水位监测十篇

水位监测篇1

【关键词】基坑水平位移 沉降 深层水平位移

一、前言：

随着经济建设的不断发展，全国各地兴建了大量的水工建筑物，工业与交通建筑物，高大建筑物以及开发地下资源而兴建的工程设施。在建筑施工过程中，由于很多因素影响，会导致建筑变形。因此，基坑开挖后要进行水平位移、沉降监测。

二、建筑产生变形的原因

工程建筑物产生变形的原因有很多种，最主要的原因是两个方面，一是自然条件及其变化，即建筑物地基的工程地质、水文地质、土的物理性质、大气温度和风力等因素引起。例如，同一建筑物由于基础的地质条件不同，引起的建筑物不均匀沉降，使其发生倾斜或裂缝。二是建筑物自身原因，即建筑物本身的荷载、结构、形式、及动荷载的作用。此外，勘测、设计、施工质量及运营管理工作的不合理也会引起建筑物的变形。

三、基坑水平位移、沉降监测的监测方法

（一）基坑水平位移检测方法

1、基坑水平位移主要是基坑壁水平位移，其测定时主要测定基坑围护结构桩墙顶水平位移与桩墙深层挠曲。基坑壁水平位移观测的精度应根据基坑支护结构类型、基坑形状、大小和深度、周边建筑及设施的重要程度、工程地质与水文地质条件和设计变形警报预估值等因素综合确定。基坑壁水平位移观测可根据现场条件使用视准线法、测小角法、前方交会法或极坐标法，并宜同时使用测斜仪或钢筋计、轴力计等进行观测。

2、当使用视准线法、测小角法、前方会交法或极坐标测定基坑水平位移时应该符合下列规定：

（1）基坑壁水平位移观测点应沿基坑周边桩墙顶每隔10~15m布设一点。

（2）水平位移观测点宜布置在冠梁上，可采用铆钉枪射入铝钉，亦可钻孔埋设膨胀螺栓或用环氧树脂胶粘标记。

（二）基坑沉降监测方法

1、相邻地基沉降观测点，可选在建筑物纵横轴线或边线的延长线上，也可选在通过建筑物重心的轴线延长线上。其点位间距应视基础类型、荷载大小及地质条件以能测出沉降的零点线为原则进行确定。点位可在以建筑物基础深度1.5~2.0倍距离为半径的范围内，由外墙附近向外由密到疏布设，但是距基础最远的观测点应设置在沉降量为零的沉降临界点以外。

2、相邻地基沉降观测点标志，可分为用于监测安全的浅埋标与用于科研的深埋标两种。浇埋标可采用普通水准标石或用直径25cn左右的水泥管现场浇注，深埋1~2m；深埋标可采用内管加保护管的标石形式，深埋应与建筑物基础深度相适当，标石顶部须埋入地面下20~30cm，并砌筑带盖的井加以保护。

3、基坑土分层沉降监测

（1）分层沉降监测，应测定高层和大型建筑物地基内部各分层土的沉降量、沉降速度以及有效压缩层的厚度。

（2）分层沉降观测点，应在建筑物地基中心附近约为2m 2m或各点间距不大于50cm的较小范围内，沿铅垂线方向上的各层土内布置。点位数量与深度，应根据分层土的分布情况确定，每一土层设一点，最浅的点位应在基础底面下不小于50cm处，最深的点位应在超过压缩层理论厚度处，或设在压缩层性低的砾石或岩石层上。

（3）分层沉降监测标志的埋设应采用钻孔法。

（4）分层沉降观测精度可按分层沉降测点相对于邻近工作基点或基准点的高差中误差不大于 1.0mm的要求进行设定。

（5）分层沉降监测精度应按周期用精密水准仪或自动分层沉降仪测出各标顶的高差，计算出沉降量。

（6）分层沉降监测，应从基坑开挖后基础施工前开始，直至建筑竣工后沉降稳定时为止。观测周期可参照建筑物沉降观测的规定确定。首次监测应至少在标志埋好5天后进行。

四、深层水平位移（测斜孔）监测方法

（一）深层水平位移是用来监测软土地基处理，堤坝，芯墙稳定性，钻孔偏差，打桩引起的土移，以及回填筑堤和地下工程的土体沉陷。

（二）深层水平位移的检测方法采用测斜仪。其工作原理：测斜仪主要由测头、测读仪、电缆和测斜管4部分组成。应用时，先要在土体中预埋测斜管，当土体发生变形后，整个测斜管就会随着土体变形发生相应的变形，通过测斜仪逐段进行测量角度，于是可得到测斜管每段的水平位移增量。

（三）当采用测斜仪测定水平位移时，应符合下列规定：

1、测斜仪宜采用能连续进行多点测量的滑动式仪器。

2、测斜管应布设在基坑每边中部及关键部位，并埋设在围护结构桩墙内或其外侧的土体内，基埋设深度应与围护结构的入土深度一致。

3、将测斜管吊入空或槽内时，应使十字形槽口对准监测的水平位移方向。连接测斜管时应对准导槽，使之保持在一直线上。管底端应装底盖，每个接头及底盖处应密封。

4、埋设于基坑围护结构中的测斜管，应将测斜管绑扎在钢筋笼上，同步放入成孔或槽内，通过浇筑混凝土后固定在桩墙上或外侧。

5、埋设于土体中的测斜管，应先用地质钻机成孔，将分段测斜管连接放入孔内，测斜管连接部分应密封处理，测斜管与钻孔壁之间空隙宜回填细砂或水泥与膨润土拌合的灰浆，其配合比应根据土层的物理力学性能和水文地质情况确定。测斜管的埋设深度应与围护结构入土深度一致。

6、测斜管埋好后，应停留一段时间，使测斜管与土体或结构连为一整体。

7、观测时，可由管底开始向上提升测头至待测位置，或沿导槽全长每隔500mm测读一次，将测头旋转180°再测一次。两次观测位置或深度应一致，依次作为一测回。每周期监测可测两测回，每个测斜导管的初测值，应测四测回，监测成果取中数。

五、基坑水平位移、沉降监测与深层水平位移监测的关联性

有很多实践表明：深层土体水平位移随着基坑开挖而发展，随着土体开挖停止而基本停止，呈台阶式发展，如果开挖停止，位移发展，则基坑有失稳危险。而且，深层土移时测定地基土质内部是否稳定，进一步能确定基坑表面的水平位移及沉降方面是否满足规定，确保建筑物的稳定性。然而，当基坑有变形时，水平位移监测、沉降监测数值肯定会增大，随之深层水平位移数值也会产生变化，但不一定会增大，有是会呈S形变化，即下部位移为负，中间不变，上部数值增大。同时，很多工程实例表明基坑在边角处的空间效应较强,而在中部空间效应较弱;基底中间区域的回弹量较大,基坑坑底的最大隆起量不在基坑中心点处,而在基坑中心点一环形区域内,表现出明显的空间效应;随着土体的不断开挖,基坑边坡水平位移逐渐增大,并迅速超过上一工况的位移值;随着开挖深度的变大,水平位移变化也逐渐增大,且从开挖开始至整个支护过程结束为止,边坡水平位移最大值的位置逐渐下移,其最终位移的最大值落在基坑中上部附近位置;基坑周围地表沉降分布呈凹槽形,基坑坑边处的沉降并非最大,距坑边3～5m处沉降最大;且距坑边越远,沉降越小,到距坑边30m后仍有沉降,但沉降量相对较小。深层水平位移监测可准确测量不同工程概况下的土移的变化，反映施工对周围土体的影响，对深层水平位移监测的数据分析可以评价基坑的安全，指导防止基坑水平位移及沉降的施工方法选择。

