坑9m处,底板施工完毕其深层水平位移最大值为62.2mm,位于16m。根据CX09测斜曲线及最大位移值,分析总结以下规律:(1)随着基坑开挖深度的增加,最大位移点逐渐下移,最大位移值也不断增大;(2)深层水平位移最大值虽然超过报警值,但是1月1日至1月6日其单日变化量趋于稳定,呈收敛状态,表明底板的浇筑完成起到支撑作用,有效控制了墙体位移的发展。(3)基坑底部基本没有位移,说明地下连续墙根基稳固,基坑处于安全状态。(3)从图1和图2可以看出基坑顶水平位移第二道支撑施工完后随着开挖的继续顶部水平位移反而小幅变小,出现这一现象的原因是对撑传递了对面的土压力,而两边土质并不完全相同。从图3和图4可以看出地下连续墙顶部水平位移没有继续变化,说明基坑下部工况的开挖对顶部水平位移影响有限。

4结论

本文从佛山某深基坑地下连续墙深层水平位移监测数据出发,对深厚软土地区深基坑在开挖期间其围护结构的深层水平位移情况做了全面总结分析,得出以下结论:(1)在基坑土方开挖过程中,基坑角部侧向位移最大值小于基坑中部处水平位移最大值,说明基坑开挖具有一定的空间效应,因此在基坑的监测过程中基坑中间处应为重点监测部位;(2)随着基坑开挖深度的增加,最大位移点逐渐下移,最大位移值也不断增大;(3)底板的及时施工能够较为有效的控制围护结构水平位移的发展。

摘要：深厚软土地区,周边环境复杂的深基坑对变形要求十分严格。本文以佛山某软土基坑开挖为研究对象,对基坑土体开挖期间地下连续墙深层水平位移进行动态监测,并根据监测结果分析出不同监测区域及开挖深度地下连续墙深层水平位移的变化规律,为以后基坑设计及施工提供宝贵经验。

关键词：软土基坑,深层水平位移,监测

参考文献

[1]JGJ120-2012建筑基坑支护技术规程[S].

基坑坑壁顶水平位移监测探讨篇4

通过监测, 随时了解基坑的变形情况, 将监测数据与预测值相比较, 以判断前一步施工工艺和施工参数是否符合预期要求, 为施工工作的开展及时提供反馈信息, 以确定和优化下一步的施工参数, 做到信息化施工;将现场测量结果用于信息化反馈优化设计, 使设计达到优质安全、经济合理、施工快捷的目的。

由于基坑工程的复杂性及施工过程的许多不可预见因素, 对基坑施工安全形成种种不利因素。通常, 基坑及环境的稳定与安全集中表现为土体的变化情况, 因而边坡和环境的变形监测已成为基坑施工工程的一项不可或缺的主要内容, 它可随时调整设计施工方案, 控制土体变形, 做到动态设计和信息化施工, 为避免突发事故的发生提供可靠保障。

不同建筑场地的地形、地貌、地质条件、环境及施工工艺都不尽相同, 通过对监测数据的分析和研究, 可以随时了解基坑的实际情况, 并对设计方案的优化和完善提供最真实、最基础的资料, 同时可以验证设计理论的合理性和正确性。

1基坑坑壁顶水平位移监测事例

基坑坑壁顶水平位移监测工作在基坑的整个监测工作中起到了十分关键的作用, 水平位移一般采用直接测量坐标的方法进行各监测点的坐标参数差分测量, 能较为直观的反映基坑的变形情况, 此项工作分为四个部分进行:平面控制网的布设、基准点埋设、观测点埋设、监测点平面坐标测量。在广州市仑头—生物岛隧道基坑工程的监测实践中基坑坑壁顶水平位移监测得到充分的应用。广州市仑头—生物岛隧道基坑工程位于广州市东南角, 基坑周边重要建 (构) 筑物较多, 其东侧为居民小区, 西侧为赤瑞甲、乙线220 kV 10号高压电塔, 距离基坑较近, 开挖深度约15 m～20 m;基坑支护工程安全等级为一级。

