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7水平位移监测
7.1监测目的
通过观测基坑围护结构圈梁顶部水平位移监测点，分析观测数据，通过数据判别基坑支护结构的安全状态，保证施工安全。
7.2精度等级
本次工程的监测对象为乙级建筑，根据《建筑变形测量规程》JGJ/T8-2007规定，本次水平监测精度等级为二级。《建筑变形测量规程》中建筑变形测量的级别、精度指标及其适用范围见表13。
表13 建筑变形测量的级别、精度指标及其适用范围
沉降观测 位移观测 变形测
变形观测点的量级别 观测点测
站高差中点位中误差误差（mm） （mm） 二级
±0.5
±3.0
适用范围
地基基础设计为甲、乙级建筑的变形测量；场地滑坡测量；重要管线的变形测量；地下工程施工及运营中变形测量；大型市政桥梁变形测量等。
7.3水平位移监测方法设计
7.3.1水平位移监方法一
图14 轴线法施测方案图
水平监测点与沉降监测点共用同一点，测量标志相同。
基准点：基准点设置在基坑外80m外的稳定基础上，基坑施工对其基本无影响，定期联测这六个基准点，以确定其稳定性。
工作基点：工作基点布置在基准点与水平位移监测点的轴线上。定期联测基
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准点与工作基点，以保证其稳定性。
观测路线：本方案采用轴线法，轴线法示意图如图14所示。沿基坑的直线边建立一条轴线，在直线边上布设水平位移监测点，将轴线利用全站仪投射到水平位移监测点旁边，测量水平位移监测点到所设轴线的距离。几次测量的差值即为监测点的水平位移量。
图15 轴线法示意图
误差分析：所量取的偏距的精度其估算公式：
22m?m对中?m照准1?m照准2?m折光 （19） d
222 式中： md：偏距精度；m对中 ：仪器对中误差；
m照准1 ：轴线照准误差；m折光：大气折光影响。
则位移量精度的估算公式为：
m?d?2md??2(m对中2?m照准1?m照准2?m折光） （20） 上式（19）中
m对中222的取值分两种情况：1、安置仪器若采用光学对中，当仪
m对中??1mm器经过严格检验和校正后，则对中精度可达到中，则
m对中?0。2、若进行强制对
。
假设基准点与位移点的距离为D，与目标点的距离为D?，望远镜的放大倍
m照准2??60???Dv????。由于目标点一般为固定的标志，轴
率为v，则读数照准误差
线照准误差可视为零。大气折光影响离D的不同而变化。 7.3.2水平位移监测网方法二
m折光具有系统性，对各观测点的影响随距
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水平位移监测点与沉降监测点共用同一点。
基准点：基准点设置在基坑外80m外的稳定基础上，基坑施工对其基本无影响，定期联测这四个基准点，以确定其稳定性。
图16 极坐标法施测方案图
观测方法：本方案采用极坐标法，极坐标法示意图如图16所示。已知基准点AB,通过观测水平角α和β，即可求出各水平位移监测点坐标，通过比较不同时期横纵坐标的变化量，即可求出支护结构水平位移的方向。
图17 极坐标法示意图
误差分析：为保证观测精度满足设计要求，对极坐标法观测做如下精度估计：
Mp?ms??2D?m?? ?2 （21）
方向水平位移中误差计算公式：
m?Xp?2?MD2?cos2??A?B????sin2??A?B????D2?m?2/?2 （22） m?Yp?2?MD2?sin2??A?B????cos2??A?B????D2?m?2/?2? （23）
其中：Mp??.5mm??mm－监测点点位中误差，单位毫米
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m?－测距中误差，单位毫米
D－测距边平距，单位毫米
ms－水平角观测中误差，单位秒
?－常数 ?＝206265，单位秒
估算公式：以测距精度±（2mm＋2pm），采用极坐标观测方式，当测距边平距在小于160米且水平角观测中误差不大于1.8″时，计算得监测点点位中误差Mp??.5mm??mm，即待测监测点之点位中误差即能够达到设计精度之要求。
7.4监测方法选择
我们从精度和现场监测难度两方面对以上两种监测方法进行分析，根据本工程实际情况设计最优监测方案，进行围护结构水平位移监测。
（1）精度估算
由公式（20）可知：轴线法md主要受m对中、
m照准1、m照准2、 m折光的共
同影响。全站仪强制对中，则m仪器?0.1mm。观测环境相同，则m折光?0。我们将公式（20）简化为：
m照准2??60???Dv????
（24）
式中：基准点与位移点的距离为D，与目标点的距离为D?，望远镜的放大倍率为v。
全站仪照准监测点，用小钢尺量取轴线到监测点距离。得到距离d1?4.5mm，
?d2????mm，则水平位移量?d????mm。望远镜放大倍率为30x。轴线到监测点的距离D?15.345m，计算可得：m?d?0.3mm。
设基准点A、B两点连线为x轴，设定坐标A?1,0?，B?16.360,0?。观测数据β：?BAP1 =62°13′58″，?BAP2 = 62°13′34″，D：SAB= 15.360m，分别计算出?xP1，yP1?=（10.05623463，-17.20052168），?x2P，2Py（10.05828749，?=
-17.199556568），计算可得水平位移量?d= 2.3mm，根据极坐标法点位中误差公式（21），方向水平位移中误差计算公式（22）、（23）。计算得mp= 1.51mm。
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表14 水平位移量及精度对比表
监测方法 轴线法 极坐标法
水平位移量?d（mm）
2.5 2.26
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中误差（mm）
0.3 1.51
由表可知，轴线法观测精度高于极坐标法，两种方法m?3mm，均满足本次工程的精度要求。 （2）现场监测难度
轴线法：轴线法外业观测操作过程简单，内业计算量也不大。但是要保证监测点位于基准点之间所连轴线上，观测路线容易受到现场施工的环境的影响。在本次工程中基坑边A－B、C－D、E－F、G－H并不位于同一条直线上，需要加设6个工作基点。工作基点之间还需联测，检核其稳定性。
极坐标法：极坐标法外业监测过程比较复杂，内业计算量大。但是极坐标法不易受到现场施工情况的影响。本次工程视线开阔，在基准点能观测到所有监测点。
（3）最优监测方案
由精度和现场检测难度分析，我们可以发现两种方法各有优劣。根据图2，可以知道本次工程基坑围护结构的平面布置。根据现场情况，在本次工程中我们将两种方法互补结合起来使用。我们对A－H,D－E边上的监测点采用轴线法观测，对B－G、C－F、A－C、E－H边上的监测点采用极坐标法观测。最优监测方案图如图6.4.3所示。
图18 最优监测方案图
7.5 基准点稳定性分析
平面水平位移监测基准点稳定性分析也采用跟沉降监测相同的方法。通过重复观测，计算误差，来检验基准点的稳定。