水位监测篇2

关键词 全站仪 基坑水平位移 小角度法

中图分类号：C35 文献标识码： A

1.引言

为避免深基坑部分松软坡体下滑造成施工人员伤亡和周边建（构）筑物的地基沉降及倾斜效应 ，必须提供有效的监测方案，定期监测基坑边坡的水平位移。本文提出采用全站仪结合视准线小角度法测定基坑水平位移，并给出了基坑水平位移监测中需要注意的问题及采取的技术措施。

2. 水平位移监测方案

监测方案： 根据基坑支护结构设计图纸布置支护结构顶部水平位移变形监测点、支护结构顶部沉降监测点、支护结构侧向位移监测管、支撑轴力监测点、锚索拉力监测点。其中，水平几何测量的基准点不小于3个，其离基坑边最小距离至少应大于50m，并确保其稳定性。

3. 水平位移变形观测点的布设

水平位移观测点在布设中一般是和基坑沉降观测点共点，在实际工作中大家基本上是采用￠14的膨胀螺栓，然后用水泥加固【1】。具体的制作就是到模具五金店制作大量的对中杆顶部的金属槽使之和棱镜完全吻合即可【2】。

4. 基准点及参考基准点的布设

基准点的埋设要在基坑周围比较稳定的区域完成，基准点的个数以不少于三个为宜，插入刻十￠17螺纹钢在观测墩中作为观测基准点。基准线的方向一定要在基坑的一边与基坑平行的位置，检查点可以在基坑附近稳定的任何区域，要求与两观测基准点通视即可。

5. 观测点的观测及基准点稳定性的检查

如图1，A、B、C、D为一基坑的四个端点，CW1、CW2、…等为变形监测点，J1、J2、J3为监测基准点【1】。

以J1、J2、为基准点确定观测基准线，根据现场情况确定一基准点为测站点。设图中J1为测站点，J2为定向点，J3为检查点。根据基坑的宽度，一般的，如果基坑的长度不大于200m，我们假设测站点J1坐标为（1000，1000），J1、J2方向为坐标北方向，则J2坐标为（1000+d（J1、 J2），1000），J1J2=0。

对稳定后的基准点进行初次观测，观测内容为在J1点设站，后视J2点并置零，顺时针旋转照准J3点，测得一组角度值，然后倒镜照准J3点，逆时针旋转照准J2点，测得一组角度值。一测回观测完成后，正镜再次照准J2，并将角度度盘值置为60，同上完成一测回，最后再把置盘读数置为120度，完成一测回。将三测回读数进行平差求出J1，J3，以其读数作为角度检查的依据之一；然后可照准固定建构物的某部分记录好方向值，作为检查基准点的参考方向。

对三条基准边进行边长测量，每条基准边进行不少于三测回的观测，记录好初始观测的各边长。通过每次检验边角的读数来确定基准边的稳定性，如果有条件的话，可分别以J1、J2、J3为测站，测得各边角值，使之构成基准网，确定网型参数，以此来保证每次数据的真实性更佳。

6. 观测点的观测及水平位移的计算

本基坑水平位移测量使用型号为TC1800的精密全站仪，当基坑的形状接近长方形时，由于基坑顶部一般都有帽梁，所以我们可以把观测点通过定线的方式布设在一条直线上。把基坑的四个端点作为测站点，沿着基坑的四条边依次布置水平位移监测点。观测的步骤如下：

（1） 将全站仪架在测站点，将全站仪调中置平，调中即使红外线光对准测站点的中心，以调整脚架使仪器大概对中，后通过松开拧紧全站仪的螺旋，微调至中心位置；调平即使全站仪处于水平位置，通过调脚架的高低达到大致调平，调仪器微调按键使之精确置平，在调中置平过程中，由于调中会扰动使仪器不平，调平会使仪器偏移不在中心，所以需反复几次。

（2） 将基准点所在方向置零，并读出参考点方向的水平角，以作为每次架站误差的比较

（3） 用全站仪的左右盘读出观测点的水平方向及水平距离，左右两盘取平均值，采用视准线小角法测量观测点位移量，常在视准线端点设站（如图2），其观测点的位移量为：Δ=Δβ・s。 图2

7.结语

基坑水平位移监测是很多工程都需要面对的问题，在特殊的地理环境下，难以有效的监测基坑的水平位移，仅采用一种监测方法满足不了监测工作的需要，要准确的反映基坑边坡水平位移必须依据现场情况结合多种适宜的监测方法，本文所述的视准线小角度法的做法即为其一，并获得了比较可靠的基坑水平位移监测数据。随着测量技术的发展和仪器的不断更新，全站仪在基坑水平位移监测中必将得到越来越广泛的应用。

参考文献

水位监测篇3

关键词：水位与降水量检测系统 自动检测 降水量 数据采集

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（c）-0159-02

洪灾防治是确保农业、交通稳定的关键。现代水利工程应将重点放在对雨季到来时的水位监测和控制上。基于单片机技术的自动监测系统具有广泛应用，可实现对水位信息的记录和监测。在降水量的季节，该监测系统有效的完成了防洪调度，提高了洪水预报精度和处理效率，对于我国大型水库及江河流域的安全起到了积极作用。文章分析了以89C51单片机为主要控制系统的降水量监测系统设计。

1 水位与降水量检测系统的功能介绍

89C51单片机在工业检测系统中具有广泛应用。基于该技术的水位与降水量监测系统具有如下功能。

1.1 水位实时监测功能

89C51实时数据降水检测系统具有数据全局显示功能和实时列表显示功能，使用者可通过具体降雨地点的点击而查询当地的降水和水库水位情况。另外，该系统还具有数据统计和处理功能，使用者可任意设置时间段，并查询该时间段的数据报表或曲线，从而实现对江河、湖泊等水库的水位监测和控制。

1.2 降水警戒线自动报警和处理功能

89C51实时数据降水检测系统通过合理的警戒线的设置实现报警功能。汛期到来时，降水警戒线可及时显示降水地点的情况，并结合数据处理和打印功能出台合理的水位控制措施，对于汛期的洪水灾害起到积极的控制作用。如果工作人员利用实时定位功能，还可获得当地的降水记录，并通过液晶屏的方式显示处理后的结果。

1.3 通信功能

89C51实时数据降水检测系统的通讯功能是指其数据的内部传输功能，数据传输是系统功能实现的基础，主要途径为RS232 通信协议。互联网发达时代，实时数据的监测成为可能，计算机软件能够为实时监测提供有效的帮助，提高监测的准确性，解决了一些常人无法完成的任务。89C51实时数据降水检测系统强大的通讯功能及独特的设计保证了数据传输的及时性和正确性，其是降雨量监测的有效手段之一。

2 89C51水位与降水量检测系统结构及原理简析

89C51水位与降水量检测系统主要是由数据采集软件、数据传输器以及数据处理软件组成。该系统以单片机为核心技术，是目前较为先进的水位控制与降水量检测系统。其中。信息采集主要是由数据采集器完成，通过该过程获得某地的降水即时信息，通过数据传输器将采集的信息进行无线传输到主机。而单片机主机的主要功能为对其所接收的信息进行具体的分析和处理，以使观测者获得最直接的降水信息。在89C51水位与降水量检测系统主机通过RS-232C接口与Modem、PSTN（公用电话网）相连，而PSTN金额将经过该系统处理后的信息以数据包的形式传递至数据处理中心，提高传送速度和处理能力。

3 89C51检测系统主要软件的功能技术

3.1 数据采集器

数据采集器主要由硬件采集器与软体组成。其中硬件采集器主要包括80C51单片机、复位及“看门狗”电路、通信电路、时钟电路以及A/D转换器电路构成。电源另配，起主要是由于该系统主要工作于水下。水位传感器与降雨量传感器在设计上具有一定的出入，这里不具体介绍。

