CN102409703A - 一种基坑桩顶水平位移的监测方法及其监测装置 - Google Patents

Abstract

一种基坑桩顶水平位移的监测方法及其监测装置，属于基坑工程领域。该方法包括以下步骤：步骤一选三个基准点；步骤二使用全站仪确定基准点坐标；步骤三在围挡内布设站点；步骤四全站仪选用后方交会模式测量工作站点坐标，测量模式复核工作站点坐标；步骤五根据工作站点的坐标测量出各位移监测测点的坐标；步骤六根据测量结果和已知的各个测点坐标，确定各个测点所在的桩顶位移变化值。该装置包括钢板(1)，自贴式反射片(2)，钢筋(3)；钢板与钢筋的一个端头焊接，钢板与水平面夹角为60°～90°；自贴式反射片粘贴于钢板仰面上。解决了现有基坑工程监测过程中小角度法、极坐标法和视准线法精度较低的问题；及自由设站法对全站仪要求较高的问题。

Description

一种基坑桩顶水平位移的监测方法及其监测装置

技术领域

本发明属于基坑工程领域，适用于地铁车站基坑桩顶水平位移的监测。

背景技术

近年来，随着经济的发展，城市的交通拥堵问题日益突出，人类城市交通的主要动脉已经从地面转入地下空间，目前各种用途的地下空间已在世界各地大中城市得到开发利用，地下工程建设项目的数量和规模也迅速增大，如高层建筑物的基坑、大型管线的深沟槽、地铁工程的车站深基坑等。这些地下空间的建设多采用价廉而方法简便的明挖法进行施工，产生了大量的深基坑工程，为了保证基坑安全，防止基坑失稳破坏，加强基坑围护结构和内支撑结构的监测工作非常重要。由于基坑围护桩桩顶位移量值显著，易于实现快速反馈，数据易于实时分析，常常作为反应基坑安全的主要指标。

目前在工程实践过程中，桩顶位移监测主要采用小角度法、视准线法、极坐标法、以前方交会法为基础的自由设站法等进行。小角度法和视准线法简单易行，便于实地操作；但是其精度较低，且要求场地开阔，只适合形状规则的基坑。极坐标法基点布设灵活，工作量较少，简便、省时、效率高；但由于工作基点距基坑较近，基点位移变化较大，误差大，无法满足监测精度要求。自由设站法设站灵活，作业效率高，不受通视限制，避免了工作基点不稳定对监测精度的影响，但自由设站法要求选用测角与测距精度相匹配的全站仪，要求在交会角接近90°～100°前提下保证基线边尽量短，同时设站点的精度不高，在只有对基准点进行强制对中的前提下，才能提高监测数据的精度和可靠性。在现代的城市环境中，地铁基坑施工必然受到各方面城市因素的制约，场地范围越来越小，况且施工多采用围挡保护，围挡外常有城市道路和建筑物，围挡内有施工车辆、吊车等移动设备及临时堆积材料，通视条件常常无法满足，小角度法、视准线法等难以进行实际操作。为了真实反映桩顶水平位移，位移监测点一般布设在冠梁顶部，由于工作面狭窄，导致测点处无法架设棱镜，自由设站法和极坐标法受到限制，同时自由设站点位精度低、极坐标法工作基点存在位移变化，无法满足地铁深基坑的监测精度要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：基坑工程监测过程中小角度法、极坐标法和视准线法精度较低的问题；及自由设站法对全站仪要求较高的问题。

本发明解决其技术问题的技术方案：

一种基坑桩顶水平位移的监测方法，该方法包括以下步骤：

步骤一选基准点

分别在基坑周围的不同建筑物上布设三个基准点A、基准点B、基准点C三个基准点；

每个基点与基坑内部形成完全通视，在基准点A、基准点B、基准点C处焊接基准点用钢筋头，并在其上焊上棱镜卡套，将全站仪所用的棱镜固定在棱镜卡套上；

步骤二确定基准点坐标

使用全站仪根据已知控制点的坐标值，依次测量出基准点A、基准点B、基准点C各自的实际坐标值(X_A，Y_A)、(X_B，Y_B)、(X_C，Y_C)，并记录，在基坑开挖的过程中，要两周～六周对基准点A、基准点B、基准点C各点的坐标值进行复核；

步骤三布设站点

在围挡内任选工作站点D、E、F...，该工作站点应选在受施工影响较小，并与基准点A、基准点B、基准点C和各个测点形成通视的地方；

步骤四工作站点坐标测量

在工作基点D架设全站仪，并进行对中整平，然后在全站仪测量模式中选择后方交会模式，将步骤二测量出的基准点A的坐标值作为后视点座标值输入全站仪，并对基准点A进行初始测量，然后顺时针转动全站仪，瞄准基准点B，输入基准点B的坐值(X_B，Y_B)，对基准点B进行测量，测量得∠ADB的角度和线段S_AD、S_BD的长度，全站仪自动计算出工作测点D的坐标值(X_D，Y_D)；

