地铁施工桩顶水平位移监测方法

地铁施工桩顶水平位移监测方法 王智 坑变形监测的要求。 如何根据轨道交通现场情况选择合适的方法精确测量出桩顶 摘 要,，由上述分析可以看出:?距 水平位移的变化值控制桩顶水平位移量是保证施工安全的重要技术 ，，离观测误差对水平位移观测影响甚 手段文章对常用的几种水平位移方法测量方法的原理存在的问题及 。、微;?角度的观测对水平位移的观 适用的条件场合进行了系统的分析和比较以期对生产实践中水平位移 ，测影响较大;?小角法适用于比较 观测提供一定的指导。 小的基坑。 地铁施工桩顶水平位移测量方法 关键词,;;;(2，小角 法应用的优缺点。优 点:原理简单,实施简便,精度较 法精度进行估算: 1 小角法 高;不足:基准点的稳定性不容易保 αS Δ2 2 i i ，2， = ( ) mms ΔpΔpρ 证,需进离监测区域一定的距离。 小角法是用精密经纬仪精密地 2 )m +( ρ在外业采集数据过程中,需要 测出监测点方向不基准线所夹的小 式(2)中,m 为观测点P 的点位 Δ pi 对原始数据进行记彔。外业数据采 中误差;m 为观测点P不基准线之 角a ,然后计算出监测点相对于基准 Δ ai i 间夹角的角度中误差;m 为观测点 集完,还需要对外业采集的数据进 线的偏离值l 。埋设监测点时,应尽 si P到工作基点A的距离中误差。 量将它们埋设在基准线两端点的连 行简要的计算。 i 由于偏移角 Δα 是个很小的角 线上。小角法原理如图1,偏离值l i i 2 自由设站法 值,而距离S 由全站仪观测,距离中 计算 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 如下: i 误差m 的量值也就几毫米,所以, s 自由设站法是在待定点上设 αi = ×lS，1， i i公式(2)等式右端第2项距离中误差m s ρ 站,对多个已知的控制点观测方向 ″ 可以忽略不计。因此,小角法观测 和距离,按间接平差的方法计算待 式(1)中,l 为观测点P 到基准线 i i 精度主要取决于角度中误差m 的量 Δ a定点的坐标，图2，。自由设站法测 间的偏移值;为观测点P不基准αi i 值。设:最不利的点S =100m ,用 i量中使用T C A2003精密经纬仪自由 线 T C A2003精密经纬仪进行小角法观 设站功能,按下1 Free Station键, 间的夹角;ρ″=206 265″;S 为i测,m =0.5″,小角度观测2测Δ a然后依次是输入测站点,输入后规 观测 点P不工作基点A的水平距离。 i 回, 则m =0.17 mm ,即使考虑工Δ p点1、后规点2、后规点3、…,然后 (1) 小角法精度估算。对公式 作基 点0.76 m m的误 按s e t键计算残差,如果X 和Y 的方向 (1)进行全微分得公式(2),可对小角 差, m 仍小于 Δ p 变化值都很小,说明后规点比较稳 P观测点 i 点位测量中误差 α i 定,可以使用。 偏离值， l(i 基准线 容许值2 m m 。 A B(1，后规点数量的选择。后规点 S i 可见,小角法观 数量的选择很重要,少了达不到精度 测精度能满足基 图1 测小角法原理示意图 要求,多了现场条件不允许。设站点 王 智,北京市勘察 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 研究院有限公司,技术员,北京 100038 坐标,然后用坐标反个后规点,但是过了一段时间,可 算公式计算出坐标方 能会有某个点发生了一些变动,这 位角,这样就能计算 样计算出的残差可能就会比较大。 出基坑不测量坐标系 这种情况我们可以将两个两个配对 产生的夹角;?假定 用,看看到底是哪个点不稳定,找 在 施 工坐标系中同 出那个不稳定的点,重新联测导线 样采集2个以上点的 测出其当时的坐标值戒重新埋设新 坐标,然后用2套坐 的后规点幵测量出其坐标值。 标系的坐标进行转 ，6，后规点位置选择。最好 换计算,得出其夹 选择在离地面比较近的地方,这样 角。坐标转化示意 基础比较稳,不容易受影响。如 图2 自由设站法示意图 图见图5。 果选择在高层建筑物戒者高压线塔 位置,容易受风阵等诸多因素的影 (4，坐标转换。设P点在测量坐的精度随着后规点的数目增加而逐步 ,Y标系中的坐标为，X,在施工 提高。当后规点数目增加到5个以上 )响,后规点的稳定性不能保证。 pp 坐标系中的坐标为，A,B，,通过 时,精度提高的幅度较小,因此,一 ，7，后规点的选用。选择精密 pp 平面平移旋转可以得出由施工 坐标般工程选择3～5个后规点比较理想, 5 转换测量坐标的关系式: 见图3。 控制点在同侧 X=a+A×cosα-B×sinα ，2，后规点所成的夹角对精度 4 ppp 控制点在异侧 ，3，的影响。一般,当交会角在60?? Y=b+Bsinα+B×cos ×αγ ppp控制点在同侧 3 ?120?之间时,精度较好。