3.2 数据传送器设计

数据传送器同样是由相应的硬件系统和软件组成。通过二者的组合，实现降水量信号的收集获得准确的降水信息。其信息传送的方式为无线传送。其中，数据传送器的硬件主要包括微处理器监控芯片、无线发射模块以及供电电源组成。89C51检测系统的微处理器监控芯片为ADM695。信息传送则以无线发射模块为核心，无线发射模块的最大发射距离为1500 m、额定功率为500 mW、工作频率则为351 MHz。该硬件的电源要同时实现电源监控与切换功能，因此必须预备后备电池，ADM695可形成完整的电路，但单纯切换电路的最大输出电流无法满足硬件用电需求，因此在硬件系统设置时，多采用硬动三极管增大额定电流。数据传送器软件的抗干扰措施与采集器软件的抗干扰措施如出一辙，但在此基础上增加了中值数字滤波方法。从而降低了信息发射功率，延长系统电源的使用寿命。

3.3 采集点主机设计

采集点主机硬件的主要任务是水位和降水量相关数据的处理。通过对数据的分析以及报警的设置，使观测者了解降水信息，防止洪灾发生，或者制定洪灾的既定处理方案。PSIN电话网在这一过程中起到了数据传输桥梁的作用。与上述数据采集器和数据传输器相同，采集点主机的控制芯片复位时间为50 ms、看门狗溢出周期为1.6 s。采集点与上述两个子系统共同组成了完成的监控系统，可完成数据从收集、分析处理到显示的全部功能。CAT24WC64数据存储器具有以下特点：（1）2.7～6 V的宽工作电压范围、可擦写防护措施，通过这一存储器确保了数据收集和传输的有效性和安全性。按照每天1K存储空间计算，并预留2K的存储空间，其总空间为64K（2月62天）。存储管理方式为8K为一段的分段管理方式，其中部分空间用于段内基址表的空间放置，可通过查表的方式获得段内基址表，采集点主机打印机为PP40型，它具有成本低、携带轻便，安全系数高等特点，液晶显示屏是获得数据的最直接途径，要根据采集需求以及经济状况尽量选择高清显示屏。并同时兼备小体积、低能耗和低电压的模式。键盘为4×4键，键盘接口多为zlg7289A。最后。CSJ―R3无线接收模块的额定功率为采500 mW、最大接收距离为1500 m、工作频率为351 MHz，配合X1203的时钟芯片，实现水位和降水量的全部建设过程。与其它设计不同，采集点主机软件的设计较为简单。核心设备为中断软件，帮助单片机CPU完成中断请求，为其显示水位和降水量的即时信息。

4 结语

我国很多地区低于多雨期，一旦汛期来临，不及时处理将造成积水过多甚至洪灾，带来严重的经济损失，甚至威胁人的生命。因此，对水库水位进行即时监测，通过信息提供制定基于降水量大小的处理措施，能够有效的确保当地安全。目前，在各地水位及降水量监测系统设计中，基于单片机技术的89C51监测系统应用广泛，该系统具有体积小、携带方便并且成本低等特点。在我国东部降水区应用更为广泛。89C51监测系统主要是由数据采集系统、数据传输系统和处理系统组成。通过数据收集系统获得最基本的水位信号，文章对89C51水位与降水量检测系统的结构及和原理进行了具体的分析，肯定了数据通信、实时监测和自动报警等功能。在软硬件的设计上逐渐完善其功能，该装置还设计了RS-232接口，其作用在于将数据进行合理处理后完成上传。

参考文献

[1] 段晓飞.水位与降雨量监测系统的研究[J].中国市场，2011（31）：136-138.

水位监测篇4

关键词：基坑水平位移；竖向位移监测；方法

Abstract: With the continuous development of economic construction, throughout the country to build a large number of hydraulic structures, industrial and traffic building, tall buildings and underground resources exploitation and construction of Engineering facilities. In the construction process, due to the influence of many factors, will lead to building deformation. Therefore, foundation pit excavation should be carried out after the horizontal displacement, settlement monitoring.

Key words: horizontal displacement of foundation pit； monitoring vertical displacement; method;

中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：

引言

随着我国社会的快速发展，城市建设步伐的不断加快，地价也逐渐变得昂贵，建筑物的平均高度和基坑的深度大大提高，基坑的安全性也提高到了更重要的地位。因此，基坑监测技术才得到了大规模使用，特别是现在我国正在逐渐推广城市地下建筑的大范围施工，例如城市地铁、地下商场、地下管道的施工等等，这些工程无不广泛应用着基坑监测技术，正是以这项技术提供必要依据，后续施工才能够得以顺利展开。

1深基坑监测工作的重要性

基坑监测是指在基坑施工开挖前至施工到±0.0米，对基坑支护结构以及周边的环境实施的安全检查和监测工作。由于地质条件、材料性质、荷载条件、施工条件等复杂因素的影响，很难单纯从理论上预测施工中围护结构与相邻环境的变形规律及受力范围，因此必须在施工之前必须做好系统、精确的监测工作；基坑开挖和支护结构施工期间进行现场变形监测，以保证工程的顺利进行。基坑监测的目的是监控基坑开挖及施工过程中基坑支护结构变形、地下水位升降等情况，提供及时准确的监测数据，为施工合理规划提出可靠的供参考的意见。

首先，依靠现场监测提供动态信息来对施工项目做出反馈性指导，并且通过所得到的监测数据实时反映基坑的施工强度，为合理安排施工成本提供可靠依据。其次，通过深基坑的监测系统，可以确切掌握施工的地下环境，以帮助施工人员了解施工过程中的地下土层、地下管线、地下设施、地面建筑等所受的影响及其程度。最后，通过必要的深基坑监测技术，可以及时发现可能产生危险的施工内容，并为及时采取应急措施做好准备工作。

2深基坑监测技术的主要手段和内容

2.1水平位移监测

通过视准线法、小角度法、投点法等方法可以对特定方向上的水平位移进行测定；通过前方交会法、自由设站法、极坐标法等方法可以对任意方向的监测点的水平位移进行测定；当基准点距离基坑较远时，可以采用GPS 测量法或三角、三边、边角测量与基准线相结合的综合测量方法。水平位移监测基准点应埋设在基坑开挖深度3 倍范围以外且不受施工影响的稳定性较强的区域，也可以利用已有的比较稳定的控制点进行监测，避免将基准点埋设在低洼积水、湿陷、冻胀、胀缩等地域的影响范围之内。为了提高监测精度，应当适当增加测回数。在测角操作时仪器要减少对中照准误差和调焦误差的影响，气泡要严格居中，并选择在良好的观测条件下进行。

2.2竖向位移监测

竖向位移监测可以采用几何水准或液体静力水准等方法。对于坑底回弹区域宜采用设置回弹监测标，同时利用几何水准并配合传递高程的辅助设备进行监测。用于传递高程的金属杆或钢尺等工具应该进行温度、尺长和拉力等项修正。在进行竖向位移监测过程中，应该特别注意测量精度，以确保监测结果的真实性和可靠性。

2.3深层水平位移监测

用于围护的墙体或者基坑周围土体的深层水平位移的监测工作应该采取在墙体或土体中预埋测斜管的方式，来监测各深度处的水平位移情况。通过这一方法可以快速监测出深层水平位移的情况，从而为深层施工提供具体的土体情况。在进行土体预埋测斜管时，应该对其预埋位置进行慎重选择，避免将测斜管预埋在有较大影响力和干扰源附近，以免影响监测结果。

