商春发 曹立宇
内蒙古鑫正测绘有限公司 内蒙古 巴彦淖尔市 015000
摘要：随着基础建设的全面发展，我国越来越重视工程质量的控制监测。本文以测绘技术在基坑施工监测中的应用为例，主要针对测绘技术在坡顶、护坡水平及竖向位移；周边道路及建筑物沉降监测；周边地表裂缝监测三中工程监测中的应用方法进行论述，希望为同行业从业者提供施工指导。
关键词：测绘技术；基坑施工；监测
Application of surveying and mapping technology in foundation pit construction monitoring
ShangChun-fa CaoLi-yu
Inner Mongolia Xinzheng Surveying and Mapping Co., Ltd. Bayannur City, Inner Mongolia 015000
Abstract: With the comprehensive development of infrastructure construction, China attaches more and more importance to the control and monitoring of project quality. In this paper, the application of surveying and mapping technology in foundation pit construction monitoring as an example, mainly aimed at surveying and mapping technology in the slope top, slope protection horizontal and vertical displacement; Settlement monitoring of surrounding roads and buildings; The application method of the surrounding surface crack monitoring in the third project monitoring is discussed, hoping to provide construction guidance for practitioners in the same industry.
Key words: surveying and mapping technology; Foundation pit construction; monitoring
1工程概况
拟建工程位于临河区原金川啤酒厂院内，场地地形较平坦，具体位置详见规划平面图。拟建工程主楼为筏板基础，地下车库为独立基础加抗水板。本工程基坑深度约为自然地坪以下5.80m到7.30m，基坑形状基本规则。基坑各侧边坡经放坡后距围墙（用地红线）、道路、建筑物距离都很近，同时考虑现场还要建设临建及用作材料堆场，局部与拟建建筑物较近，没有足够的放坡空间，为了保证坑壁的稳定及相邻构筑物和道路的安全，故基坑各侧边坡在开挖时需对坑壁采取支护措施或满足坡率法自然放坡处理。
2监测目的及要求
2.1监测目的
在深基坑开挖的施工过程中，基坑内外的土体由原来的静止土压力状态向主动力土压力状态转变，应力状态的改变引起的变形，即使采取支护措施，一定数量的变形总是难以避免的。这些变形包括：深基坑坑内土体的隆起，基坑支护结构以及周围土体的沉降和侧向位移。无论那种位移的量超出了某种容许的范围，都将对基坑支护结构造成危害。因此，在深基坑施工过程中，只有对基坑支护结构、基坑周围的土体进行综合、系统的监测，才能对工程情况有全面的了解。确保工程顺利进行。
对基坑及周围环境的变形情况进行跟踪监测，所取得的数据能可靠地反映开挖及施工所造成的影响。在基坑开挖和施工中，由于地质条件、荷载条件、材料性质、施工技术和外界其它因素的复杂影响，实际情况与理论上常常有出入。在理论分析指导下有计划地进行现场监测工作，对于保证安全、减少不必要的损失是很重要的。监测的目的可归纳为如下几点：
（1）及时发现不稳定因素：及时掌握基坑开挖过程中，支护体系的工作性状及对工程和周围环境的影响，及时获取相关信息，确保基坑稳定安全。
（2）验证设计、为施工提供依据：通过监测可以了解结构内部及周边土体及周围环境的实际变形（化），用于验证设计与实际符合程度，并根据变形情况为施工提供有价值的指导性意见。?
