【摘要】城市化建設(shè)的高速發(fā)展， 高層建筑越來(lái)越多，基坑工程施工朝著開(kāi)挖深、工作面窄、周邊房屋及地下管線近的特點(diǎn)發(fā)展�；邮┕ら_(kāi)挖深、施工難度大、風(fēng)險(xiǎn)高的因素，使得基坑的變形監(jiān)測(cè)工作顯得更加重要，本文簡(jiǎn)述了基坑工程監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容、支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形監(jiān)測(cè)， 提出了減小變形監(jiān)測(cè)誤差的方法和措施， 使變形監(jiān)測(cè)成果更真實(shí)可靠。
【關(guān)鍵詞】基坑變形 全站儀直接坐標(biāo)法 誤差分析
基坑水平位移監(jiān)測(cè)的常用方法主要有經(jīng)緯儀視準(zhǔn)線法、小角度法等，但在觀測(cè)基坑不同邊水平位移時(shí)需進(jìn)行儀器搬站， 觀測(cè)所需時(shí)間較長(zhǎng)。目前全站儀在工程施工中應(yīng)用逐漸普及，全站儀可直接測(cè)定位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)，通過(guò)計(jì)算變化量就可確定位移量。用全站儀進(jìn)行基坑水平位移監(jiān)測(cè)通常不需要搬站，一次測(cè)完所有點(diǎn)，因此可節(jié)約大量觀測(cè)時(shí)間。由于全站儀測(cè)量坐標(biāo)的精度受距離測(cè)量精度和角度測(cè)量精度的共同影響，不太容易估算，給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)一些問(wèn)題。
一、基坑工程監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容
基坑工程監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容包括變形監(jiān)測(cè)、應(yīng)力監(jiān)測(cè)、地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)三個(gè)方面。基坑工程監(jiān)測(cè)工作應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求， 基坑周邊環(huán)境狀況及開(kāi)挖施工方案等在基坑開(kāi)挖前制定監(jiān)測(cè)方案。監(jiān)測(cè)方案應(yīng)主要包括下列內(nèi)容： ①監(jiān)測(cè)目的、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、監(jiān)控報(bào)警值、監(jiān)測(cè)方法與精度要求等； ②各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的實(shí)施細(xì)則， 包括監(jiān)測(cè)儀器、監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置、觀測(cè)周期、工序管理和記錄制度等； ③信息反饋體系。各種監(jiān)測(cè)的具體對(duì)象。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的選擇應(yīng)根據(jù)基坑工程的安全等級(jí)而定， 可以分為必需進(jìn)行的項(xiàng)目和有條件時(shí)宜進(jìn)行項(xiàng)目?jī)深悺?nbsp;
二、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形監(jiān)測(cè)
支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移及沉降觀測(cè)是基坑變形監(jiān)測(cè)工作的重要組成部分， 具有直觀、操作性強(qiáng)等特點(diǎn)， 所以一般的基坑變形監(jiān)測(cè)都將其作為一個(gè)主要內(nèi)容。它包括以下幾項(xiàng)基本要素：
1. 觀測(cè)精度。觀測(cè)的基本精度要求， 應(yīng)根據(jù)觀測(cè)對(duì)象的容許變形范圍、變形速率、觀測(cè)周期等多種因素綜合分析確定， 可分為高精度和中等精度兩類。
2. 基準(zhǔn)點(diǎn)。觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)要求穩(wěn)固， 應(yīng)設(shè)在開(kāi)挖和降水影響范圍以外， 數(shù)量不得少于2個(gè)。
3. 觀測(cè)點(diǎn)。在基坑周邊一定間距布置的水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距不宜大于20m， 在關(guān)鍵部位宜加密測(cè)點(diǎn)， 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置應(yīng)滿足監(jiān)控要求。