全站仪在工作站点D位置处固定不动，检查全站仪水泡是否仍然居中，然后以基准点A或基准点B中任一点作为后视点，在测量模式中选择坐标测量模式，输入后视点的坐标值和工作站点D的坐标值(X_D，Y_D)，转动全站仪，观察并测量基准点C，得到基准点C的观测坐标(X_C1，Y_C1)，将观测坐标(X_C1，Y_C1)和实际坐标(X_C，Y_C)对比，若相差大于0.1mm，则需重新对D点坐标进行测量，反复测量直到基准点C点观测坐标值(X_C1，Y_C1)和实际坐标值(X_C，Y_C)的差值在0.1mm以内时，确定工作站点D点的坐标(X_D，Y_D)；

步骤五测点位移监测

在位移监测测点S1，S2，S3...处分别安装基坑桩顶水平位移的监测装置，每个监测装置的自贴式反射片对准工作站点D，钢板与钢筋焊接的一端的钢筋露出桩顶2cmm～5cm；

保证全站仪在D点不动，检查全站仪水泡是否仍然居中，以三个基准点A、基准点B、基准点C中的任一基准点为后视点，选择坐标测量模式，输入后视点的坐标值，然后依次观测位移监测测点S1，S2，S3...，记录相应的坐标值(X₁，Y₁)，(X₂，Y₂)，(X₃，Y₃)...；

步骤六数据处理

步骤五的测量结果和已知的各个测点S1，S2，S3...坐标的差值，就是各个测点所在的桩顶位移变化值。

所述的全站仪采用带有后方交会模式的全站仪。

基坑桩顶水平位移的监测装置，该装置包括钢板，自贴式反射片，钢筋；

钢板与钢筋的一个端头焊接，且钢板与水平的夹角为60°～90°；

钢筋长为1～2m，钢板长宽各为30～50mm，厚5～10mm，要求钢板表面打磨平整；

将自贴式反射片粘贴于钢板仰面上；

自贴式反射片规格为20mm×20mm的正方形。

本发明的有益效果：

本发明提出了水平位移的监测方法不需在测点架设棱镜，避免了测点的对中误差，不仅提高了测量精度，而且提高了监测效率。该测量方法中的测点布置方法，固定性好、亮度高，尤其适用于作业面狭窄的冠梁处。该监测方法测得的桩顶位移数据能够真实地反映围护桩顶位移变化和基坑周围土体的变形情况，便于采取合适的应对措施保证基坑的安全。在不受场地环境限制下，测量效率高，误差小的前提下，通过本发明的监测方法测得的数据，真实地反应桩顶位移变化情况。

附图说明

图1基坑桩顶水平位移的监测装置立体图。

图2基坑桩顶水平位移的监测装置主视图。

图3工作站点坐标测量示意图。

图4测点位移监测示意图。

具体实施方式

一种基坑桩顶水平位移的监测方法，该方法包括以下步骤：

步骤一选基准点

分别在基坑周围的不同建筑物上布设三个基准点A、基准点B、基准点C三个基准点；

每个基点与基坑内部形成完全通视，在基准点A、基准点B、基准点C处焊接基准点用钢筋头，并在其上焊上棱镜卡套，将全站仪所用的棱镜固定在棱镜卡套上；

步骤二确定基准点坐标

使用全站仪根据已知控制点的坐标值，依次测量出基准点A、基准点B、基准点C各自的实际坐标值(X_A，Y_A)、(X_B，Y_B)、(X_C，Y_C)，并记录，在基坑开挖的过程中，要两周～六周对基准点A、基准点B、基准点C各点的坐标值进行复核；

步骤三布设站点

在围挡内任选工作站点D、E、F...，该工作站点应选在受施工影响较小，并与基准点A、基准点B、基准点C和各个测点形成通视的地方；

步骤四工作站点坐标测量

如图3所示，在工作基点D架设全站仪，并进行对中整平，然后在全站仪测量模式中选择后方交会模式，将步骤二测量出的基准点A的坐标值作为后视点座标值输入全站仪，并对基准点A进行初始测量，然后顺时针转动全站仪，瞄准基准点B，输入基准点B的坐值(X_B，Y_B)，对基准点B进行测量，测量得∠ADB的角度和线段S_AD、S_BD的长度，全站仪自动计算出工作测点D的坐标值(X_D，Y_D)；

全站仪在工作站点D位置处固定不动，检查全站仪水泡是否仍然居中，然后以基准点A或基准点B中任一点作为后视点，在测量模式中选择坐标测量模式，输入后视点的坐标值和工作站点D的坐标值(X_D，Y_D)，转动全站仪，观察并测量基准点C，得到基准点C的观测坐标(X_C1，Y_C1)，将观测坐标(X_C1，Y_C1)和实际坐标(X_C，Y_C)对比，若相差大于0.1mm，则需重新对D点坐标进行测量，反复测量直到基准点C点观测坐标值(X_C1，Y_C1)和实际坐标值(X_C，Y_C)的差值在0.1mm以内时，确定工作站点D点的坐标(X_D，Y_D)；