（3）保障业主及相关社会利益：通过对监测数据的分析，在理论分析指导下有计划地进行现场施工工作，对于保证安全、减少不必要的损失，起着重要作用，同时也有利于保障业主利益及相关社会利益。
（4）分析区域性施工特征：通过对围护结构监测数据的收集、整理和综合分析，了解各监测对象的实际变形情况及施工对周边环境影响程度，分析区域性施工特征，为类似工程累积宝贵经验。
2.2深基坑工程监测的要求
在深基坑开挖与支护工程中，为满足支护结构及被护土体的稳定性，首先要防止破坏或极限状态发生。破坏或极限状态主要表现为静力平行的丧失，或支护结构的构造产生破坏。在破坏前，往往会在基坑侧向的不同部位上出现较多的变形或变形速率明显增大。支护结构物和被支护土体的过大位移将引起邻近建筑物的倾斜和开裂。如果进行周密的监测控制，无疑有利于采取应急措施，在很大程度上避免或减轻破坏的后果。
2.3监测内容
本工程布设的监测系统应能及时、有效、准确地反映施工中围护体及周边环境的动向。为了及时收集、反馈和分析周围环境要素在施工中的变形信息，实现信息化施工并确保施工安全，综合本工程周边环境状况及围护结构和支护体系的特点，遵照设计的相关要求，本工程共进行如下几项基坑监测工作：（1）坡顶、护坡水平及竖向位移；（2）周边道路及建筑物沉降监测；（3）周边地表裂缝监测。
3坡顶、护坡水平及竖向位移
监测点埋设在坡顶，按规范间距要求布置，沉降、位移监测点共计13个测点。测点编号为WL1-13。
3.1垂直位移的监测方法及技术指标
采用独立高程系统，在远离基坑的稳定区域选设置两组稳固水准点。该2点即为本工程变形监测的高程基准点，各监测点的高程是通过高程基准点形成的一条Ⅱ等水准闭合线路，由线路中的工作点来测定各监测点高程。各监测点的初始值取三次观察平均值。技术指标见下表。
表1 技术指标参数表
等级 测点中误
差（mm） 每站高差中
误差（mm） 往返较差附合
或环线闭合差 检测已测
高差较差 使用仪器
二等 ±0.5 ±0.13 ±0.3√n ±0.5√n NA2+GPM3水准仪
注：n为测段的测站数
3.2水平位移测量
采用轴线投影法：在某条测线两端远处各选定一个稳定基准点A、B，经纬仪架设于A点，定向B点，则A、B连线为一条基准线。观测时，在该观测边上的各测点设置占板，由经纬仪在占板上读取各监测点至A、B基准线的垂直E，各监测点初始值E均为取两次平均值。“+”表示正向基地位移，“-”表示背向基地位移，本次观测值与前次观测值之差为本次位移量，本次观测值与原始观测值之差为累计位移量。“+”表示朝向基地位移，“-”表示背向基地位移。
采用坐标法：对于无法采用轴线投影法观测的测点，采用坐标法观测。用全站仪架设于某稳定基准点，观测测点坐标，取三次平均值作为初始值。本次观测值减去前一次的观测值为本次观测值位移值，本次观测值减去原始观测值为累计位移值。
主要使用T2-2经纬仪、Leila Tc702A 全站仪。观测点的精度要求：测点中误差1.5mm、测角中误差±1.8″。及使用仪器水准点的设置要求：①控制点必须稳固，便于保存。②通视良好，便于定期检验。观测点觇牌的设计：测小角的误差主要来源于照准误差，觇牌的设计应具有以下特点：反差大，没有相位差，图案严格对中。本工程采用觇牌的设计为：采用直径100mm,厚度2.5mm不锈护坡，以白色为底色，以红色为图案。小角法观测：利用精密经纬仪精确的测出基准线与测站点到感测点之间的微小角度，读数取值精确到0.2″.首次观测4个测回，取平均值，经检查无误后，检查偏离值：
L=(β/ρ)*S （1）
3.4精度估计：
由于观测采用强制归心观测墩，以及小角度观测只利用测微器测定，所以误差主要来源于照准误差。
（1）对距离S的精度要求
将L=(β/ρ)*S全微分，取中误差得：
ML2=(mβ2/ρ2)* S2+(ms2/ρ2)* β2 (2)
相对于侧小角(β)，量测具有足够精度的边长S是比较容易的。因此，取(β/ρ)*S=3* （ms/ρ）*β，代入（1）式，整理后，得：
ms=（ρ* mL）/3.16β (3)
由（1）式，得：β=（L*ρ）/S代入（3）式，整理后，得：
ms= mL*S/3.16*L
写成相对中数误差形式：
ms/S= mL/3.16*L
因此，要求mL=0.5mm,而设偏离值L=40mm.则ms/S=1/250,当L=100mm,则边长相对中误差仅要求ms/S=1/1000。