3目前基坑水平位移监测所使用的方法

3.1支护体系水平位移的产生原因及其不利的影响

支护体系的水平位移主要包括支护结构向基坑内的水平位移和支撑系统的水平位移。

支护结构向基坑内的水平位移主要由支撑施筑前挖土引起的变形和支撑杆件压缩带来的变形两部分组成。前者引起的变形位移量主要取决于支护结构本身的刚度和支撑施筑前的挖土深度，后者引起的变形位移量取决于作用在支护结构上的水土压力和支撑材料的刚度。支护结构过大的水平位移会影响到基坑内主体结构的施工空间及周围环境安全。

支撑体系的水平位移主要是由于支撑杆件平面布置得不对称性和基坑挖土顺序的不同所引起的。支撑节点之间的相对水平位移过大，会引起支撑杆件产生较大的附加弯矩，从而降低其轴向的承载力，严重时会引起支撑系统失稳破坏。

3.2支护体系水平位移监测的目的

(1)及时了解支护结构的最大水平位移量，必要时调整基坑开挖顺序和速度，确保基坑和周围环境的安全。

(2)验算支护结构的变形量，反算地层的水土压力。

(3)作为测斜观测计算的起始依据。

3.3平面控制网点的布设和初始值的观测

网点布设按两个层次布设，即由控制点组成控制网，由观测点及所联测的控制点组成扩展网。控制网可采用测角网、测边网、边角网或导线网；扩展网根据场地条件可采用角交合、边交合、边角交合，基准线或附合展线等形成。各种布网均应考虑网形强度，比短边不宜悬殊过大。为了提高监测精度，变形监测网必须是独立的控制网。如图10-1。

变形测量点分为控制点和观测点（变形点）。控制点包括基准点、工作基点以及联系点、检核点、定向点等工作点，各种测量点按下列要求选设和使用：

(1)基准点选设在变形影响范围以外便于长期保存的稳定位置。使用时作稳定性检查或检验，并以稳定或相对稳定的点作为测定变形的参考点。

(2)工作基点选设在靠近观测目标且便于联测观测点的稳定或相对稳定位置。

(3)当基准点与工作基点之间需要进行连接时应布设联系点，选设点位时须顾及连接的构形，位置所在处应相对稳定。

(4)对需要单独进行稳定性检查的工作基点或基准点应布设检核点，其点位应根据使用的检核方法成组地选段在稳定位置处。

(5)对需要定向的工作基点或基准点应布设定向点，并应选择稳定且符合标准要求的点位作为定向点。

(6)观测点（变形点）选设在支护结构桩（墙、坡）顶，并能反映变形特征的位置。

(7)工作基点和水平变形监测点均配备通用的强制对中设备，以减少对中误差对观测结果的影响，强制对中装置的对中误差最大不应超过±0.1mm。每个基坑的基准点不少于3个。

监测埋设的监测点稳定后，应在基坑开挖前进行初始值观测，初始值一般应独立观测2次，2次观测时间间隔尽可能的短，2次观测值较差满足有关限差值要求后，取2次观测值的平均值作为初始值，水平位移监测则以初始值为观测值比较基准。水平位移变形监测应视基坑开挖情况即时开始实施。

3.4测量等级及精度要求

基坑开挖的范围大，深度大，一旦支护结构破坏，或过大变形，对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重。根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99），此类基坑安全等级为二级，相应地变形测量等级按二级考虑，则观测点坐标中误差应不大于3.0mm。这里的观测点坐标中误差，系指观测点相对测站点（如工作基点等）的坐标中误差，坐标差中误差以及等价的观测点相对基准线的偏差值中误差。

其控制网主要技术要求见表10-1。每次监测前先对基准点进行校核，采用拟稳平差法进行基点稳定性判断，确定无误再进行监测点的监测。角度观测采用方向观测法，基本以不超过6个测点为一组进行分组观测，当观测方向数大于3个时必须做归零观测。方向观测法的限差应符合表10-2的规定。

表10-1水平位移监测控制网的主要技术要求

表10-2方向观测法限差（″）

监测点初测不少于2次，使用一级全站仪角度观测4个测回，使用二级全站仪角度观测6个测回。距离观测限差应符合表10-3的规定。

4结语

基坑工程监测具有时效性、高精度性，用全站仪坐标法进行基坑的水平位移监测，能够为施工开展提供及时、准确、方便的反馈信息，节省了时间，提高了工效，相对于其他监测水平位移的方法，有很大的优越性，同时也保证了精度，为现场监测人员提供了一种可行的监测方法。

参考文献

水位监测篇5

关键词水位监测系统 通信帧 类 数据通信

中图分类号:TP39文献标识码:A

1 通信帧的格式

Windows MFC(Microsoft Foundation Class)将有关SOCKET的操作封装到一个类――Csocket中。我们在进行网络通讯时,又从Csocket中派生另外两个类,CClientSocket和ClientSocket,在类中定义了一个区分标志位flag。

客户端的行为封装在类CclientSocket中,在其中针对不同的信息帧定义了不同的发送函数和接收函数,因此,在水库监测系统软件(客户端)中,进行数据通信时,只需调用函数:收信息帧函数和发信息帧函数。而且,为了保持模块的独立性,我们将有关信息帧封装到一个类CMsg中下面我们要对帧的格式加以描述。当进行水库水位的远程测量时发送通信帧的格式如下:

接受通信帧的格式如下:

各个变量的含义为:

int flag;//套接字的值(区分标志位)

BOOL m_bClose; //套接字是否关闭

Int m_strTableName;//测量数据写入到数据库的表中(用m_strTableName的整数值代表)

Cstring m_strSendText;//发送的字符串

Cstring m_strText;//接收字符串

int single发送的信息帧是字符类型还是数据类型

float bufferSend[40];//发送测量数据的缓冲区

2 通信帧的类型

根据各个标志位具体值的不同,通信帧的共有二种不同的类型:字符类型、数据类型。针对不同的信息帧都有不同的发送函数。字符类型通信帧又可分为关闭型和非关闭型,通信的信息都是字符串。

数据类型通信帧包含的信息是一组数据。当服务器端和客户端连接成功时,客户端向服务器度端发出一个非关闭型字符型信息帧,通知对方连接成功。在测量水库水位时,每测量完一个测量点,将测得的数据转换为字符型,通过一个字符型通信帧发向服务器端,并在服务器端显示出来,以达到实时性显示的要求。在巡测水库水位时,即对水库的各个断面的测量点都测完,并存储到本地数据文件中读出到缓冲区中,用发送消息帧函数发出。

3 服务器端和客户端通信的实现

有关帧的格式及其初始化封装在类CMsg中。类CMsg的声明如下:

class CMsg :public Cobject

{protected:

DECLARE_DYNCREATE(CMsg)

public:

CMsg();

//Attributes

public:

Cstring m_strSendText;// 发送的字符串

Cstring m_strText;// 接收字符串

int m_strTableName;// 测量数据写入到数据库的表中(用m_strTableName的整数值代表)

float bufferSend[40];// 发送测量数据的缓冲区

int flag;// 套接字的值(区分标志位)

BOOL m_bClose;// 套接字是否关闭

int single;//该信息包

//Operations

public:

void init();

//Implementation

public:

Void initXunceMessage(Cstring &message);

Void initExitMessage(Cstring &message);//初始化字符型(关闭)信息帧

Void initComMessage(Cstring &message);// 初始化字符型信息帧

Virtual~ CMsg();

Virtual void Serialize(Carhive&ar);//与进行交互:序列化/反序列化

};