1.1 平面控制网的布设

测区原北岸在南边涌北A8楼房顶上、丰年雕塑广场平台上及南岸停建的B4楼顶和隧道终端的山顶上共有三个起算点。平面控制网拟将整个测区南北岸统一布设, 北岸在公园北侧A6框架房顶上及基坑 (里程约K0+220) 西侧各增设两个平面基准点, 南岸在K0+730 2A东侧停建房顶上及K0+980西侧A6楼顶上增设两个平面基准点。以上七个统一布设成GPS网, 即南、北各设立三个平面基准点。为便于施工及提高监测平面控制网的精度, 与隧道施工控制网相连, 以隧道施工控制网的一个控制点为起算点, 以另一个隧道控制点作定向, 布设成与隧道施工控制网同系统的独立坐标系。以GPS卫星接收机加拿大Point公司生产的Smart3100is进行测量, 按一级平面控制网精度要求进行测设。采用4台套GPS进行常规静态模式观测, 观测时间均大于90 min。

1.2 基准点埋设

为了消除测站的对中误差, 根据地形情况, 基准点采用强制对中的观测墩形式埋设。基坑边的基准点采用深埋式强制对中的观测墩埋设, 见深埋式水准点的埋设;房顶的基准点强制对中观测墩的埋设在选定的楼板顶面打毛, 然后放置钢筋骨架后浇筑观测墩。基准点具体定位时会同甲方及监理单位, 根据现场实际情况, 埋设在既不影响施工又便于保护、施测的位置。

1.3 水平位移监测点埋设

监测点是固定在拟测构筑物上的测量标志, 埋设位置应保证施工期间和建筑物竣工后一段时期内能顺利进行观测, 并能正确反映构筑物的沉降情况。监测点采用ϕ16 mm钢筋预制, 一端刻有十字丝, 按设计图纸的位置埋设作为监测点。周围浇灌水泥砂浆固定。基准点及监测点埋设好后, 会同甲方、施工单位制定保护措施, 明确施工单位的保护责任人, 严防点位的碰动和破坏。

1.4 监测点平面坐标测量

1) 监测仪器:使用经鉴定合格的日本索佳全站仪进行观测。2) 采用规范:GJB 020-98广州地区建筑基坑支护技术规定、JGJ 120-99建筑基坑支护技术规程、YB 9258-97建筑基坑工程技术规范、JGJ/T 8-97建筑变形测量规范。3) 技术要求及精度分析:按照《建筑变形测量规程》中一级变形观测的技术要求施测。变形点的点位中误差为±1.0 mm。4) 观测时每次观测均要对基准点进行边长、角度检测校核, 验证其点位稳定可用后才对水平位移观测点进行观测, 并尽量避免在卷扬机、搅拌机等有振动影响的范围内设站。5) 施测方法:在基准点设站, 用极坐标法测量各水平位移观测点坐标, 由固定人员观测。准确计算出各点的坐标, 与第一次和上一次观测的差值, 即为该点的累计位移量和本次位移量。

图1为测定监测点到测站的距离, 测量监测点和测站连线与两个已知点连线的夹角。

计算监测点C坐标时, 先计算已知边BA的方位角:

测定角度β和边长BC, 根据公式计算BC方位角:

计算C点坐标:

在变形监测中, 对于基坑的位移考虑的是垂直于基坑方向的变化量, 基坑监测水平位移坐标系选择时, 一般选择基坑长边为x轴, 垂直基坑长边为y轴, 即矩形基坑变化量关心的仅是y方向或是x方向的变化量。

1.5保证水平位移监测质量的具体措施

1) 使用鉴定合格的全站仪;2) 严格按照规范要求的规程进行仪器操作, 减少照准误差及其他测量误差, 防止粗差;3) 测量时测站及棱镜严格对中, 以减少对中误差;使用与仪器配套的棱镜以减少棱镜常数引起的误差;4) 测量时测站的一端测定温度、气压, 并在观测时在全站仪中进行改正以减少气象误差;5) 定期对基准控制网进行检查复核, 确保控制网的可靠性, 减少起算数据对误差的影响。

2结语

1) 通过相对极坐标法在基坑工程监测实践的应用, 可以较精密地完成基坑工程的监测工作。2) 采用本方法进行基坑工程监测时, 需要对基准点是否受基坑施工的影响进行检核, 甚至基准点被扰动后需要重新设置, 从而能够保持观测资料的连续性。3) 可以直观地判断出基坑施工的影响程度和得出反映基坑变形的准确数据。4) 极坐标法相对固定工作站在基坑工程的监测中值得广泛运用。

摘要：结合具体工程实例, 介绍了基坑坑壁顶水平位移监测, 提出了保证水平位移监测质量的具体措施, 指出通过相对极坐标法在基坑工程监测实践中的应用可以较精密地完成基坑工程的监测工作, 值得广泛推广。

关键词：基坑,水平位移,监测,极坐标法

参考文献

[1]章书寿, 华锡生.工程测量[M].北京:水利电力出版社, 1993.

