基于基坑工程的变形监测点位测量精度研究

基于基坑工程的变形监测点位测量精度研究

张涛

身份证号：320113199011256013 江苏南京 210000

摘要：随着高层建筑的普及，土体需要承载的压力越来越多，如果基坑变形超出可承受的限度，往往将直接干扰到建筑的稳定性和安全性，所以在基坑开挖过程中要实时监测基坑的变形，保证基坑工程不会对周边环境造成不可逆的影响。通过精确测量变形点位，可以实时掌握基坑工程的变形情况，及早发现和解决问题，确保建筑工程的稳定性和安全性。本文概述了基坑工程监测的特点，对可能影响基坑工程监测精度的因素进行了研究，并且对如何提高基坑工程监测精度给出了一些建议，希望能够帮助相关基坑变形监测人员，在实践中切实提高变形监测的精度。

关键词：基坑工程；变形监测；点位测量；变形分析

当基坑的变形点相对变形量超过设定的限值时，可能会导致建筑物发生严重的变形问题，严重威胁到周边建筑物和人员的安全。因此，为了确保基坑工程的安全性和稳定性，必须尽可能地提高基坑变形的测量精度，从而在基坑变形程度过高时及时采取相应的措施，保障后续建筑施工的安全。

1基坑工程监测的特点

1.1影响因素多

基坑工程监测面临的土壤或岩层条件各异，加之周边环境复杂，使得监测数据具有很强的不确定性，影响监测精度的因素较多。在进行基坑施工的过程中，建筑物的基础深度、裂缝情况以及道路状况都与监测效果密切相关。除此之外，施工工期、使用的机械设备和人员的活动也会对监测工作产生一定的影响。施工工期的紧迫性可能导致监测工作的时间压力增大，而不同的机械设备和人员的活动则可能引发噪音和振动，对监测数据的准确性产生一定的干扰。

1.2时效性和精度要求高

基坑工程在整个施工过程中，土壤或岩层的变形是一个动态变化的过程。因此，监测点位的数据也需随着施工进程不断更新，需要确保监测结果的时效性。与此同时，基坑工程监测的精度直接关系到建筑物的稳定性和安全性，对精度要求高。

2影响基坑工程监测精度的因素

2.1观测误差

在监测基坑工程变形时，观测误差是难以避免的，可能是由多种因素引起的，照准误差、读数误差和水准器气泡未严格居中误差较为常见，以下是对这三种误差的详细解释：

（1）照准误差

人眼的分辨能力有极限，在某些远距离或微小尺寸的场景下，肉眼无法直接观测到细微的细节或差异。如果要借助望远镜来观测细微差距，在照准时可能产生误差。将照准误差称之为m照，照准误差如下列公式所述：

（2）水准器气泡未严格居中的误差

水准器是一种测量仪器，使用内部液体中的气泡来指示设备在垂直方向上的相对水平位置。由于水准器的制造过程中可能存在微小的制造偏差，气泡在水平仪表中的位置有所偏移，未能准确地居中。温度的变化或空气湿度的波动可能会影响水准仪中液体的膨胀或收缩，从而引起气泡位置的变化，导致监测基坑变形时的观测误差。将水准器气泡未严格居中的误差称之为m中，误差如下列公式所述，其中的τ为水准仪水准管分划值：

（3）读数误差

监测人员的不规范操作是导致读数误差的一个重要因素。如果操作人员在读数过程中出现误差，都可能导致读数的不准确性。根据所用的仪器不同，可将读数误差分为下列三类，将读数误差称之为m读：

用DS05（或DS1）和因瓦尺读数时，m读=±0.01mm；

用DS1型水准仪和木质双面尺时，m读=±0.03mm；

用DS3型水准仪和木质双面尺时，m读=±0.5mm。

2.2仪器误差

仪器误差主要有调焦误差m焦、水准尺分划误差m尺、尺底不平的误差m底以及水准仪的i角误差mi。不同类型的监测设备具有不同的精度要求，例如水准仪、测角仪、测距仪等，其精度可以通过厂家的规格说明来确定。如果使用的监测设备精度较低，监测结果可能会存在较大的误差。

由于水准仪的i角（视准轴不平行于水准管轴所引起的夹角）不可能完全消除，其主要是受到不等的前后视距离的影响，产生了水准仪的i角误差mi：

每测站的高差计算中，调焦误差和i角误差的影响只发生一次，而水准尺分划误差和尺底不平的误差的影响则发生两次。因此，每测站的高差中的仪器误差可以归结成下列的公式，在实践中可将测定的数据代入其中，从而得出仪器误差的具体范畴：