其中有四个初始化帧的函数:

void init();//初始化数据型信息帧

Void initXunceMessage(Cstring &message);// 初始化字符型(单个测量点)信息帧

Void initExitMessage(Cstring &message);// 初始化字符型(关闭)信息帧

Void initComMessage(Cstring &message);// 初始化字符型信息帧

序列化函数通过重载操作符“”是将一系列CMsg()成员变量变成字节流(序列化Serialize)或者由字符流合成CMsg()成员变量(反序列化Serialize),字节流在档案类Carchive中,Carchive类相当于Socket文件的CsockeFile的缓冲区。

在与CMsg()中与四个初始化信息帧函数相对应,在类的成员函数中定义了四个发送信息帧函数和一个接收信息帧函数。

接收信息帧函数:void ReceiveMsg(CMsg*pMsg);

发送信息帧函数:void SendinitMsg();

VoidSendXunceMessage(Cstring &message);

VoidSendExitMessage(Cstring &message);

VoidSendComMessage(Cstring &message);

4 查询、巡测、选测、部分选测功能

客户端程序中,为了方便用户对以前的测量结果进行查询,将每次测得的数据和时间存储到数据文件和索引文件中。为此定义了索引文件中的数据结构:

Struct TestResultStruct

{time_t time;

LONG Address;}

其中,成员变量time用来存储测量的时间,存储每次测量的数据存储在数据文件中的地址。根据此地址读取数据。

水库共有9个断面,每个断面包括多个测量点,为了表示多个断面及断面中的测量点,在类中定义了属性成员:

CStringArray WellName;

CObArray WellNameInDuanMian;

CObArray Results;

CObArray ViewSomeOne;

CObArray ViewTestResult;

其中,WellName存放所有测量点的名字,WellNameInDuanMian存放每个断面的测量点,Results存放测量结果,后面两个属性成员当进行查询时调用,ViewTestResult用来存放从前测量的时间和数据地址,ViewSomeOne存放要查询的数据,若程序中需要用到某个断面或测量点,只需给出其数组的下标值即可。

水位监测篇6

【关键词】最大点位中误差；最大点间中误差；最大边长比例误差；内可靠性R；外可靠性R

1 工程概况

渠道担负着向西安城市供水的输水任务，是古城人民的生命线工程。输水渠道全长107.731公里。各类建筑物共175座，其中隧洞16座，倒虹27座，渡槽20座，检查孔59座，通气孔32座，闸门20个，退水工程7座，溢流工程2座。

2 渠道监测项目及内容

这次在全渠道的监测工作中共完成：水平位移监测标志建立混凝土观测墩106座，安装钢管标基座 4套，安装F-1A基座墩标9套，设立棱镜支杆40个，垂直位移监测标志建立现浇混凝土水准标石75座，渡槽镶嵌水准标志183个，通气井、检修井镶嵌墙上水准标志107个，四等GPS控制测量 27点。使用的仪器为LEICA TCA2003全站仪和 LEICA DNA03数字水准仪，干湿温度计、气压计。

渠道变形监测所用的高差加入下列改正：

（1）水准标尺长度改正。依据水准标尺长度计量部门提供的检定结果施加改正；计算改正的方法：

一测段高差改正数：δ=f·h

式中：h—往测或返测高差值，单位为米（m）；f —标尺改正系数，单位为毫米每米（mm/m）。

（2）正常水准面不平行改正。该测区此项改正很微，故仅对输水暗渠相邻基准点间高差施加此项改正。

水准路线闭合差的改正：

（1）输水暗渠基准网

输水暗渠基准网是附合于两个已知点高程的水准点之间的单一路线，路线的闭合差W 按测段的长度L成比例配赋于各测段高差中，按下式计算高差改正数νi：νi=-Li/∑L·W

式中：W—已施加各项改正数后的闭合差，单位为毫米（mm）；Li—第i测段的长度（km）。

（2）各监测部位

若所计算的水准路线自成独立环线，或附合于两个已知点高程的水准点之间的单一路线，则此路线的闭合差W按测段的测站数n成比例配赋于各测段高差中，按下式计算高差改正数νi：νi=-ni/∑n·W

式中：W—已施加各项改正数后的闭合差，单位为毫米（mm）；ni—第i测段的测站数。

经改正后外业观测成果验算及计算：

每个测段往返测高差不符值均小于0.3 mm（二等）或0.6 mm（三等）的规定。输水暗渠基准点组成的路线， 计算得每千米水准测量的偶然中误差M为±0.44mm/km，小于3.0mm/km的规范允许值。

测站高差中数的中误差的计算。根据输水暗渠垂直位移观测点组成的路线，利用各测段按测站数、往返测较差计算测站高差中误差μ=±0.10mm，小于±0.30mm的规范允许值。本项目各监测部位的垂直位移监测网，分别按测段测站数、往返测较差计算得测站高差中误差，除黄池沟渡槽在1/2限差内，其余均在规范允许值的1/3限差内。

水平位移移监测。全测区共建了10个不同形式的基准网根据地形和地理条件而定。采用边角网、极坐标法、交会法等各监测部位首期所有外业原始数据独立进行两次观测，两次独立观测分别进行数据平差处理，计算成果取两次的平均值作为初值。在外业测站观测数据计算检查无误后。分别计算基准网的每个三角形闭合差，均小于限差规定的±3.5″。根据全测区10个基准网三角形闭合差统一计算测角中误差，首期两次独立观测测角中误差分别为±0.85″和±0.80″，均小于限差规定的±1.0。测距边计算：利用斜距（经气象及加、乘常数改正后的斜距）、往返测高差中数及相应的仪器高、棱镜高分别计算往（或返）测水平距离，往返测水平距离较差均≤2（1mm+1ppm），将往返水平距离取中数，作为实测水平距离。各监测部位水平位移监测基准网测距边的精度分别进行计算，其任一边的实际测距中误差计算结果均小于限差规定的值。注意基准监测网的测距边长度均归算到渡槽或滑坡体平均高程面上。观测工作结束后，及时整理和检查外业观测手簿，确认观测成果全部符合规范规定之后，首先要进行外业高差计算（因为平差时要进行高差改正），再进行平差计算。

3 水平位移监测数据平差处理

外业验算均符合规范要求后，采用《工程测量控制网微机平差系统 NASEW》软件；以网中一个基准点为坐标起算点，该点至另一个基准点为起算方位；数据处理时将所有网点纳入整体网平差；各监测部位基准网的投影面高程数据处理分别按边角网进行平差，平差后主要精度均在规范允许值限差内。 采用坐标、高程系统坐标系统：1954年北京坐标系。高程系统：1956年黄海高程系。 GPS网数据平差处理（采用GPS后处理软件（Ashtech Solutions2.6）进行数据平差处理）。首先以GP4为原点，在WGS-84坐标系中进行无约束平差，然后在1954年北京坐标中以国家三角点Ⅱ安沟口、城Ⅰ平塬下为起算数据进行三维约束平差。

4 平面基准网布设方案及测点布置（以黄池沟渡槽为例）

图1 黄池沟渡槽 图2 黄池沟渡槽水平位移监测基准网

水平位移监测基准网

经现场踏勘，水平位移监测基准点分别在渡槽附近稳定、便于保存的地方布设3个点，布设为二等边角网。渡槽下游基准点应便于联测槽墩水平位移变形观测点，如图1所示。基准点建造混凝土观测墩，安装F1-A强制对中基座。基准点编号Ⅱi（ i=1，2，3）。水平位移变形观测点，该渡槽有中墩、边墩共5座，分别在每个槽墩墩面安装专用棱镜支杆标志，编号：Pi（i=1，…，5）。测点布设如右图2。测点采用边角网观测。

5 方案分析和结论

在黄池沟等输水暗渠渡槽、高边坡或滑坡体的监测区域，依照实地选定的点位，测量各处待定水平位移监测基准点的概略坐标。固定一点一方位，按Ⅱ等边角网进行精度估算，测角中误差mβ取±1.0″，测距精度1mm+1ppm，采用《工程测量控制网微机平差系统 NASEW》软件进行模拟计算和优化设计，主要精度指标统计如下表。

由上表中的数据可以看出，各处水平位移监测基准网采用Ⅱ等边角全测网，个别网内外可靠性一般，但点位中误差、点间中误差远小于规范要求精度，完全能够满足安全监测的需要。

参考文献：

[1]方震，曹国雄.高层建筑物整体变形监测方案设计[J].中国水运，2009（2）.