[2]刘招伟, 赵运臣.城市地下工程施工监测与信息反馈技术[M].北京:科学出版社, 2006.

中小桥水平位移监测篇5

1 工程概况

1.1 基本情况

某线路经挖切方整平后,在场地西侧形成一高陡人工边坡,边坡走向北偏东16°,设计治理切坡长度约108 m,高20 m～35 m,局部高达40 m,治理切坡总切面面积为4 892 m2。为确保边坡安全施工及今后的安全使用,根据边坡的地质及爆破后表层松动情况,需对边坡进行加固。根据地质条件将本边坡工程划分为A,B,C三个区段。并针对每一个区段的工程地质特点采取相应的工程加固措施。对B区段土质高陡边坡进行水平位移监测,及时整理和分析监测数据,对施工过程可能发生的破坏性变形进行预测,适时调整设计方案。

1.2 工程地质条件

现场调查结果表明,边坡体岩性均为火山凝灰岩,表层局部为坡残积土。按岩体风化程度的差异及节理裂隙发育状况,可划分为4个工程地质单元体,共7个亚单元体。

1.3 土力学参数

根据岩土性状及结构面发育状况,结合同类岩土已有抗剪试验资料,提出各地质单元体的边坡设计计算参数(见表1)。

2 边坡稳定性分析与评价

1)对于A区段边坡:可能产生圆弧滑动破坏的碎石土,其稳定性安全系数为:

$Κ = \frac{R \sum | c^{'}_{i} l_{i} + (W_{i} \cos α_{i} - Q_{i} \sin α_{i} - u_{i} l_{i}) \tan φ^{'} |}{R \sum W_{i} \sin α_{i} + \sum Q_{i} Ζ_{i}}$ (1)

其中,Wi为垂直荷载;Qi为水平荷载;ui为剪切面中点处的平均孔隙水压力,与剪切面正交;Zi为水平荷载Qi作用线距滑弧圆心O的垂距;c′,φ′为滑面抗剪强度有效应力指标;R为滑弧半径;li为土条底面长度;αi为土条底面倾角。

2)对于B区段边坡:可能产生的平面滑移破坏,采用简单平面极限平衡法进行计算,计算公式为:

$Κ = \frac{(W c o s α - U) \tan φ + c^{'} F}{W s i n α}$ (2)

其中,W为垂直荷载;U为作用于滑面上的孔隙水压力;c′,φ′为滑面抗剪强度有效应力指标;F为滑面的面积;α为滑面的倾角。

3)对于C区段边坡,可能产生折线滑移破坏的岩体,可以采用折线滑动法进行稳定性分析,稳定性安全系数采用剩余推力法按下式计算:

$Ρ_{i} = W_{i} \sin α_{i} - \frac{c^{'}_{i} l_{i} + (W_{i} \cos α_{i} - u_{i} l_{i}) \tan φ^{'}_{i}}{Κ} + Ρ_{i - 1} φ^{'}_{i}$ (3)

其中,φi为第i-1 计算条块剩余下滑力向第i计算条块的传递系数,用下式表示:

$φ_{i} = \cos (α_{i - 1} - α_{i}) - \frac{\tan φ^{'}_{i} \sin (α_{i + 1} - α_{i})}{Κ}$ (4)

其余符号与上相同。求解安全系数K的条件是Pi=0(i为土条数)。

根据《建筑边坡工程技术规范》的相关规定及地方经验,采用平面滑移法和折线滑动法计算时的边坡安全系数取1.37,采用圆弧滑动法计算时的安全系数取1.32。本边坡选取了3个典型地质剖面进行稳定性计算,在天然工况和暴雨工况下的安全系数为0.758～1.232,表明本边坡在天然状态条件下处于极限平衡状态,安全储备不足,在暴雨工况或外界不利因素影响下有可能发生破坏。