以1/2000的精度测量边长就满足测量精度要求。所以，在测小角时，边长需测一次即可。在以后的各期观测中，此值可认为不变。
（2）观测小角（β）的精度要求
由（2）式略去右边第二项，得：
ML=(mβ/ρ)* S （4）
由于测小角的误差主要来源于照准误差，当小角度观测采用测回法时，一测回小角误差，由误差传播定律可知：mβ= mV (5)
式中mV为照准误差。
将（5）式代入（4）式，
得：ML=（1/ρ)* S* mV
由此可知，测小角的测量精度取决于照准误差。取眼睛视力的临界角为60″，则mV=60″/V,V为放大镜放大倍数。本工程采用WILD T3精密经纬仪测小角，V=60倍，当测站到观测点的距离为S=120m时，测小角度对偏离值影响为0.58mm。由水平观测的误差分析可知：一般情况下，观测误差包括：仪器误差、测站对中误差、目标对中误差、角度观测误差、外界影响等。根据上述估算，可以满足边坡观测点相对于控制线的一次偏离值的测量精度为+/-3mm的精度要求。
3.2周边道路及建筑物沉降监测
从基坑边缘以外1至3倍开挖深度范围内需要保护的建筑物、地下管线等均应作为监控对象。必要时，尚应扩大监控范围。位于重要保护对象安全保护区范围内的监测点的布置，尚应满足相关部门的技术要求。建筑物的水平位移监测点应布置在建筑物的墙角、柱基及裂缝的两端，每侧墙体的监测点不应少于3处。建筑物的裂缝监测点应选择有代表性的裂缝进行布置，在基坑施工期间当发现新裂缝或原有裂缝有增大趋势时，应及时增设监测点。每一条裂缝的测点至少设2组，裂缝的最宽处及裂缝末端宜设置测点。基坑周边地表竖向沉降监测点的布置范围宜为基坑深度的1至3倍，监测剖面宜设在坑边中部或其他有代表性的部位，并与坑边垂直，监测剖面数量视具体情况确定。土体分层竖向位移监测孔应布置在有代表性的部位，数量视具体情况确定，并形成监测剖面。同一监测孔的测点宜沿竖向布置在各层土内，数量与深度应根据具体情况确定，在厚度较大的土层中应适当加密。
测点埋设：围挡内硬化区域选定位置钻孔，孔径120mm，将硬化面层钻穿后，在孔内植入0.5m～1m的螺纹钢筋，顶部略低于硬化层表面，避免受车辆碾压等影响。红线外道路上的测点采用表层点布设，形式与管线间接监测点相同。若红线外为填土区的，则采用浇筑混凝土观测墩的方法布设，墩顶高出自然地坪10cm，测量标志采用道钉。填土区地表沉降监测点埋设示意图
基坑东侧道路和北侧售楼部的沉降监测，在基坑东侧道路和北侧售楼部共布置7个沉降监测点，编号为DL1～DL7。沉降监测方法：由于本工程开挖，钻孔，可能引起附近道路和民房的变形，根据现场条件并考虑便于观测等因素，决定采用沉降观测的方法，在道路沿线和民房设置沉降观测点，通过差异沉降量推算道路和民房的倾斜值及倾斜角。
利用0.5mm级精密水准仪，通过几何方法进行观测。按国家二级水准测量精度要求及方法实施。测量方法及原理不在复述。在道路沿线设置观测点，用沉降观测的方法测得各点的差异沉降量。
3.3周边地表裂缝监测
（1）裂缝观测的内容：建筑物或道路如果发现裂缝，为了了解其现状和掌握其发展情况，应立即进行裂缝变化的观测。裂缝观测应测定建筑物上的裂缝分布位置，裂缝的走向、长度、宽度及其变化程度。观测的裂缝数量视需要而定，主要的或变化大的裂缝应进行观测。以便根据这些资料分析其产生裂缝的原因和它对建筑物安全的影响；及时地采取有效措施加以处理。
（2）技术要求：裂缝观测应测定建筑上的裂缝分布位置和裂缝的走向、长度、宽度及其变化情况；对需要观测的裂缝应统一进行编号。每条裂缝应至少布设两组观测标志，其中一组应在裂缝的最宽处，另一组应在裂缝的末端。每组应使用两个对应的标志，分别设在裂缝的两侧；裂缝观测标志应具有可供量测的明晰端面或中心。长期观测时，可采用镶嵌或埋入墙面的金属标志、金属杆标志或楔形板标志；短期观测时，可采用油漆平行线标志或用建筑胶粘贴的金属片标志。当需要测出裂缝纵横向变化值时，可采用坐标方格网板标志。使用专用仪器设备观测的标志，可按具体要求另行设计；对于数量少、量测方便的裂缝，可根据标志形式的不同分别采用比例尺、小钢尺或游标卡尺等工具定期量出标志间距离求得裂缝变化值，或用方格网板定期读取“坐标差”计算裂缝变化值；对于大面积且不便于人工量测的众多裂缝宜采用交会测量或近景摄影测量方法；需要连续监测裂缝变化时，可采用测缝计或传感器自动测记方法观测；裂缝观测的周期应根据其裂缝变化速度而定。开始时可半月测一次，以后一月测一次。当发现裂缝加大时，应及时增加观测次数。
参考文献