基坑水平位移監測的一種新方法

方華明，王 智

（1.蘇州交通工程試驗檢測中心有限公司，江蘇蘇州215128；2.同濟大學測量與國土信息工程系，上海200092）

0 引言

隨著城市建設步伐的加快，城市基礎設施建設特別是高層建筑和地下建筑物的增加，使地下空間利用需求大增。這些工程項目的出現使得建筑物地下深基坑的面積和深度向大而深的方向發展，基坑施工過程中，會對周圍建筑物產生影響，從而引起沉降和位移，因此需對基坑施工過程進行監測，監測不但可以有效地防范基坑施工期間事故的發生，同時也為動態設計和信息化施工及時提供反饋信息。基坑開挖施工是分層分段進行的，通過將施工監測結果與預估值作比較，可驗證原開挖施工方案的正確性，或根據分析結果調整施工參數，必要時采取附加施工措施，以達到信息化施工的目的。

基坑水平位移監測常用方法有視準線小角法、觀測點設站法及輔助四邊形法等。在采用視準線小角法測定位移時，通常在視準線的端點設站，其觀測點的位移的計算公式為：

該方法施測過程簡單，但是誤差隨著距離的增加而增加，因此要求觀測點與基準點相距不能太遠。當采用觀測點設站法測定位移值時，位移量的計算采用公式：

該方法只能計算設站點的水平位移值，若有大量的變形觀測點，則運用該方法施測過程將非常繁瑣。筆者在大量的監測過程中總結出一種有效的水平位移監測手段。該方法是將視準線小角法和觀測點設站法相結合，只需儀器一次設站加改正便可完成所有觀測點水平位移的測算。

1 數學模型

如圖1所示，P、Q為基準點，A、B為變形觀測點，計算時，首先利用觀測點設站結合公式（2）求得A點的橫向位移，再利用視準線小角法（假設A點不動）求得B點的位移，然后再計算由于A點的位移對測量B點產生影響的改正。

利用三角形內角和相等可得：

即：

式中：

因此有：

考慮到實際測量時是測的大角，所以改正數應取相反的符號。因此，由于A點位移影響B點橫向位移的改正值為：

經改正后，A、B點的橫向位移量為：

式中：Δβi=此次觀測方向值-前次觀測方向值，Si為各觀測點到A點的距離。

2 工程實例

位于上海同濟大學嘉定校區的多功能振動實驗中心是目前世界規模最大的振動臺，2009年5月開始進行基坑開挖施工，在其西北角相隔僅5 m左右是軌道交通磁懸浮試驗線。為了監測基坑施工對磁懸浮試驗線造成的影響，以及為基坑開挖和振動臺施工提供及時有效的監測數據，需對其進行變形監測。在基坑西北測及磁懸浮試驗線的第P40號石柱墩子至第P53號石柱墩子上各布設7個和14個變形觀測點。在東北角及西南角各有一個控制點A和B（見圖2）。其中對觀測點的水平位移監測便是用本文所述方法。

監測時，架設J2經緯儀于4號點，分別對各個變形觀測點讀取方向值，然后進行室內計算。本文僅以觀測點1至點7的水平位移計算過程進行說明。根據式式（8）和（9）求出各個點的水平位移計算式：

根據式（3）便可計算出各點水平位移值，表1給出了其中兩次水平位移監測成果，其中水平位移符號相對于基坑而言，向外為正，向內為負。

表1 兩次水平位移監測成果表點

通過綜合運用視準線小角法和觀測點設站法來對振動臺和磁懸浮試驗線進行變形監測，可以有效地了解基坑的設計強度，為優化設計、指導施工提供依據。

3 結語

基坑施工過程中對周圍臨近建（構）筑物、地下管線、地面等周邊環境進行現場監測，控制其變形在允許范圍內。通過監測可及時了解施工環境、地下土層、地下管線、地下設施、地面建筑在施工過程中所受的影響及影響程度；可及時發現和預報險情的發生及險情的發展程度，為及時采取安全補救措施提供情報。

通過將視準線小角法和觀測點設站法相結合進行水平位移監測，可大大減少外業工作量，對基坑變形監測有著借鑒意義。

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