3 高陡边坡加固措施及效果

针对边坡复杂地质情况,根据地质调查报告,采用锚喷、网联合支护方式对边坡进行加固。

A区:长50 m,采用2 m和4 m的预应力锚杆,坡顶设置排水沟。

B区:长28 m,采用4 m和6 m的预应力锚杆支护,坡顶设置排水沟。

C区:长30 m,存在不稳定因素,采用4 m砂浆锚杆和10 m～15 m的预应力锚杆支护,坡顶设置排水沟。

各区段锚杆间距2 m,梅花形布置,锚杆采用ϕ22Ⅰ级钢筋,锚杆锚固力分别为不小于80 kN/根(B区),不小于60 kN/根(A区),不小于100 kN/根(C区),砂浆锚杆灌浆压力为0.5 MPa～1.0 MPa,水泥砂浆C25,预应力锚杆灌浆采用纯水泥浆,水灰比1∶0.45～0.5。护坡喷射混凝土厚10 cm,网格间距200 cm×200 cm,采用ϕ6钢筋,钢筋网与岩土面间距20 mm,钢筋接头同一断面搭接率不大于25,搭接长度不小于45倍钢筋直径。边坡坡顶和坡底分别设置截洪沟和排洪沟及护面挡墙,坡底挡墙每30 m长度设一伸缩缝,缝宽20 mm,喷射混凝土每20 m设一宽20 mm的伸缩缝。为增加边坡美化效果,特设置混凝土花池,以利边坡的绿化。

主要分项工程施工方法:

1)普通砂浆锚杆施工。普通砂浆锚杆采用7655汽腿式凿岩机打眼钻孔,眼孔向下,倾角1° ,锚孔成孔后,用高压风进行清孔,然后安放锚杆,采用UB-3型灌浆机注浆。其方法是将注浆管与锚杆同时放至钻孔底,注浆管与压浆泵连接,使砂浆自孔底向外灌注,并逐步地将灌浆管向外拔出至孔口[2]。

2)预应力锚杆施工。预应力锚杆采用ZYIO0150轻型潜孔钻打眼钻孔,成孔后,用高压风进行清孔,经检查钻孔质量合格后,开始安放锚杆。先将钢绞线按设计要求下料,将四束15钢绞线套在防腐套管内,然后根据设计,间隔一定距离用铁丝捆牢四束钢绞线及防腐套管,固定在各定位架上,并将注浆管套入定位架上,安放排气管,然后将锚杆按设计要求送入锚孔内。采用UB-3型灌浆机将水泥净浆注入锚孔内,在注浆过程中边灌浆边抽注浆管。最后进行外锚头处理,切断多余的钢绞线,然后用C25的细石混凝土封端。

3)挂网喷射混凝土。在坡面上按设计尺寸编织钢筋网,固定在锚杆上,并使钢筋网紧贴坡面。喷射混凝土采用潮喷混凝土工艺施工,即将混凝土的粗细骨料进行科学合理的潮湿,再与胶凝材料及特种外加剂进行合理的搭配而通过二次加水喷射出来。其优越性在于:一次性喷射厚度大,喷射混凝土质量好,与岩面粘结牢固,喷层均匀,外表平整光亮,抗渗性能好,且混凝土回弹损失率低,并可减少空气中粉尘浓度及环境污染。

4 C区段边坡水平位移监测研究

C区段边坡的开挖,可能会对稳定产生影响,因此在边坡开挖过程中,对边坡土体沉降及位移进行监测。4月21日～4月22日钻孔,4月22日安装测斜管,5月3日作测斜初读数,至8月18日止,共进行8次测试,其中7次测试数据有效。

4月22日进行第一次测量,并把测试数据作为初读数。各次监测的边坡整体位移从边坡开挖到监测工作结束时,边坡在粉质黏土层中靠近地面最大位移达到32.0 mm,在土层底面位移达到21.9 mm,而在强风化基岩面以下1 m处,最大位移为9.7 mm,边坡底最大位移只有3.3 mm。由此得出,粉质黏土层中边坡位移较大,而进入强风化基岩后,边坡位移减小。因此,可以认为,第一、二排预应力锚杆的锚固力可能达到了极限状态,而强风化岩中锚杆的锚固力并没有得到充分发挥,在今后边坡支护设计中,强风化岩中锚杆的布置参数可适当调整,减小锚杆密度。此外,从监测数据中还可以很容易发现,6月7日时,边坡位移比前两次观测时增加很多,之后位移基本上稳定下来,说明边坡在第9排锚杆设置之后,已经达到稳定状态。