4. 觀測(cè)頻率。目測(cè)中可使用一般的質(zhì)量衡器具對(duì)裂縫、塌陷、管涌、流土、滲漏等現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展進(jìn)行測(cè)定， 做出詳細(xì)記錄。在基坑工程開(kāi)始施工之前， 可對(duì)周圍建（ 構(gòu)） 筑物的破壞情況攝影或作出標(biāo)記， 在工程進(jìn)行過(guò)程中監(jiān)視其變化情況�，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員應(yīng)及時(shí)分析各種監(jiān)測(cè)資料， 捕捉險(xiǎn)情發(fā)生前的種種前兆信息， 實(shí)現(xiàn)險(xiǎn)情預(yù)報(bào)。監(jiān)測(cè)的時(shí)間間隔應(yīng)根據(jù)施工的實(shí)際情況確定。5.觀測(cè)資料整理。每次水平位移觀測(cè)要求記錄各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的位移量、累計(jì)位移量、位移速率等。每次沉降觀測(cè)要求計(jì)算出各觀測(cè)點(diǎn)的高程、累計(jì)沉降量、本次沉降量、沉降速率。觀測(cè)期間應(yīng)根據(jù)各個(gè)勘察觀測(cè)成果繪制沉降（ S） ―時(shí)間（ T） 關(guān)系曲線圖、水平位移（ L） ―時(shí)間（ T） 關(guān)系曲線圖、沉降（ S） ―水平位移（ L） ―距離（ a） 關(guān)系展開(kāi)曲線圖等， 方便對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析。
三、全站儀直接坐標(biāo)對(duì)建筑物基坑的監(jiān)測(cè)
目前沉降觀測(cè)及水平位移通常采用全站儀直接坐標(biāo)法， 該方法之優(yōu)點(diǎn)在于采集原始數(shù)據(jù)方便、快捷、準(zhǔn)確， 如果變形觀測(cè)點(diǎn)采用4cm×4cm（ 或6cm×6cm） Leica棱鏡反光片， 將在控制變形觀測(cè)點(diǎn)精度方面獲取比較好的效果。全站儀直接坐標(biāo)法采用的儀器一般是采用雙軸補(bǔ)償器的170m免棱鏡測(cè)距的Leica TCR402 power， 該儀器測(cè)距精度為2mm+2ppm，測(cè)角精度（ 水平角和垂直角） 為2″， 性能相對(duì)其他儀器較穩(wěn)定。該儀器測(cè)高程的精度略高于S3型施工用水準(zhǔn)儀， 在安全等級(jí)要求“一般”的工程項(xiàng)目中完全可以用該全站儀測(cè)高程以取代S3型水準(zhǔn)儀。當(dāng)然沉降觀測(cè)精度要求比較高的工程項(xiàng)目， 該儀器測(cè)高程就無(wú)法達(dá)到其精度要求了。
全站儀直接坐標(biāo)法測(cè)基坑的位移觀測(cè)時(shí)， 其首級(jí)控制網(wǎng)的建立可選相對(duì)獨(dú)立坐標(biāo)系和大地坐標(biāo)系兩種均可。首級(jí)控制點(diǎn)必須布置于遠(yuǎn)離基坑影響范圍之外的相對(duì)較穩(wěn)定的固定建筑物上，首級(jí)控制點(diǎn)一般設(shè)置3～4個(gè)， 以備日后控制點(diǎn)被損壞時(shí)便于恢復(fù)。水平位移變形觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)置采用貼上述（ 4cm×4cm） Leica棱鏡反光片于（100mm×50mm×500mm）木樁側(cè)面上， 木樁用C20砼固定于樁頂梁或基坑邊坡坡頂處 ； 所有位移變形觀測(cè)點(diǎn)棱鏡反光片對(duì)準(zhǔn)方向均為儀器測(cè)站， 每一項(xiàng)目均只設(shè)一站儀器測(cè)站。儀器站的設(shè)置必須能同時(shí)與該項(xiàng)目所有位移變形觀測(cè)點(diǎn)和兩個(gè)以上的首級(jí)控制點(diǎn)通視。每次儀器站設(shè)置時(shí)采用全站儀里內(nèi)置的固化程序“三點(diǎn)或多點(diǎn)方向、距離后方交會(huì)”確定儀器站點(diǎn)的位置及方位。第一次（ 初次） 原始觀測(cè)數(shù)據(jù)必須在設(shè)置變形觀測(cè)點(diǎn)次日后進(jìn)行， 第一次原始值（ 三維坐標(biāo)X、Y、H） 須以同樣的程序觀測(cè)兩次， 取其相應(yīng)值的平均值作為原始值。該原始值必須經(jīng)過(guò)施工坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換后， 讓X位移分量、Y位移分量與該項(xiàng)目基坑邊線平行或垂直， X位移分量或Y位移分量即為該處垂直于基坑的位移量。第三次觀測(cè)后即可計(jì)算出本次位移量和累計(jì)位移量。
四、全站儀直接坐標(biāo)法監(jiān)測(cè)建筑物基坑的誤差分析