步骤五测点位移监测

在位移监测测点S1，S2，S3...处分别安装基坑桩顶水平位移的监测装置，每个监测装置的自贴式反射片2对准工作站点D，钢板1与钢筋3焊接的一端的钢筋3露出桩顶2cmm～5cm；

如图4所示，保证全站仪在D点不动，检查全站仪水泡是否仍然居中，以三个基准点A、基准点B、基准点C中的任一基准点为后视点，选择坐标测量模式，输入后视点的坐标值，然后依次观测位移监测测点S1，S2，S3...，记录相应的坐标值(X₁，Y₁)，(X₂，Y₂)，(X₃，Y₃)...；

步骤六数据处理

步骤五的测量结果和已知的各个测点S1，S2，S3...坐标的差值，就是各个测点所在的桩顶位移变化值。

所述的全站仪采用带有后方交会模式的全站仪。

基坑桩顶水平位移的监测装置，如图1、2所示，该装置包括钢板1，自贴式反射片2，钢筋3；

钢板1与钢筋3的一个端头焊接，且钢板1与水平的夹角为60°～90°；

钢筋长为1～2m，钢板长宽各为30～50mm，厚5～10mm，要求钢板表面打磨平整；

将自贴式反射片2粘贴于钢板1仰面上；

自贴式反射片2规格为20mm×20mm的正方形。

本发明中出现的使用数值范围，取其两个端值之一或其中间的任意值均可。

Claims (3)

1.一种基坑桩顶水平位移的监测方法，其特征在于：

该方法包括以下步骤：

步骤一选基准点

分别在基坑周围的不同建筑物上布设三个基准点A、基准点B、基准点C三个基准点；

每个基点与基坑内部形成完全通视，在基准点A、基准点B、基准点C处焊接基准点用钢筋头，并在其上焊上棱镜卡套，将全站仪所用的棱镜固定在棱镜卡套上；

步骤二确定基准点坐标

使用全站仪根据已知控制点的坐标值，依次测量出基准点A、基准点B、基准点C各自的实际坐标值(X_A，Y_A)、(X_B，Y_B)、(X_C，Y_C)，并记录，在基坑开挖的过程中，要两周～六周对基准点A、基准点B、基准点C各点的坐标值进行复核；

步骤三布设站点

在围挡内任选工作站点D、E、F...，该工作站点应选在受施工影响较小，并与基准点A、基准点B、基准点C和各个测点形成通视的地方；

步骤四工作站点坐标测量

在工作基点D架设全站仪，并进行对中整平，然后在全站仪测量模式中选择后方交会模式，将步骤二测量出的基准点A的坐标值作为后视点座标值输入全站仪，并对基准点A进行初始测量，然后顺时针转动全站仪，瞄准基准点B，输入基准点B的坐值(X_B，Y_B)，对基准点B进行测量，测量得∠ADB的角度和线段S_AD、S_BD的长度，全站仪自动计算出工作测点D的坐标值(X_D，Y_D)；

全站仪在工作站点D位置处固定不动，检查全站仪水泡是否仍然居中，然后以基准点A或基准点B中任一点作为后视点，在测量模式中选择坐标测量模式，输入后视点的坐标值和工作站点D的坐标值(X_D，Y_D)，转动全站仪，观察并测量基准点C，得到基准点C的观测坐标(X_C1，Y_C1)，将观测坐标(X_C1，Y_C1)和实际坐标(X_C，Y_C)对比，若相差大于0.1mm，则需重新对D点坐标进行测量，反复测量直到基准点C点观测坐标值(X_C1，Y_C1)和实际坐标值(X_C，Y_C)的差值在0.1mm以内时，确定工作站点D点的坐标(X_D，Y_D)；

步骤五测点位移监测

在位移监测测点S1，S2，S3...处分别安装基坑桩顶水平位移的监测装置，每个监测装置的自贴式反射片(2)对准工作站点D，钢板(1)与钢筋(3)焊接的一端的钢筋(3)露出桩顶2cmm～5cmm；

保证全站仪在D点不动，检查全站仪水泡是否仍然居中，以三个基准点A、基准点B、基准点C中的任一基准点为后视点，选择坐标测量模式，输入后视点的坐标值，然后依次观测位移监测测点S1，S2，S3...，记录相应的坐标值(X₁，Y₁)，(X₂，Y₂)，(X₃，Y₃)...；

步骤六数据处理

步骤五的测量结果和已知的各个测点S1，S2，S3...坐标的差值，就是各个测点所在的桩顶位移变化值。

2.根据权利要求1所述的一种基坑桩顶水平位移的监测方法，其特征在于：

所述的全站仪采用带有后方交会模式的全站仪。

3.基坑桩顶水平位移的监测装置，其特征在于：

该装置包括钢板(1)，自贴式反射片(2)，钢筋(3)；

钢板(1)与钢筋(3)的一个端头焊接，且钢板(1)与水平的夹角为60°～90°；

钢筋长为1～2m，钢板长宽各为30～50mm，厚5～10mm，要求钢板表面打磨平整；

将自贴式反射片(2)粘贴于钢板(1)仰面上；

自贴式反射片(2)规格为20mm×20mm的正方形。

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