水位监测篇7

[关键词]边角后方交会 自由设站 基坑 水平位移 精度

[中图分类号] TV551.4 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-4-202-1

1引言

基坑工程又是各种建筑上部施工的关键，由于目前尚无成熟的方法用于计算基坑周围土体的变形，在施工过程中对基坑进行准确及时的监测就显得尤为重要。目前沉降观测方法成熟稳定，探讨基坑水平位移监测方法具有重要意义。

目前常用的基坑位移监测方法有视准线法、小角法和测坐标法等，这些方法均需在基坑周边埋设基准点进行设站观测，但由于基坑及周边地区均存在变形，因此，基准点的稳定性难以保证。提出利用自由设站法对基坑进行位移监测的方法，由于自由设站法无需固定基点，完全避免了上述问题。

2方法

2.1自由设站法的原理

如图1所示，XOY为施工坐标系，I点为已知的控制点，P点为全站仪自由设站点； 为以P为坐标原点，以全站仪读盘零方向为 轴的局部坐标系； 为施工坐标系X轴与局部坐标系 轴的夹角。在P点架设仪器，对已知控制点I进行观测，可得到P点到I点之间的距离 和方向角 ，之后便可得到I点在 坐标系中的坐标，即

利用坐标转换原理，可得：

公式（2）中有四个未知数，观测两个已知控制点即可求出，若多于2个已知控制点，便出现了多余观测，此时可按间接平差原理，在[VTPV]=min的条件下求出未知数[1]。

利用边角后方交会的自由设站法确定设站点坐标时，需至少观测2个已知控制点，为了保证设站点的求取精度以及防止个别控制点被破坏，以及进行必要的测量精度检查，在基坑水平位移监测工作中应至少安置3个控制点。

2.2自由设站法测量监测点精度评定

通过自由设站得到设站点坐标后，即可进行测量。利用设站点测量即为普通的坐标测量，计算公式为：

此时监测点精度主要受测角和测距误差的影响，公式为：

但由于此时设站点是通过自由设站得到，自由设站所得站点坐标本身含有一定误差，此时监测点的精度计算公式为：

3案例

3.1项目概况

以某商业广场基坑监测作为实例，介绍边角后方交会的自由设站法在基坑监测中的应用。该基坑的长约116m，宽约102m，施工场地狭小，周围环境比较复杂。根据设计要求，该基坑水平位移按一级基坑标准进行监控。在基坑水平位移监测时选用徕卡TCA1201测量机器人作为测量仪器，仪器的标称精度为：测角精度为±1″，测距精度为±2+2ppm。

3.2自由设站法测量及精度评定

由于自由设站可以在任意位置架设仪器进行设站，因此，在测量过程中可以根据现场情况在靠近监测点的位置架设仪器，同时考虑已知控制点的分布因素，可以提高测量精度。

在该基坑监测过程中，选择位置合适、尽可能观测到所有监测点且不受施工影响的位置架设仪器，利用2个控制点确定设站点坐标，使用第三个控制点进行检查。设站点距最远控制点距离仅为72.293m，此时根据相关实验，采取必要的精度控制措施，设站点的平面精度完全可以控制在±1mm[2]。计算得到设站点坐标后即可进行基坑水平位移监测测量。

监测点距测站最远距离为32.082m，此时根据式（5）可得测量点精度m=±1.468mm；在实际应用中考虑到已知控制点网形、距离及交会角等的影响，取自由设站点精度为±1.5mm，则测量点精度m=±1.845mm。由于自由设站消除了定向时的视差以及对中误差，而且避免了基准点稳定性的问题，因此，利用自由设站可以满足基坑水平位移监测的要求。

4结束语

在基坑水平位移监测中，边角后方交会的自由设站法避免了控制点不通视、仪器设站不方便等因素的影响，减少了加密点、转站等工作；该方法工作原理简单，选取多个控制点通过严密的平差得到设站点坐标，保证了测量精度；该方法具有一定的推广应用价值，若将全站仪固定在自由设站点，还可以实现基坑水平位移监测的自动化作业。

参考文献

[1]张建坤，王金明，贾亮.自由设站法进行基坑监测的精度分析[J].测绘工程.2011，20（4）：74-76.

水位监测篇8

关键词：精密水准测量；高层建筑；垂直；监测

高层建筑沉降的精密水准测量涉及的专业知识和监测内容较多，其中观测基准网和观测点的布设，以及数据的分析至关重要，在整个测量中处于中心地位。

一、沉降观测基准网和观测点布设

观测基准网和观测点布设是精密水准测量的基础环节，会直接影响监测数据的准确性，因此施工时应引起高度的重视。

1.水准控制网的布设

建设单位应根据高层建筑的规模和实际环境，制定切实可行的测量方案，并在严格遵守布网规范标准的基础上，对水准控制网进行布设。实际布设过程中应重点把握以下几项内容：首先，如测量范围内建筑物较少，应将观测点和控制点布设成单一层次。否则应布设成两个层次，即扩展网（由观测点、工作基点、基准点组成）和控制网（由基准点组成），其中扩展网由观测点和其联测的控制点构成，控制网主要由控制点构成；其次，利用水准测量方法对其进行测量，测量精度应达到一等测量精度要求。另外，还应根据要求定期复测；再次，一般每个测区水准基点至少应控制在三个，不过当选择的点位稳定性较好，而且测区较小时水准基点数量可少于三个，不过如将基准点考虑在内仍不能少于三个。另外，埋设基准点的位置不能选择在滑坡、松软区域内，尤其应注意避开管道设施；最后，应根据点位地质的实际状况选择水准点标石。针对沉降观测通常可使用混凝土基本水准标石。另外，基准点可选择混凝土预制桩充当，一般规格为上底0.25×0.25，下低0.55×0.55，高度为0.7m。并在桩上设置一φ16mm的金属标志，而且埋深工作应在观测前一月完成。

2.观测点的布设

参考监测区设置的水准控制网，综合分析设计图纸和观测点埋设要求等内容确定观测点。另外，为了保证施测均沿相同的路线，应在观测点和控制点设置固定的观测路线，并在转点和架设仪器站点进行标记。

二、观测过程的实施

1.观测准备

观测之前施工单位应将观测所用的仪器送到专业部门检定，以确保各种仪器处在最佳的状态，进而确保监测数据准确，监测精度满足标准要求。

2.观测过程控制

首先，观测时应按照制定的观测方案进行，尤其当观测点和基准点稳定后应及时组织人员进行首次观测。另外，高层建筑通常存在多层或一层地下结构，因此观测应注意从基础开始；其次，首次观测获得的数据是今后观测对比的主要依据，因此应尽可能提高观测精度。一般利用DS05级精密水准仪和配套的精密铟钢水准尺进行观测。为保证首次观测结果的准确性，每个观测点应进行两次观测；最后，高层建筑每升高一层均应进行沉降观测，直到达到标高后埋设永久性观测点，要求首年每个季度均应进行观测，次年每半年进行一次观测，直到沉降达到稳定。