全站儀直接坐標(biāo)法進(jìn)行水平位移變形觀測(cè)的誤差來(lái)源主要來(lái)自以下三方面：
1. 控制點(diǎn)間的點(diǎn)位誤差；
2. 測(cè)站儀器的誤差（ 儀器的測(cè)距精度、測(cè)角精度， 儀器對(duì)中誤差， 氣壓及溫度的影響） ；
3. 變形觀測(cè)點(diǎn)處來(lái)源于棱鏡反光片、手持棱鏡桿（ 或架） 、手持Mini棱鏡桿的誤差。
對(duì)這三方面的誤差來(lái)源分析， 控制點(diǎn)點(diǎn)位誤差一般可以控制在±3mm； （ 6cm×6cm） Leica棱鏡反光片若采用激光對(duì)中器對(duì)中、每次觀測(cè)前設(shè)置好儀器的氣壓和溫度改正， 儀器站誤差可以控制在±2mm內(nèi)。上述第三項(xiàng)誤差是最主要的誤差來(lái)源， 采用棱鏡反光片和采用上述固定棱鏡反光片的方法誤差可控制在±2mm。若控制點(diǎn)也采用（ 6cm×6cm） Leica棱鏡反光片和使用方向、距離后方交會(huì)時(shí)， 前三項(xiàng)誤差可控制在±3mm。第三項(xiàng)誤差在使用Mini手持棱鏡桿時(shí)誤差有時(shí)可大到±20mm， 因?yàn)樵摾忡R桿在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中會(huì)彎曲變形。
結(jié)束語(yǔ)
基坑工程監(jiān)測(cè)已成了工程建設(shè)必不可少的重要環(huán)節(jié)， 同時(shí)也是指導(dǎo)正確施工， 避免安全事故發(fā)生的必要措施，是一種信息技術(shù)。全站儀直接坐標(biāo)法是目前位移變形觀測(cè)的首選， 在使用（6×6cm）Leica棱鏡反光片作為首級(jí)控制點(diǎn)和變形觀測(cè)點(diǎn)， 能較有效地提高位移變形觀測(cè)的精度， 避免了許多因轉(zhuǎn)儀器站控制點(diǎn)和設(shè)置反光前視棱鏡的人為的誤差來(lái)源， 使測(cè)量成果更真實(shí)可靠。只要選擇適當(dāng)?shù)娜緝x進(jìn)行作業(yè)，即能保證精度符合要求，提高作業(yè)效率。隨著測(cè)量技術(shù)的發(fā)展和儀器的不斷更新，全站儀在基坑水平位移監(jiān)測(cè)中必將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
[1] 潘國(guó)榮，夏才初.土木工程監(jiān)測(cè)技術(shù)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.
[2] 江霞，楊小軍.基坑位移監(jiān)測(cè)技術(shù)[J].建筑技術(shù)，2004，35（4）：347-348.
[3]汪孔政，全站儀監(jiān)測(cè)基坑水平位移精度分析[J]，建筑技術(shù) 2009 02
【關(guān)鍵詞】基坑變形 全站儀直接坐標(biāo)法 誤差分析
基坑水平位移監(jiān)測(cè)的常用方法主要有經(jīng)緯儀視準(zhǔn)線法、小角度法等，但在觀測(cè)基坑不同邊水平位移時(shí)需進(jìn)行儀器搬站， 觀測(cè)所需時(shí)間較長(zhǎng)。目前全站儀在工程施工中應(yīng)用逐漸普及，全站儀可直接測(cè)定位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)，通過(guò)計(jì)算變化量就可確定位移量。用全站儀進(jìn)行基坑水平位移監(jiān)測(cè)通常不需要搬站，一次測(cè)完所有點(diǎn)，因此可節(jié)約大量觀測(cè)時(shí)間。由于全站儀測(cè)量坐標(biāo)的精度受距離測(cè)量精度和角度測(cè)量精度的共同影響，不太容易估算，給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)一些問(wèn)題。
一、基坑工程監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容
基坑工程監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容包括變形監(jiān)測(cè)、應(yīng)力監(jiān)測(cè)、地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)三個(gè)方面。基坑工程監(jiān)測(cè)工作應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求， 基坑周邊環(huán)境狀況及開(kāi)挖施工方案等在基坑開(kāi)挖前制定監(jiān)測(cè)方案。監(jiān)測(cè)方案應(yīng)主要包括下列內(nèi)容： ①監(jiān)測(cè)目的、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、監(jiān)控報(bào)警值、監(jiān)測(cè)方法與精度要求等； ②各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的實(shí)施細(xì)則， 包括監(jiān)測(cè)儀器、監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置、觀測(cè)周期、工序管理和記錄制度等； ③信息反饋體系。各種監(jiān)測(cè)的具體對(duì)象。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的選擇應(yīng)根據(jù)基坑工程的安全等級(jí)而定， 可以分為必需進(jìn)行的項(xiàng)目和有條件時(shí)宜進(jìn)行項(xiàng)目?jī)深悺?nbsp;