2.3外界条件的影响误差

影响水准测量精度的外界因素很多，很难确切估算，每测站的高差中，外界影响的误差称之为m外，可用下列公式确定外界条件的影响误差数值：

3基坑工程监测精度评价指标

对于一般情况下的变形监测精度评估，可以通过考虑测站高差中的误差、观测点高程的误差、水准环线最脆弱点高程的误差、观测点沉降量的误差以及观测点最脆弱点沉降量的误差来进行。为了获得更准确的基坑监测精度分析结果，可以依据分析其竖直位移监测误差来进行。

（1）通过整合观测误差、仪器误差以及外界环境的影响，可以对沉降观测中每个测站的高差中误差进行综合分析，并得出评估结果。每测站的高差中误差称作m站，通常是结合观测误差、仪器误差以及外界条件误差数据得出的，可用的公式如下所示：

（2）在考虑起始误差的时候，基坑工程监测精度往往更加难以控制，如果不考虑起始误差的影响，那么Hi1和Hi2的中误差分别可以计算出来：

i点的高程Hi是Hi1和Hi2的加权平均值，即

为了计算i点的高程Hi的中误差，需要使用加权平均值中误差的方法来进行计算：

（3）根据误差理论，沉降水准环线的最弱点位于环线的中心位置，这个位置的精度是整个水准路线中最低的。据此可以得出该最弱点的高程中误差，使用下列的公式完成计算：

（4）观测点的沉降量△i可以通过前后两次所测高程的差值来计算，即Δi = Hi(2) - Hi(1)。在进行前后沉降观测时，观测人员往往会选择采取相同的观测路线、方法和仪器，以此来实现等精度观测，创建出理想的观测环境。因此，可以计算出i点的沉降量中误差为：

4基于基坑工程的变形监测点位测量精度的提升方法

4.1观测技术的改进

为了提高基坑工程监测的精度，可以从改进观测技术入手。首先，针对照准误差，可以提高观测人员的技能水平，加强望远镜的使用技巧，降低照准误差。其次，对于水准器气泡未严格居中的误差，可以通过对水准器进行精细调整，确保气泡准确居中，还要对水准器进行定期检查和维护，确保其可以正常工作。此外，对于读数误差，应规范监测人员的操作，确保监测人员按照规程操作，减小读数误差。

4.2仪器设备的更新和维护

仪器设备的精度直接影响基坑变形监测结果的精度，因此，应定期对监测设备进行维护和检修，查看传感器、测量仪器等是否完好，线路连接是否牢固，还需要对设备的软件进行更新和维护，确保其运行流畅，不存在任何故障。同时，根据工程需要，可以考虑更新设备，提高监测设备的精度，更准确地反映基坑的变形情况。此外，在更新设备的过程中，还需要注重与原有设备的兼容性和协同性，让新设备与现有设备的协同工作，提高整个监测系统的效率和准确性。

4.3外界条件的影响控制

对于外界条件的影响，可以通过改善基坑变形监测环境，采用抗干扰能力强的监测仪器，设置隔音屏障、调整监测时间等方式来减少噪音和振动的影响，提高监测数据的准确性。同时，加强监测过程中的质量管理，加强对监测数据的审核和校验，建立实时监测系统了解基坑变形情况，降低外界条件对监测数据的影响。

4.4监测方法的优化

通过对监测方法的优化，可以提高监测的精度。例如，可以采用多种监测方法相结合的方式，从不同角度对基坑工程进行监测，以提高监测数据的可靠性。同时，可以利用现代信息技术，如无人机、激光扫描等技术，提高监测的实时性和准确性。无人机可以在空中快速获取基坑周围的地质和环境信息，而激光扫描技术可以实现对基坑内部的高精度三维扫描，从而为工程提供精确的数据支持。

4.5监测数据的处理和分析

对于监测数据的处理和分析，可以采用先进的数据处理软件，对监测数据进行精确分析，从而得出更准确的监测结果。同时，通过对历史数据的分析和对比，可以预测基坑工程的变形趋势，为施工安全提供有力保障。

5结束语

总之，基坑工程变形监测精度的提高是一个系统性的工程，需要从多个方面进行综合考虑和改进。只有不断提高监测精度，才能为基坑工程的施工安全提供有力保障，确保工程的顺利进行。

参考文献：

[1]王双龙，宋军，吴伟理，等.基于变形速率的深基坑工程监测精度研究[J].工程勘察，2021，49（7）：41-44，54.

[2]申文永，张克利，姚爱敏.某地铁车站深基坑监测数据分析[G]//第十一届深基础工程发展论坛论文集，北京：中国建筑工业出版社数字出版中心，2021:44-49.

[3]周云.深基坑支护技术在房屋建筑施工中的应用及案例分析[J].安徽建筑，2021，28（7）：144-145.