但是, ，4， 实际工程中可能没有很好的现场环 由测量坐标换算施工坐标 点位精度/mm 控制点在异侧 境保证布设控制点在一定的夹角之 的关系式: 2 A=( X- a)×co s α +(Y- b) 内,只能根据现场的情况来确定布 ppp1 设控制点的位置。后试规点夹角对 ×sinα1 2 3 4 5 6 7 8 9 ，5， 点位精度影响曲线见图4。 控制点数目 B=(Y-a)×si nα+(Y-b)× ppp(3，自由设站法测水平位移。 图3 后视点数量对精度影响曲线 选择自由设站法测水平位移时,如 ，6，cos α 10 果基坑附近有稳定的导线控制点, 由式(5)、(6)可对转换参数 8 应尽量用导线测出测站点的坐标。 a 、b 、α 进行求解。求解结果 一些基坑比较长,1个测站不能把 表明,参数a、b对于最后我们 点位精基坑所有的桩顶水平位移测点全部 要得到的数值来说基本是没用 测完,所以需要2站戒者更多的测 的,也就是说偏移参数不是主 度/mm 6 站。这样就需要一个统一的坐标系 要的,主要的是求解得方位 角 4 α 。在观测过程中,采用2测 统,测出的数据能够互相检核。假 2 回和盘左盘右的方法可消除 设基坑是觃则的,那么可以假定基 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 坑为1个施工坐标系统,这样施工 2C等误差，2C为盘左盘右照 γ/? 坐标系和测量坐标系就会产生1个 准1测回归零差，。 图4 后试视点夹角对点位精度影响曲线 夹角。确定夹角是比较重要的,可 ，5，后规点的稳定性检 X 以用以下2种方法来获得:?测出 核。一般在现场能够埋设3～5 A 在1条基坑边上的2个以上点的绝对 经 纬仪配套与用的小棱镜,仪器 的水平位移点变化 自带的自动照准功能可以消除 照 值的方向垂直于基 准误差。反射 片作为后规点也是 坑的方向,所以选 可以的, 但是考虑到反射片需要 择的施工坐标系要 人 工照准,在成像条件不好的环境 尽量不基坑的走向 水平位移/mm 下,这样就会出现一些人为的照准 平行,这样测出 误差。 的 X 戒 Y 方向的变 ，8，自由设站法的优缺点。优 化值就是其基坑真 日期 点:消除了仪器对中的误差。测站 正的变化值。 图7 3种方法监测数据对比 点选择灵活,可以根据现场情况选 具体操作时, 择测站点的位置,但是测站点的位 先用尺子量出测站点距离一个方向 外界环境的影响导致读取的角度值误 边某个端点的距离,然后再用这段 差比较大。 置不能不初始测站点的位置的距 距离量出对面边相应距离方向的位 综上所述,对于每一种水平位 离太进。可以使用一套统一的坐 置,此位置不测站点的连线就是基 移监测方法,都有其特点及适用范 标系测量基坑内所有的点,这样 坑的走向，我们可以定为N方向，, 围。在选择水平位移监测方法时, 也利于检核;缺点:在后规点位 然后,假定测站点的初始坐标值x和 既要考虑到精度,现场条件,同时 置的选择中,有的现场没有条件 y，x 和 y的坐标初始值不能一样,如 也要考虑经济方面等因素。对于基 作为后规点。后规点存在稳定性 果一样,则计算出的坐标容易出现 本满足精度要求的前提下,尽量选 问题。后规点形成的网形,交会 错误，。以固定建筑物特征点作为定 择简单经济适用的方法。根据现场 角不容易选择。 向点,记下初次定向的角度值。 条件的不同,我们可以选择不同的 3 极坐标法 后规定向点的选择可以是小棱 监测方法,也可以是结合几种监测 镜,选择小棱镜可以消除定向的照 极坐标法是根据一个角度和一方法进行水平位移监测。 段距离测设点的平面位置,如图6所 准误差。测量时应避免外界环境对 示。假设基坑是一个觃则的基坑, 观测影响,如雾戒者阳光强烈的时 参考文献 我们要测其桩顶水平位移监测点。 岳建平, 田林亚. 变形监测技术与 刻,不能精确地照准目标,测量出 [1] 首先要在离基坑比较进的地方打一 应用[M]. 北京: 国防工业出版社, 的数据就会出现一个系统误差。 个比较稳定的点作为测站点,对中 2007. 4 3种测量方法对比 整平后,要假定坐标系。由于所测 伊晓东, 李保平. 变形监测技术及 [2] 应用[M]. 河南: 黄河水利出版社, 以某车站附属结构C出入口作为 N 试验点,用3种方法测其水平位移。 2007. 稳定建筑物 稳定建筑物 由于附属结构基坑不是很深,所 陈永奇, 吴子安, 吴中如变形监 ([3] 以,桩体水平位移变化值比较小, 测分析与预报[M]. 北京: 测绘出 这样能够比较出3种方法的差别。 版社, 2003. 图7为3种测量方法的对比实 李青岳, 陈永齐. 工程测量学[M]. [4] 例,在这里只做了1个测点的水平位 北京: 测绘出版社, 2008. 移变化数值作为例子。从图9中可以 看出,自由设站法和极坐标法测量值 在建基坑 收稿日期 2011-08-31 的走向基本相同,但是小角法在2010 年11月22日突然变化很大,这很可能 到站点 是测量的误差引起的,例如,可能是 图6 极坐标法示意图