5 施工质量评价

经验收,边坡加固工程是一项优良工程,其施工工艺和动态监测布置科学合理,大大地减少了施工中的工作量,有效地提高了经济效益,质量安全可靠,为今后因开山而出现的大高度边坡加固工程积累了可行的施工经验。由此可见,边坡加固工程不管是在投资效益或工艺技术,还是在施工经验等方面均是一次成功的实践。

6 结语

该工程预应力锚杆加固边坡是成功的,该方法的成功应用不仅起到加固开挖边坡、防止边坡垮塌、减小地面沉降发生以及提高了施工效率的作用,也为今后在类似地质情况下施工边坡提供了重要参考,且取得了显著经济效益和环保效应。

摘要：叙述了某边坡加固工程的施工情况,根据地质资料,对高陡边坡采取了锚喷、网喷联合支护方式进行加固,并在施工过程中对高陡边坡水平位移进行动态监测,及时分析监测结果,对类似高陡边坡的加固处理具有一定的参考价值。

关键词：边坡加固,锚杆,混凝土,动态监测

参考文献

[1]余志成,施文华.深基坑支护设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.

[2]程良奎,范景伦,韩军.岩土锚固[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.

[3]黄强.建筑基坑支护技术规程应用手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.

中小桥水平位移监测篇6

目前城市道路高边坡往往面临着周边建筑、管网分布密集, 以结构稳定为要求设计理念不能满足变形的要求, 工程实践中以控制变形的桩板墙+预应力锚索应用较为广泛, 但支护结构的设计理论体系, 仍处于半理论半经验的水平上。规范[1]采用的等值梁法是建立在极限平衡理论基础上的一种结构分析方法, 未考虑土方开挖、预应力施加对支护结构变形、土压力变化的影响, 无法反应施工中支护结构的动态变化过程, 预测后期施工的安全性, 具有较大局限性。

而弹性地基梁法将支护结构看作弹性梁, 支锚力看作弹性支点, 被动区作用简化成弹性地基。针对以变形控制理念中被动土压力远远达不到极限状态的问题[2]加以改进, 同时考虑支锚刚度、土压力与变形的关系, 能够较好的反应不同工况下支护结构体系和变形的动态变化过程。

2 概述

2.1 工程概况

拟建城市道路边坡工程为城市次干道, 呈东西走向, 周边邻近学生宿舍和地下管网, 所经地带主要为丘陵、天地及河流阶地, 形起伏较大, 高程为84.8m~80.0m。该段拟建道路高程71.1m~69.6m。

2.2 工程地质条件

根据钻孔揭露, 结合原位测试和室内试验, 该路段分布地层由上至下为:

1) 杂填土 (Q4ml) :青灰色, 湿, 夹杂煤渣、粘土、植物根茎等生活垃圾混夹, 堆填时间、密实程度不一。层厚0.5m~5.5m;

2) 淤泥质土 (Q4l) :褐色, 很湿, 软塑状, 无摇振反应。该层主要分布在水塘、沟渠、地下管道等位置, 层厚0.9m~1.1.9m;

3) 圆砾 (Qal+pl) :灰褐色, 湿, 含角砾60%~75%, 粒径2.0cm-4.0cm居多, 偶夹5.0cm~8.0cm大粒径, 呈棱角状, 中密-密实。层厚0.5m~3.1m;

4) 粉质粘土 (Qel) :黄褐色, 较干, 呈可-硬塑状, 残积成因, 夹杂少量砾石, 覆盖厚度较大;

5) 砂岩 (K) :强风化, 呈黄褐色, 中厚层状构造, 风化裂隙发育, 较破碎, 呈细粒结构, 质量等级为Ⅴ级, 属极软岩。

2.3 设计方案

根据边坡支护工程的地质条件、周边环境、建设单位的要求, 采用弹性支点法计算支护结构参数及稳定性验算:

1) 根据地区经验的工程类比法, 假定支护结构参数;

2) 该工程为永久性边坡, 工程重要性等级较高, 支护结构侧壁重要性系数为1.1;