二、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形監(jiān)測(cè)
支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移及沉降觀測(cè)是基坑變形監(jiān)測(cè)工作的重要組成部分， 具有直觀、操作性強(qiáng)等特點(diǎn)， 所以一般的基坑變形監(jiān)測(cè)都將其作為一個(gè)主要內(nèi)容。它包括以下幾項(xiàng)基本要素：
1. 觀測(cè)精度。觀測(cè)的基本精度要求， 應(yīng)根據(jù)觀測(cè)對(duì)象的容許變形范圍、變形速率、觀測(cè)周期等多種因素綜合分析確定， 可分為高精度和中等精度兩類。
2. 基準(zhǔn)點(diǎn)。觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)要求穩(wěn)固， 應(yīng)設(shè)在開(kāi)挖和降水影響范圍以外， 數(shù)量不得少于2個(gè)。
3. 觀測(cè)點(diǎn)。在基坑周邊一定間距布置的水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距不宜大于20m， 在關(guān)鍵部位宜加密測(cè)點(diǎn)， 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置應(yīng)滿足監(jiān)控要求。
4. 觀測(cè)頻率。目測(cè)中可使用一般的質(zhì)量衡器具對(duì)裂縫、塌陷、管涌、流土、滲漏等現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展進(jìn)行測(cè)定， 做出詳細(xì)記錄。在基坑工程開(kāi)始施工之前， 可對(duì)周圍建（ 構(gòu)） 筑物的破壞情況攝影或作出標(biāo)記， 在工程進(jìn)行過(guò)程中監(jiān)視其變化情況�，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員應(yīng)及時(shí)分析各種監(jiān)測(cè)資料， 捕捉險(xiǎn)情發(fā)生前的種種前兆信息， 實(shí)現(xiàn)險(xiǎn)情預(yù)報(bào)。監(jiān)測(cè)的時(shí)間間隔應(yīng)根據(jù)施工的實(shí)際情況確定。5.觀測(cè)資料整理。每次水平位移觀測(cè)要求記錄各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的位移量、累計(jì)位移量、位移速率等。每次沉降觀測(cè)要求計(jì)算出各觀測(cè)點(diǎn)的高程、累計(jì)沉降量、本次沉降量、沉降速率。觀測(cè)期間應(yīng)根據(jù)各個(gè)勘察觀測(cè)成果繪制沉降（ S） ―時(shí)間（ T） 關(guān)系曲線圖、水平位移（ L） ―時(shí)間（ T） 關(guān)系曲線圖、沉降（ S） ―水平位移（ L） ―距離（ a） 關(guān)系展開(kāi)曲線圖等， 方便對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析。
三、全站儀直接坐標(biāo)對(duì)建筑物基坑的監(jiān)測(cè)
目前沉降觀測(cè)及水平位移通常采用全站儀直接坐標(biāo)法， 該方法之優(yōu)點(diǎn)在于采集原始數(shù)據(jù)方便、快捷、準(zhǔn)確， 如果變形觀測(cè)點(diǎn)采用4cm×4cm（ 或6cm×6cm） Leica棱鏡反光片， 將在控制變形觀測(cè)點(diǎn)精度方面獲取比較好的效果。全站儀直接坐標(biāo)法采用的儀器一般是采用雙軸補(bǔ)償器的170m免棱鏡測(cè)距的Leica TCR402 power， 該儀器測(cè)距精度為2mm+2ppm，測(cè)角精度（ 水平角和垂直角） 為2″， 性能相對(duì)其他儀器較穩(wěn)定。該儀器測(cè)高程的精度略高于S3型施工用水準(zhǔn)儀， 在安全等級(jí)要求“一般”的工程項(xiàng)目中完全可以用該全站儀測(cè)高程以取代S3型水準(zhǔn)儀。當(dāng)然沉降觀測(cè)精度要求比較高的工程項(xiàng)目， 該儀器測(cè)高程就無(wú)法達(dá)到其精度要求了。
