Leica TS30在深基坑位移监测中的应用

魏善明，王文祥，张 民，张双德

(1. 山东省地矿工程勘察院，山东 济南 250014； 2. 海克斯康测量系统(上海)技术中心，上海 201203)

一、引 言

随着城市化进程的高速推进，城市里高层及超高层建筑逐年递增，对空间利用率的要求越来越高。城市的地上发展空间越来越小，从而导致了大量的地下深基坑的开挖现象发生。考虑到现有基坑支护设计方法及地质条件，支护方案并不能完全保障基坑工程的绝对安全。因此，监测基坑施工的安全是十分必要的。合理利用观测时所采集的变形数据，分析和把握变形体的变形特征和规律，从而对其变形趋势作出预测，即为变形监测的目的。

二、工程概况

拟建山东省千佛山医院保健综合楼项目位于济南市历下区经十路南，山师东路西侧，山东省千佛山医院院内。总建筑面积约78 181.41 m2，基坑北侧为经十路，基础外边线距经十路人行道约15.0 m，开挖深度20.80～22.30 m；基坑东侧中部有2层配电室一栋，配电室外墙距地下室基础外边线最近约2.8 m，开挖深度13.20～21.40 m；基坑西侧开挖深度13.20～20.60 m，基坑南侧基础外边线距既有建筑物约15.0 m，局部位置基础外边线距病房楼外墙约13.7 m，开挖深度13.20 m。根据周边环境和基坑支护工程设计施工说明，基坑侧壁安全等级均为一级，基坑支护为临时性结构。

1. 仪器使用

考虑到该一级基坑所挖深度较深及周边环境较复杂，采用Leica TS30 (0.5″级)进行位移观测，它是徕卡全站仪的第四代超高精度产品，改进的Pinpoint EDM测距技术测距精度达到0.6 mm+1×10-6D(依据ISO 17123-4), 仪器驱动采用的是压电陶瓷驱动技术，这种技术可将电能直接转换为机械动能，驱动速度可达180°/s，并且为0.5″测角精度和1 mm自动定位精度提供基础，如图1所示。

2. 位移监测布点

基坑位移监测是在岩土开挖施工及建成运行过程中，用科学仪器、设备和手段对支护结构的位移的动态变化、监测的岩土变位等各种行为表现，及时捕捉大量岩土信息。根据《建筑变形测量规程》(JGJ 8—2007)中控制网布设原则，拟布设3个工作基点，工作基点应分别布置在基坑四阴角旁，且距离基坑一定的距离。工作基点均采用长30 cm、直径14 mm的钢钎嵌入地面，并采用砖混结构围护，编号分别为GJ1、GJ2、GJ3，组成平面控制网。根据现场实际情况，本基坑支护结构顶部位移观测点共布置29个水平位移点，编号分别为J1，J2，…，J29。如图2所示。

图1 千佛山医院基坑位移监测工作中的Leica TS30

图2 千佛山医院位移监测点布置图

3. 位移监测方法

用全站仪采用极坐标法，利用全圆观测法求得各观测点的位置，根据场地情况，建立独立坐标系(各观测点在此坐标系下的坐标值应能直观地反映基坑各侧向面的位移情况)，求得各观测点在本坐标系下的坐标值，计算各观测时段各观测点的位移量，在各基准点上分别设站，测得各观测点的角度和边长，每测站各观测2个测回。

监测过程中，根据监测数据分析变形趋势可适当调整监测频次。变形趋于稳定时每周监测一次，达到稳定后每两周监测一次。变形速率异常或雨季恶劣天气等应加大监测频率。基坑回填前应定期进行监测，至基坑回填完毕。

三、观测数据处理及分析

位移观测数据处理成果主要包括观测成果数据表和变形时间曲线图。本项目采用“建筑沉降分析系统ST5.5”软件计算分析，绘制位移过程线，输出成果资料。

位移观测数据分析是根据变形观测数据处理成果来判断建(构) 筑物是否处于安全稳定的状态。一般当实际变形值达到最大允许变形值的80%时，需向相关单位发出预警；当达到最大变形允许值时，应发出报警，首次报警后，若观测点以较大的速率继续下沉变形，视情况继续加大监测频率。经过对此基坑进行29期位移观测数据的处理，得到如图3所示的基坑观测时间—沉降曲线图。

图3 水平位移观测时间—位移曲线图

四、结束语

利用Leica TS30对山东省济南市千佛山医院保健综合楼位移观测实施和数据处理分析，事实表明应用此仪器进行深基坑位移测量具有精度高、效率高等优点。基坑东南侧的J13、J14监测点向基坑内侧位移比较明显，累计值分别达到了32 mm、28 mm，超过了预警值(25 mm)，并向施工方及时地发出了预警通知，采取加固处理措施或及时进行回填，成功地避免了事故的发生。

(本专栏由徕卡测量系统和本刊编辑部共同主办)

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