3) 建立弹性地基梁模型:作用在支护桩土压力按照朗肯主动土压力计算, 其中粘性土按照水土合算, 砂性土按照水土分算计算, 桩前被动区土体按照土弹簧考虑, 锚索按照弹簧支点, 桩前土的水平抗力系数m值按照经验公式取值;2) 该工程为永久性边坡, 工程重要性等级较高, 支护结构侧壁重要性3) 建立弹性地基梁模型:作用在支护桩土压力按照朗肯主动土压力计

4) 分工况计算锚索轴力以及最大弯矩, 确定锚索参数和桩身配筋;支点, 桩前土的水平抗力系数m值按照经验公式取值;4) 分工况计算锚索轴力以及最大弯矩, 确定锚索参数和桩身配筋;

5) 根据抗倾覆平衡条件, 确定桩的嵌固深度;5) 根据抗倾覆平衡条件, 确定桩的嵌固深度;

6) 整体稳定性验算。6) 整体稳定性验算。

得到支护结构的设计方案如图1。支护结构的设计方案如图1。

3 深部位移监测成果

深部位移监测通过量测施工过程中桩身水平位移的变化规律, 动态反应支护结构的受力和变形规律, 保证工程的顺利进行。施工过程中的监测数据如图2所示。

工况二:自桩顶开挖0.8m (12.11~12.30) 时, 支护桩桩顶进一步发展8.51mm;工况三:开挖深度为3.3m (2012.2.5~3.2) 时, 支护桩处于悬臂状态工况一:土方开挖至6.8m (12.7) 时, 进行桩顶锚杆框格梁及支护桩的施工。该工况下由于上部荷载的作用, 桩身发生水平位移, 桩顶最大约为6.46mm;

工况二:自桩顶开挖0.8m (12.11~12.30) 时, 支护桩桩顶进一步发展, 最大位移达到8.51mm;

工况三:开挖深度为3.3m (2012.2.5~3.2) 时, 支护桩处于悬臂状态, 位移继续发展, 最大水平位移在桩顶, 为17.37mm;

工况四:第一排锚索施工及预应力张拉 (3.6) , 张拉后最大水平位移减小。

工况五:挖方至第二排锚索位置6.3m时 (2012.3.4~3.13) , 桩身的最大水平位移增大至17.66mm;

工况六:进行第二排预应力锚索的张拉 (2012.3.14) , 桩顶的最大位移减至16.66mm;

工况七:挖方至8.8m (2012.3.14~4.1) , 桩身位移进一步发展, 最大有21.45mm, 距桩顶约4.0m的位置;

工况八:第三排锚索施工及预应力张拉 (4.8) , 位移没有进一步发展。

监测成果表明:随着开挖深度愈大, 位移越大, 开挖完成后, 持续一段才趋于稳定;锚索预加荷载的施加可以限制桩身位移, 并产生反向的位移。应力作用下反向位移最大, 第三道锚索没有产生显著的反向位移, 说明锚索近, 控制变形愈为显著。

4 基于深部位移的m值反分析

4.1 计算参数选取

1) 基本情况:如图1所示, 边坡支护高度为17.6m, 采用桩板墙+预应力锚索支护结构, 支护桩采用钻孔灌注桩桩径1.2m间距为1.5m, 设置四排锚索。

2) 根据经验公式1初选m值, 土体参数见表1;

3) 土压力模型:根据实测的桩身水平位移, 作用在支护结构上的主动区土压力采用梅国雄等提出考虑变形的主动土压力[4]计算公式2确定;

4) 桩身抗力系数计算公式如下:

b0=0.9× (1.5d+0.5) (3)

d—桩身直径;当计算宽度大于桩间距时, 取桩间距。

5) 锚索的水平刚度系数计算公式如下:

锚杆体组合弹性模量可按下式确定:

6) 地面超载:地面超载取20k Pa, 邻近建筑物为六层宿舍楼, 浅基础深为0.8m, 荷载取120k Pa。

4.2 不同工况下m值反分析

结合深部位移监测成果, 分工况建立弹性地基模型, 反推m值, 具体步骤如下:

1) 根据某一工况实测深部位移量, 按照公式2计算作用在支护结构的主动土压力;

2) 根据岩土体的物理力学性质参数, 根据经验公式初拟m值;

3) 根据初定的m值, 建立该工况的弹性地基模型, 试算支护结构的位移量;