全站儀直接坐標(biāo)法測(cè)基坑的位移觀測(cè)時(shí)， 其首級(jí)控制網(wǎng)的建立可選相對(duì)獨(dú)立坐標(biāo)系和大地坐標(biāo)系兩種均可。首級(jí)控制點(diǎn)必須布置于遠(yuǎn)離基坑影響范圍之外的相對(duì)較穩(wěn)定的固定建筑物上，首級(jí)控制點(diǎn)一般設(shè)置3～4個(gè)， 以備日后控制點(diǎn)被損壞時(shí)便于恢復(fù)。水平位移變形觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)置采用貼上述（ 4cm×4cm） Leica棱鏡反光片于（100mm×50mm×500mm）木樁側(cè)面上， 木樁用C20砼固定于樁頂梁或基坑邊坡坡頂處 ； 所有位移變形觀測(cè)點(diǎn)棱鏡反光片對(duì)準(zhǔn)方向均為儀器測(cè)站， 每一項(xiàng)目均只設(shè)一站儀器測(cè)站。儀器站的設(shè)置必須能同時(shí)與該項(xiàng)目所有位移變形觀測(cè)點(diǎn)和兩個(gè)以上的首級(jí)控制點(diǎn)通視。每次儀器站設(shè)置時(shí)采用全站儀里內(nèi)置的固化程序“三點(diǎn)或多點(diǎn)方向、距離后方交會(huì)”確定儀器站點(diǎn)的位置及方位。第一次（ 初次） 原始觀測(cè)數(shù)據(jù)必須在設(shè)置變形觀測(cè)點(diǎn)次日后進(jìn)行， 第一次原始值（ 三維坐標(biāo)X、Y、H） 須以同樣的程序觀測(cè)兩次， 取其相應(yīng)值的平均值作為原始值。該原始值必須經(jīng)過(guò)施工坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換后， 讓X位移分量、Y位移分量與該項(xiàng)目基坑邊線平行或垂直， X位移分量或Y位移分量即為該處垂直于基坑的位移量。第三次觀測(cè)后即可計(jì)算出本次位移量和累計(jì)位移量。
四、全站儀直接坐標(biāo)法監(jiān)測(cè)建筑物基坑的誤差分析
全站儀直接坐標(biāo)法進(jìn)行水平位移變形觀測(cè)的誤差來(lái)源主要來(lái)自以下三方面：
1. 控制點(diǎn)間的點(diǎn)位誤差；
2. 測(cè)站儀器的誤差（ 儀器的測(cè)距精度、測(cè)角精度， 儀器對(duì)中誤差， 氣壓及溫度的影響） ；
3. 變形觀測(cè)點(diǎn)處來(lái)源于棱鏡反光片、手持棱鏡桿（ 或架） 、手持Mini棱鏡桿的誤差。
對(duì)這三方面的誤差來(lái)源分析， 控制點(diǎn)點(diǎn)位誤差一般可以控制在±3mm； （ 6cm×6cm） Leica棱鏡反光片若采用激光對(duì)中器對(duì)中、每次觀測(cè)前設(shè)置好儀器的氣壓和溫度改正， 儀器站誤差可以控制在±2mm內(nèi)。上述第三項(xiàng)誤差是最主要的誤差來(lái)源， 采用棱鏡反光片和采用上述固定棱鏡反光片的方法誤差可控制在±2mm。若控制點(diǎn)也采用（ 6cm×6cm） Leica棱鏡反光片和使用方向、距離后方交會(huì)時(shí)， 前三項(xiàng)誤差可控制在±3mm。第三項(xiàng)誤差在使用Mini手持棱鏡桿時(shí)誤差有時(shí)可大到±20mm， 因?yàn)樵摾忡R桿在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中會(huì)彎曲變形。
結(jié)束語(yǔ)
基坑工程監(jiān)測(cè)已成了工程建設(shè)必不可少的重要環(huán)節(jié)， 同時(shí)也是指導(dǎo)正確施工， 避免安全事故發(fā)生的必要措施，是一種信息技術(shù)。全站儀直接坐標(biāo)法是目前位移變形觀測(cè)的首選， 在使用（6×6cm）Leica棱鏡反光片作為首級(jí)控制點(diǎn)和變形觀測(cè)點(diǎn)， 能較有效地提高位移變形觀測(cè)的精度， 避免了許多因轉(zhuǎn)儀器站控制點(diǎn)和設(shè)置反光前視棱鏡的人為的誤差來(lái)源， 使測(cè)量成果更真實(shí)可靠。只要選擇適當(dāng)?shù)娜緝x進(jìn)行作業(yè)，即能保證精度符合要求，提高作業(yè)效率。隨著測(cè)量技術(shù)的發(fā)展和儀器的不斷更新，全站儀在基坑水平位移監(jiān)測(cè)中必將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
[1] 潘國(guó)榮，夏才初.土木工程監(jiān)測(cè)技術(shù)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.
[2] 江霞，楊小軍.基坑位移監(jiān)測(cè)技術(shù)[J].建筑技術(shù)，2004，35（4）：347-348.
[3]汪孔政，全站儀監(jiān)測(cè)基坑水平位移精度分析[J]，建筑技術(shù) 2009 02