3.水准点稳定性分析

实际观测时水准点不可能稳定不变，因此为提高观测精度观测控制网需进行外业定期复测，并需同步分析沉降观测情况，最后通过对比分析选择稳定性较好的基准点。实际施工中水准点检验和分析包含两种情况。

（1）起始点不固定

针对起始点不固定的区域，应将各点第一次观测的数据当做最初高程，并利用间接观测平差原理采用节点方法，计算各水准高程闭合差矩阵V。计算公式1如下：

上式中的字母代表的含义如表1所示：

字母 H P p

含义 所有水准点高程列矩阵 所有水准点高程权矩阵 两个水准点间线路权矩阵

根据公式1可计算出不同观测点第一次的观测高程，为后期对每个观测点进行重复观测做参考。

（2）起始点固定

当起始点固定时，可单独平差每次的观测结果进而获得不同观测点的高程数据，并对其进行假设检验。然后依据统计量将F分布构造出来，并选取置信水平，通过查表获得F的置信区间。检验时如假设能够通过，则结束检验，否则需对变化值进行重复分组，直到假设接受为止。经过这样的处理，便可获得稳定性强的水准点。

总之，不管水准点起始点是否固定，每次观察时均需复核水准基点，将复核后的数据进行平差并将其和零周期数值进行对比，如果沉降量未超过2倍的测量中误差，可认为水准基点是稳定的。针对一般的工程而言，沉降观测时，如果每天的沉降小于0.01～0.04mm时则可认为建筑工程进入稳定阶段。

另外，水准基点观测结束后需对工作基点进行观测，将观测数据平差处理后，如满足标准允许范围，则将其当做位移起测点的初始值。如果基准点复核平差值和零周期值超过限差，则需认真检查测量数据检查是否有异常数据出现，同时检查基准点是否被破坏，如经过检查未发现异常则重新进行测量，平差后如仍出现超限现象，则需结合之前测量数据找出沉降均匀的点代替基准点进行测量，分析测量数据进行平差直到满足测量允许范围。

三、观测数据的分析和处理

1.收集整理观测资料

对每次的观测结果进行整理，如数据准确性满足标准要求后计算平差，以此获得不同观测点的高程值，进而计算出沉降量。观测点不同周期沉降量计算公式如下所示：（N、i分别表示观测点和观测周期），计算累计沉降量使用公式。

2.汇总观测统计表

汇总观测统计表需完成观测记录的整理、沉降量的计算、关系曲线的绘制以及沉降预测四项工作，其中整理观测记录时首先需检查外业手簿相关数据是否有无，精度是否满足观测目标要求；其次，对水准点之间的关系进行认真分析，确定稳定性较好的水准点，应将其当做基准对闭合差进行分配，以此计算观测点和水准点的高程。依据计算出的高程数据，便可求得该次观测时的沉降量以及累计沉降量，同时将荷载、日期等参数记录到相关的表格中。为了更加清晰的认识沉降量、荷载以及时间的关系，需绘制时间与荷载、沉降量关系图。另外，能够反映三者关系的曲线通常可绘制在同张图上，其中图中的上半部分可绘制荷载与时间的关系，下半部分可绘制时间与沉降量之间的关系。

结合高层建筑沉降量统计表以及绘制的时间与荷载、沉降量之间的关系图，能够预测高层建筑的沉降情况，进而为施工的进行提供参考。另外，在此基础上还可利用下列公式，计算出因沉降引起的建筑物倾斜情况。

其中，字母、为m、n两点的总沉降量，指m到n的距离。

四、总结

高层建筑不均匀沉降监测属于垂直位移监测的重要内容，在保证高层建筑质量发挥重要作用。为此，为保证监测结果准确性，提高监测精度，应采用精密水准测量方法进行测量，并严格按照监测规范标准实施。

参考文献：

[1] 王雷霆. 论精密水准测量在地面沉降监测中的应用[J]. 华北国土资源. 2013（02）

水位监测篇9

（西安工业大学，陕西 西安 710021）

【摘要】本文结合全站边角后方交会法和极坐标法，根据施工现场条件灵活、快速测定临时控制点坐标，再从临时控制点测定其它水平位移观测点。通过分析交会角、控制基点数目等影响自由设站点精度的因素，以此为基础确定水平观测点中误差，并结合实践工程进行验证，该方法能取得较好的水平位移监测精度，能达到及时反馈信息的目的。

关键词 全站仪边角后方交会法；极坐标法；交会角；精度分析；基坑水平位移监测

0　引言

基坑水平位移监测能及时了解基坑在开挖过程中的水平位移发展情况，为确保基坑开挖过程中的安全提供有效的预警。城市复杂环境中开挖深基坑，对基坑水平位移的监测精度一般要求较高。传统的基坑位移监测方法有视准线法、小角法、极坐标法、前方交会法、后方交会法等[1]。不论哪种方法工作的前提都是工作基点稳定或者工作基点位移能精密测量出来。在施工过程中，一般都要对施工现场进行围挡，施工场地狭小。施工机械、车辆、临时堆积的材料等往往阻碍视线，基坑开挖过程中对周围土体的影响也会造成工作基点的移动。传统单一的监测方法已不能很好适应目前基坑水平位移监测工作。结合全站仪边角后方交会法和极坐标法，根据施工现场条件灵活、快速测定临时控制点坐标，再从临时控制点测定其它点位，能够有效解决以上问题。

1　基于全站仪边角后方交会的基坑监测方法

1.1　全站仪边角后方交会法测量原理

如图1所示，全站仪边角后方交会法的原理是：在待定点P放置全站仪，测出待定点P到已知控制点之间的距离以及方向角，根据方向角观测值和边长观测值建立方向角、边长误差方程式，根据间接平差理[2]计算待定点坐标。

A、B为已知点，P为待定点。在P点安置全站仪，瞄准A、B方向，测出各自的方向值γ1、γ2，以及距离S1、S2，由已知条件可知，观测量n=4个，必要观测t=2个，多余观测r=2个，根据间接平差列出误差方程式：

为各观测边近似坐标方位角和近似边长，它们可由待定点的近似坐标以及已知点的坐标利用坐标反算公式求得，例如：

由误差传播定律可得P点中误差为,

全站仪的测距中误差，一般采用厂方给定的标准精度，

其中，a为固定误差（单位mm），b为比例误差（单位ppm，即10-6），S为边长（单位km）

依据文献[3]可知，对于一定的β角，当β1=β2，即P点在位于AB中垂线上或中垂线附近区域的精度要比其他区域高。在实际工程测量中测距Si多在1000m以内，并且各测边边长相差不会很悬殊，可见各测边的测距中误差msi之间差异很小。对精度估算而言，可以认为两条测边的精度近似相等，即：ms1=ms2。

以工程中使用宾得R-442N型全站仪为例，其测边精度为±(1+2ppm·S)mm，测角精度为±2″，AB=500m。全站仪自由设站点P位于AB垂直平分线区域时，β角从10°~150°之间P点精度变化情况如表1所示。

由表1的数据可得以下结论：

当已知点AB之间的距离一定时，自由设站点P宜在交会角β为100°附近区域时，P点精度最好。一般可根据施工现场具体情况，布设图形以交会角β位于90°~110°范围内。当β从90°~110°范围变化时，P点坐标中误差变化速率是均匀缓慢的。因此可根据测量精度要求灵活选择交会角β的大小（即边角后方交会自由设站点的位置）。