4) 为使试算的位移量与深部位移实测尽可能接近, 可建立目标函数, 采用迭代法对其优化求解。直至试算的位移量与实测位移量整体最为接近。依此进行每一工况的模拟分析, 得到不同工况下m值反分析结果, 如表2。

表2中土体m值的对比分析可知, 经验公式1计算的粘性土m值明显小于实测反算的m值, 表2中开挖0.8m和3.3m时m值的基本没有变化, 说明当开挖较浅时, 桩身荷载较小, 桩身刚度大, 土体应力状态变化不大, m值可以预测下一工况;开挖深度加大到6.2m和8.8m时, 开挖面以上土体m值衰减明显, 随着荷载的加大, 支护结构的变形, 土体应力释放, 表现出弹塑性体[3], 土体的m值也有不同程度的衰减。

5 结论

1) 以变形控制为设计重点的城市道路高边坡支护工程, 土体远未达到极限平衡状态, 不宜采用经典朗肯土压力或库仑土压力理论;

2) 监测成果表明:桩身水平位移随土方开挖而加大, 悬臂桩最大位移发生在桩顶;预应力锚索的施加可以限制桩身位移, 锚索距桩顶越近, 变形控制越为明显;

力采用梅3) 不同工况下的m值反分析可知:当开挖深度较浅时, m值变化不大;随着开挖深度的加大, 开挖面以上的土体m值衰减显著。

参考文献

[1]中华人民共和国建设部.GB50330-2002建筑边坡支护技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2002.

[2]魏汝龙.开挖卸载与被动土压力计算[J].岩土工程学报, 1997, 19 (6) :88-92.

[3]梅国雄, 宰金珉.现场监测实时分析中的土压力计算公式[J].土木工程学报, 2000, 33 (5) :79-82.

中小桥水平位移监测篇7

近年来, 随着城市高层建筑和地铁工程的建设发展, 城市地下空间利用越来越多, 大量深基坑开挖工作往往在建筑物和地下管线密布的市区进行。基坑开挖过程中土体变形过大, 就会对周边构筑物和地下管网线的正常使用状态造成影响, 甚至破坏其结构或设施。深基坑施工过程中, 为确保工程安全有序, 必须全面的掌握基坑周围土体变形和基坑支护结构条件, 全方位监测相邻的建构筑物、管网线和土体的在基坑开挖中的状况。

由于基坑尤其是深基坑边缘不仅自身存在位移, 还会使得基坑周围地层、周边建筑物的地基产生沉降和倾斜。为了监视基坑施工的安全, 为基坑支护方案的选取、变更以及调整提供基础资料, 必须对基坑进行位移观测。尤其在地质条件较差的情况下, 在深基坑施工时应加强对特定方向 (一般与边坡成垂直方向) 的坡体或支护结构的水平位移进行监测。

2 单站改正法 (见图1)

2.1 单站改正法原理

受测区地形和施工环境的影响, 通常基坑水平位移观测所用的视准线法往往无法满足条件, 而其他方法无法达到观测精度要求。单站改正法的基准点布设不受地形影响, 仪器架设在位移监测点, 灵活多变, 可通过仪器一次设站完成数个位移测点的监测, 计算简便, 大大减少了作业量。

单站改正法观测如图1所示, 设M和N是基坑水平位移观测的基准>在基坑开挖前, 先在A点架设仪器, 后视M, 将其作为初始的零方向, 依次观测A到M, B, C和N的初始方向角度, 以及距离SMA, SAB, SAC以及SNA。重复观测方向角∠-MAN、∠MAB和∠NAC的角度变化值, 记为Δβa, Δβb和Δβc。

设站点A的横向位移为下式:

假设A点不动, 求得B和C两点的横向位移ΔB`和Δc`

计算当A点移动, 随之引起的B和C两点水平位移的改正数?B和?C, 各监测点的横向位移与其改正数之和即为水平位移量。

以求B点改正数为例, 设ΔA是点A在两次观测之间的位移量, a和a`为∠MAB的两次观测角, 对于ΔABM和ΔA`BM, 有:

由于A点移动导致B点位移的改正值:

B点水平位移为:

C点的水平位移同理。对于任意一点K, 设

i为各个监测点的编号。经过简化, 可得,

式中ΔA为设站点的水平位移值, Δi为任一点的水平位移值。

2.2 单站改正法的精度分析

对于大型基坑的水平位移观测按照相关规范一般都按一级基坑监测精度要求来进行, 为了提高精度, 除了选用高精度的仪器之外, 还可以设置具有强制归心和强制对中装置的观测墩和棱镜台, 将对中误差和偏心误差控制在0.1mm以内, 基本可以忽略不计。根据误差传播定律, 转换成中误差方式的误差公式可以表达为:

式中mA, mB为水平位移中误差, ma, mb为测角中误差。

3 小角法

3.1 小角法原理

苏京平 (2010) 提出小角法是水平位移监测中常用的方法, 其基本原理是通过测定基准线方向与观测点的视线方向之间的微小角度从而计算观测点相对于基准线的偏离值, 根据偏离值在各观测周期中的变化确定位移量。由于所需测定的位移通常很细微, 因此对位移的观测精度要求很高, 需要采取各种提高观测精度的措施, 观测过程中需要对各作业环节严格把握, 哪怕仅仅是一个小环节的失误, 都可能导致最终监测精度不能满足要求。所以在使用这个方法的时候, 监测人眼要引起足够的重视。小角法是目前较为普遍应用的一种方法, 但也容易在观测过程中疏忽大意, 影响监测工作的进行, 因此, 有必要对此方法进行详细分析和讨论。

3.2 小角法的精度分析

小角法中, 首先要进行基准线的设置。小角法需要稳定不变的基准线作为测量平面位移的基准, 基准点发生位移将直接导致监测数据偏差。理想的基准线稳定性的检验图形是在基准线两端的延长线上设立校核基准点, 限于现场条件, 可采用各种行之有效的方法, 如后方交会法 (反演小角法属于此类) 、三角测量法等。

如图2为小角法监测示意图, A、B为基准点。

计算公式为:d=α/ρ×D, 式中为常数206265;d为工作基点到监测点的距离;α为监测点相对于工作基线间的夹角 (也称为方位角) ;

观测中误差

依据这一原理, 在监测工作中采用在监测主体边坡的延长线上, 建立一个工作基点, 选定另一工作基点作为零方向。取得水平位移点相对于工作基线的偏移角度Β, 再根据观测点和工作基点之间的距离D, 换算出偏移量d即可。再将历次计算所得d值加以比对即可得各监测点的水平位移情况。为了提高观测精度, 初测一般要多测几个测回。这种方法的优点在于:布点简单、快速;观测方法简捷、快速, 降低了观测误差;观测时间短、处理数据速度快, 提高了监测效率。

从图2中可以看出, 小角法测定的水平位移 (偏离值d的变化量) 具有单一方向性, 并且此方向为基准线的垂直方向。其他方向的位移无法测出。由此可见, 设计基准线的方向必须垂直于可预见的水平位移方向, 否则, 所测定的位移量将失真。通常基准线按临近而平行于待测建筑边线布置, 而观测点则应布设在基准线方向上, 各测点偏离基准线的角度不应超过30"。上述规定目的在于有效发挥小角度法测量的优势:即在观测时不转动仪器照准部, 而只用全站仪 (经纬仪) 的微动机构照准读数。实践证明, 这样可以有效提高测角精度。

4 单站改正法与小角法的精度比较

单站改正法是在小角法的基础上的改进, 在现场条件较差的情况下使用此方法也能保证精度。为了做对比, 首先比较这两个方法的设站精度, 为了便于比较, 将测站点定在两个基准点连线的中点, 为了便于计算, 令X=D, 同时将两者的中误差公式相减得出:

因此, 测小角法测量的站点的精度较低。当X<SP-A/3, 测小角法的精度高于单站测站法的精度;当X>SP-A/3, 测小角法的精度低于单站测站法的精度。由分析可知, 单站改正法特别适用于观测点多, 点距远, 变形方向一致的位移变形测量。

5 观测方法的应用与验证

为了验证上述几种观测方法的精度, 选取某大型基坑作为实验场地, 分别采用单站改正法, 小角法和自由设站法进行设站观测, 并对这几种方法的精度进行了分析和验证。

5.1 单站改正法

在本次实验中仅检验点P的水平位移量及精度。观测数据为:

计算得出ΔP=0.68mm, 则mΔP=0.23m

5.2 小角法

用全站仪测出:SPA=14.370m

根据公式

算出水平位移量Δd=1.39mm观测中误差