一种基坑围护结构深层水平位移监测系统及其监测方法技术领域
本发明属于建筑工程施工安全监测技术领域，尤其属于基坑工程施工
监测技术领域，特别涉及一种基坑围护结构深层水平位移的监测系统及其
监测方法。
背景技术
随着城市建设的高速发展，地下空间的开发力度也越来越大，深基坑
工程在数量、深度、平面尺寸以及使用领域等方面都得到高速的发展。并
且由于城市中各类建筑密集程度逐渐加大，相邻环境、地下管线、地面交
通对基坑开挖及施工后产生的位移变形和不利影响控制越来越严。在深基
坑开挖的施工过程中，只有对基坑的土体和相邻构筑物进行全面监测，才
能对基坑工程的安全性和对周围环境的影响程度有全面的掌握，在出现异
常情况时及时报警，并采取必要的工程应急措施，以确保基坑工程及周围
环境的安全和稳定。
目前国内各大城市正在大规模进行轨道交通建设，轨道交通建设中深
基坑的安全监测工作是保证生产安全零事故率的重中之重。在轨道交通深
基坑开挖中，围护结构深层水平位移监测是保证基坑安全最重要的监测项
目，而监测该项目的监测元件(测斜管)难免会因施工而遭到破坏，一旦
破坏，便无法继续监测。重新在围护结构内钻孔埋设，会消耗更多的人力
物力、提高成本、影响工期，且在此期间增加现场施工安全隐患。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种适合于深基坑工程围护结构深
层水平位移监测元件(测斜管)被破坏而无法及时采取有效措施，缺少围
护结构位移监测措施时的补救监测方法及其监测系统。
本发明方法采用高精度测量仪器和各测点等精度测量原理，利用仪器
自身精测模式周期性测量基准点至围护结构垂直方向上各监测点的水平距
离，同时定期复核校准监测基准控制点，通过计算围护结构上各监测点相
对于基准点的变化情况得出围护结构变形情况。
本发明通过以下技术方案实现：
本发明提供了一种基坑围护结构深层水平位移监测系统。
包括用于精确测量距离的全站仪，其特征在于：所述系统还包括基准
点、监测点；
基准点，用于定位监测基准，包括设置于与各监测点通视位置的监测
基准控制点C和设置于基坑基础稳定可靠区域的比较控制点A和B；全站仪
设置于监测基准控制点C上；
监测点，用于监测基坑围护结构面变形，包括设置于基坑围护结构面、
由上至下埋设的多个反射装置。
进一步相邻反射装置之间间距为0.5m至1.0m，各反射装置保持在同
一铅垂线上。
所述反射装置是固定于基坑围护结构表面的反射片。
本发明还提供了一种基坑围护结构深层水平位移监测方法，施工前做
好各项施工准备，包括准备施工需要的材料：反射装置、植筋胶、水泥、
砂、强制对中盘等，监测包括以下步骤：
监测点设置，确定监测基坑围护结构面，由上至下埋设监测点反射装
置，相邻反射装置之间间距为0.5m至1.0m，各反射装置保持在同一铅垂线
上；
基准点设置，选择与各监测点通视位置设置监测基准控制点C，选择
基坑基础稳定可靠区域设置比较控制点A和B，比较控制点A和B与控制点
C保持通视；
基准点测量，进行平面控制网测量，测量得到比较控制点A和B、基
准控制点C三点之间的相对位置关系；
监测点测量，通过基准控制点C安置全站仪监测，观测该点与各反射
装置的距离，每一段距离测四测回，由上至下依次为S1、S2、S3……Sn，
取各个距离S1、S2、S3……Sn的四测回数的平均值作为各个距离的初始值，
以后每次测量时取四测回距离的平均数S1’、S2’、S3’……Sn’作为观测值，
累计水平位移＝初始值-本次观测值，“-”值表示往坑外位移，“+”值表示
往坑内位移。
所述基准控制点C设置于基坑围护结构相对面与各反射装置可通视位
置。
本发明方法及其系统适合于深基坑工程围护结构深层水平位移监测元
件(测斜管)被破坏而无法及时采取有效措施，缺少围护结构位移监测措
施时的补救监测。本发明方法及其系统在全站仪测量过程中，全站仪至各
反射片间的水平距离S可视为等精度测量，在计算各测点累计位移时各个
观测值误差不产生累计，保证了围护结构深层水平位移监测的精度。采用
本发明方法及其系统能很方便地对基坑异常部位增加临时监测。在基坑支
撑轴力监测部位轴力值异常时，可随时增加单个或多个测点来监测围护结
构变形情况，省去了重新在围护结构内钻孔埋设测斜管的复杂步骤。
附图说明
图1是本发明系统平面布置示意图；
图2是本发明系统垂直面布置示意图；
图3是本发明方法流程示意图。
图中。1是基坑，2是反射装置，3是测斜装置，4是基坑基础，A、B
是比较控制点，C是基准控制点。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，实施例只用于对本发明进