1.3　已知控制点数目对自由设站点位精度的影响

依据[4]可知，增加已知控制点的数目，设站点P的点位精度会相应提高：已知控制点分布在设站点异侧时，比分布在同侧的精度要高如图2、3所示；控制点数目增加到5个以上时，精度提高的幅度竟会减小。在实际工程中，不但要考虑精度能否达到方案要求，也要考虑到施工时间和成本，因此在实际测量中一般选择3~5个控制点是比较合适的。

2　工程实例

以西安某地下停车场施工为例，基坑南北向最大长度为55m，东西向最大宽度为43m，平均开挖深度为11.6m，采用深层搅拌桩加固，分块、分层开挖。该基坑开挖面积大，施工周期长，且周围交通量大、高层建筑物多，保证基坑围护结构以及周围建筑物安全就成了本工程施工的关键，因此，做好该基坑水平位移监测工作，及时了解基坑顶部水平位移的变化情况，对该工程有十分重要的意义。图4为基坑平面示意图。

根据现场勘查，监测方案结合全站仪自由设站法与极坐标法来监测基坑水平位移。该方法可以方便、快速测定临时控制点坐标，不需要仪器对中，节约作业时间。再从临时控制点测定其他水平观测点，可以大幅度提高实际测量工作的效率。

2.1　精度估算

该工程中使用宾得R-442N型全站仪，其测边精度为±(1+2ppm·S)mm，测角精度为+2″，对于自由设站点P，水平角观测2测回，平距观测1测回，经间接平差精度估算可得：P点坐标精度为mxp=myp=±0.72mm，PA边的方向中误差为：mapA=±2.2″。对于观测点精度，根据现场情况取Si=60m，（αpA+βi）=45°。将有关数据代入（13）预估出观测点坐标的精度：

对基坑变形观测的精度，一般情况下要求位移量的中误差小于其允许变形值的 1/10 ～ 1/20[6]。如本基坑围护墙顶水平位移按一级基坑 30mm 允许值进行监控，如取其 1/15 的位移量为允许中误差，则监测点的点位中误差应小于 2mm。因此该方法是可以满足工程要求的。如果在测量中增加测回数，监测点采用强制对中螺杆测量标志等措施，可进一步提高监测精度。

2.2　实测数据分析

依据《建筑变形测量规范》JGJ8—2007在基坑周围布设12个水平位移观测点，根据该工程的特点，测量频率在开挖过程中取1次/3天，表2为部分水平位移监测值成果表。

该工程取基坑变形控制标准为：累计变形值≦30mm，连续5天内变形大于1mm/d应预警。由表2中的实测数据可以看出基坑水平位移的一些规律：位于基坑角部的水平位移小于中间点的变形位移，处在阳角位置的观测点水平位移最大。水平观测点N3、N4为所有测点中水平位移最大的两监测点，但是这两点的实测值未超过预警值的范围，由此可知，该基坑在开过程中处于安全状态。

3　结语

全站仪边角后方交会法能有效的解决城市深基坑开挖过程中由于施工现场内空间狭小，施工车辆机械、临时材料堆放等阻碍通视以及基坑开挖过程中引起周围土体变形导致工作基点不稳定等影响观测精度的问题。同时根据施工现场情况选择合理的交会角、控制基点的数目，结合极坐标法能方便、快捷的对基坑水平位移情况进行监测，能达到深基坑施工过程中及时反馈变形信息的目的。

参考文献

［1］金建平,赵仲荣.自由设站法在深基坑水平位移监测中的应用与分析[J].勘察科学技.

［2］朱宝训,刘成龙,杨天宇.后方交会方法及其精度评定问题的研究[J].山东交通学院学报,2004,03:26-29.

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［4］杨雪峰,刘成龙,罗雁文.基于自由测站的基坑水平位移监测方法探讨[J].测绘科学,2011,05:153-154+192.

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水位监测篇10

[关键词]基坑监测；位移监测；沉降监测；水文监测

中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）29-0270-02

1 工程概况

本工程为污水站综合池，该工程基坑长度约94.20m，宽度约25.10～29.50m，本工程现状地标高相当于±0.00m，基坑地下室坑底标高为-5.35m，开挖深度为5.35m。

基坑围护采用悬臂式排桩支护，如坡面有地下水渗出时，坡面采用泄水孔方式泄水。基坑侧壁安全等级为二级。

2 基坑监测项目内容

由于基坑为二级基坑，按国家有关技术规范，为保障建筑工程安全施工，布设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动向。现场监测对于基坑的土方开挖和地下室施工是必不可少的重要环节。

施工检测内容有：坡顶水平位移、沉降监测；深层土地位移监测；已建构筑物沉降监测；水位监测。采用的监测仪器有NTS-302A全站仪、S3E-d水准仪、测斜仪和电测水位计。

3 基坑监测方法

3.1 控制点、监测点布置及布设要点

本次监测均采用相对坐标及相对高程，假设三个基准点采用闭合导线进行控制测量。

根据《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）、《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）的要求，在基坑坡顶埋设水平位移观测点7个，沉降观测点7个。

同时，在已建污水处理站上埋设4个沉降观测点，在已建化工仓库上埋设2个沉降观测点，在已建停车棚上埋设3个沉降观测点，共9个已建建物筑物沉降观测点。

坡顶水平位移、沉降观测点埋设利用冲击钻钻孔，再用沉降钉埋设冠梁或已建构筑物上需监测的处。

根据《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）的要求，在基坑坡顶埋设深层土移观测点7个测点，监测基坑开挖时对围护体系（深层土体）的影响。

根据水位观测的基本要求及现场情况，利用深层土体测斜管进行水位测量，布设7个水位观测点。

3.2 基坑监测方法

（1）坡顶水平位移监测：水平位移观测采用极坐标法进行观测计算坡顶水平位移，对各测点进行观测前，首先通过观测基准点核对工作站基点位置；然后再进行对各测点的观测。

（2）坡顶沉降监测：沉降监测采用水准仪，按照散点法进行观测。对各测点进行观测前，先通过基准点核对工作站基点位置，然后进行对各测点观测。在观测过程中，若有异常情况，均应及时增加观测次数。

（3）深层土移监测：基坑施工期间监测：对预埋测斜管，用国产CX―01A测斜仪监测土体的变形。观测时，可由管底开始向上提升测头至待测位置，或沿导槽全长每隔500mm（轮距）测读一次，测完后，将测头旋转180？再测一次。两次观测位置（深度）应一致，合起来作为一测回。

（4）水文监测：地下水位升降影响岩土稳定、施工降水对拟建工程和相邻工程有较大影响。水文监测采用电测水位计进行观测。

（5）监测周期：应提前进入现场布设基准点、工作基点、观测点、测斜管，并测量初值。为保证起始数据的准确性，高程及坐标均采用双观测，并测量三次取其平均值。

3.3 监测预警系统

通过监测，针对监测结果进行分析、处理，随时掌握边坡的工作状态，建立监测预警系统。遇有意外情况发生时能够及时预警，确保基坑支护体系的绝对安全。

监测工作由技术人员专职负责。一般情况下每两天测一次，如遇特殊情况，增加观测次数。

（4）水位监测

从场地周围7个监测孔（SW1～SW7）的水位变化可看出，水位变化速率及累计变化量均较小，均未达到预警值。

在基坑开挖过程中，采用排桩支护后未对基坑边坡及支护结构造成影响，地面沉降较小，没有超出预警值。围护结构水平位移值较小，位移变化量没有超出±4mm/d。

总体上说，整个基坑施工过程中，基坑开挖围护结构稳定，在本次监测时间范围内，测试数据反映准确，布设的监测点范围内地面沉降变化不大，无大的异常现象出现，施工过程和监测工作进展顺利。

参考文献