行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人
员根据本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整也属于本发明保护的
范围。
结合图1至图3。
如图1和图2所示，基坑围护结构水平位移监测系统。
包括用于精确测量距离的全站仪，所述系统还包括基准点、监测点；
基准点，用于定位监测基准，包括设置于与各监测点通视位置的监测
基准控制点C和设置于基坑基础4稳定可靠区域的比较控制点A和B；全站
仪设置于监测基准控制点C上；
监测点，用于监测基坑1围护结构面变形，包括设置于基坑1围护结
构面、由上至下埋设的多个反射装置2。
相邻反射装置2之间间距为0.5m至1.0m，各反射装置2保持在同一
铅垂线上。
本例反射装置2是固定于基坑1围护结构表面的反射片。
如图3所示，监测方法包括：
施工前做好施工准备，包括准备施工需要的材料：如反射装置、植筋
胶、水泥、砂、强制对中盘等；
监测包括以下步骤：
监测点设置，确定监测基坑1围护结构面，由上至下埋设监测点反射
装置2，相邻反射装置2之间间距为0.5m至1.0m，各反射装置2保持在同
一铅垂线上；
基准点设置，选择与各监测点通视位置设置监测基准控制点C，选择
基坑基础4稳定可靠区域设置比较控制点A和B，比较控制点A和B与控制
点C保持通视；
基准点测量，进行平面控制网测量，测量得到比较控制点A和B、基
准控制点C三点之间的相对位置关系；
监测点测量，通过基准控制点C安置全站仪监测，观测该点与各反射
装置2的距离，每一段距离测四测回，由上至下依次为S1、S2、S3……Sn，
取各个距离S1、S2、S3……Sn的四测回数的平均值作为各个距离的初始值，
以后每次测量时取四测回距离的平均数S1’、S2’、S3’……Sn’作为观测值，
累计水平位移＝初始值-本次观测值，“-”值表示往坑外位移，“+”值表示
往坑内位移。
基准控制点C应设置于基坑1围护结构相对面与各反射装置2可通视
位置。
监测过程严格按照《工程测量规范》中一等测距的主要技术要求执行，
见表1。
表1测距的主要技术要求
等级
仪器精度等级
每边测回数
一测回读数较差(mm)
单程各测回较差(mm)
一等
1mm级仪器
4
1
1.5
二等
2mm级仪器
3
3
4
注：测回是指照准目标一次，读数2～4次的过程。
在监测过程中，发现异常数据应立即检查监测控制点是否发生位移。
因监测控制点发生的位移，必须先修正监测观测值再计算围护结构上各个
监测点位移量。
全站仪及其配套监测设备如下表2
监测质量控制要点
在进行监测基准网观测时宜在阴天无风的天气下进行，受条件限制必
须在晴天作业，应对仪器进行打伞遮光。
测量前必须将仪器架设于强制对中墩后置于现场阴凉通风30min以
上，使仪器内部温度与外界环境温度一致。
测量所用仪器设备必须合格且在检定有效期以内；测量时需设置好仪
器内部参数、测量模式、棱镜常数等。
监测点应在基坑开挖后有工作面的情况下及时埋设，并在24h内取得
初始值。
监测点埋设之前，应将相应位置围护结构上的泥土清理干净，埋设监
测点必须牢固。
监测工作应固定观测人员和仪器，采用相同的观测方法和观测路线，
在基本相同的情况下施测；
监测期间应定期对基准点进行联测以检验其稳定性；在整个施工期内，
采取有效保护措施，确保其在整个施工期间正常使用。
在测点周围设置明显的标志并进行编号，注意保护测点，严防施工时
破坏；并在每次观测前检查测点是否松动；确认测点状态良好时方可进行
测量。
观测数据应认真计算整理、仔细校核，发现问题应进行重读，并检查
仪器、仪表安装是否正确，测点是否松动，当确定无误后再进行测试，并
和上次观测数据同时记录下来。
本发明方法及其装置应用于深圳地铁某号线共计46个围护结构测斜
管被破坏后围护结构深层水平位移的监测工作。由于采用了本工法对围护
结构深层水平位移变化进行监测，对现场基坑开挖施工和支撑架设起到了
明显的指导作用，有效保障了基坑及周边环境的安全，节约了成本和时间，
观测成果能反应位移变化情况，成果可靠，满足地铁监测规范及相关标准
要求。
本发明方法及其装置应用于成都地铁某号线共计有15个围护结构测
斜管被破坏后的监测工作，对基坑开挖施工和支撑架设起到了明显的指导
作用，有效保障了基坑和周边环境的安全，节约了成本和时间，观测成果
能够反应位移变化情况，成果可靠，满足地铁监测规范及相关标准要求。