复杂基坑工程测量精度控制技术研究

引言

近年来，我国城镇化进程加快，高层建筑、地下空间工程不断涌现，复杂基坑工程数量激增。此类工程往往面临开挖深度深、地质条件复杂、周边建筑物密集等问题，测量工作作为工程施工的 “眼睛”，其精度直接关系到基坑支护结构安全、土方开挖精度及后续主体结构施工质量。然而，复杂环境下的温度变化、振动干扰、仪器误差等因素，易导致测量精度下降，引发工程风险。因此，深入研究复杂基坑工程测量精度控制技术，对保障工程安全、提高施工效率具有重要现实意义。

一、复杂基坑工程测量精度影响因素分析

复杂基坑工程测量精度受多方面因素影响，需系统梳理以针对性制定控制措施，这是后续精度控制技术研究的基础。从环境因素来看，复杂基坑多位于城市中心区域，周边交通繁忙导致的振动会干扰测量仪器正常工作，尤其在使用全站仪进行角度测量时，振动可能使仪器视准轴发生微小偏移，造成角度测量误差。同时，昼夜温差变化会引起测量仪器部件热胀冷缩，如全站仪的基座、望远镜等，改变仪器原有几何关系，影响测量精度。此外，基坑开挖过程中产生的扬尘、降水作业导致的空气湿度变化，也会对光学测量仪器的观测清晰度产生影响，降低观测数据准确性。工程自身因素对测量精度的影响也较为显著。复杂基坑开挖深度大，随着开挖深度增加，基坑周边土体应力重新分布，易引发基坑围护结构变形、坑底隆起等问题，导致已布设的控制点发生位移，使后续测量失去可靠基准。同时，基坑工程施工工序复杂，土方开挖、支护结构施工等交叉作业频繁，施工机械的运行可能碰撞测量控制点或测量仪器，破坏测量设施，影响测量工作连续性与精度。若基坑周边存在既有建筑物、地下管线，其沉降或变形也会间接影响基坑测量环境，增加测量精度控制难度。

二、复杂基坑工程测量精度控制关键技术

（一）控制网优化布设技术

控制网是复杂基坑工程测量的基准，其布设合理性与稳定性直接决定后续测量精度。在平面控制网布设方面，采用分级布网方式，首级控制网根据基坑工程规模与周边环境，选择 GNSS（全球导航卫星系统）测量技术建立，点位选择在基坑周边稳定区域，避开施工干扰区与沉降变形区，确保控制点长期稳定。首级控制网精度按二等 GNSS 网要求执行，相邻点间基线向量中误差不大于 10mm 。次级控制网采用全站仪边角测量方式布设，将首级控制点与基坑周边施工区域连接，为施工测量提供直接基准，次级控制网相邻点间距离中误差不大于 15mm ，角度中误差不大于 8^′′ ″。

（二）施工过程动态监测技术

复杂基坑施工过程中，需对基坑围护结构变形、坑底隆起、周边建筑物沉降等进行动态监测，实时掌握工程变形情况，为测量精度控制与施工安全预警提供依据。在监测设备选择上，采用自动化监测与人工监测相结合的方式。自动化监测系统主要包括 GNSS 自动化监测站、静力水准自动化监测系统、测斜仪等。GNSS 自动化监测站布设在基坑围护结构顶部及周边重要建筑物上，采样间隔设置为 15 分钟，实时获取监测点平面位移数据，数据通过无线传输至监测中心，实现位移数据的实时分析与预警。静力水准自动化监测系统用于监测基坑周边建筑物及地面沉降，该系统通过连通管原理，利用高精度传感器测量各监测点与基准点间的高程差，测量精度可达 ±0.1mm ，能够准确捕捉微小沉降变形。

（三）数据处理误差修正技术

测量数据处理过程中的误差修正，是提升复杂基坑工程测量精度的重要环节。针对测量过程中可能存在的系统误差与偶然误差，采用多种数据处理方法进行修正。在全站仪测量数据处理中，首先对观测数据进行气象改正，根据测量时的温度、气压数据，修正大气折光对测距的影响，改正公式为： D=D0+ΔDt+ΔDp （其中 D 为改正后距离，D0 为观测距离， Δ Dt为温度改正数， ΔDp 为气压改正数）。其次，进行仪器常数改正，根据仪器校准报告中的测距常数与加常数，对观测距离进行修正，消除仪器系统性误差。在水准测量数据处理中，采用严密平差方法对水准路线进行平差计算，考虑水准路线长度、测站数等因素，合理分配测量误差，提高高程成果精度。同时，对水准测量数据中的粗差进行识别与剔除，采用拉依达准则（3σ 准则），若某一观测值的残差绝对值大于 3 倍标准差，则判定该观测值为粗差，予以剔除后重新进行平差计算。对于 GNSS 测量数据，采用 GAMIT/GLOBK 软件进行数据处理，通过基线解算、网平差等步骤，提高平面控制网精度。

三、复杂基坑工程测量精度控制技术应用验证

（一）工程测量精度控制方案制定

根据该基坑工程特点，应用前文提出的测量精度控制技术制定方案。平面控制网采用 “GNSS 首级网 + 全站仪次级网” 分级布设，首级 GNSS 控制网布设 6 个控制点，均位于基坑周边稳定的道路人行道下方，避开施工振动区；次级控制网布设 12 个控制点，分布在基坑围护结构顶部，便于施工测量。高程控制网与平面控制网一体化布设，首级按二等水准精度测量，次级按三等水准精度加密。施工监测方面，布设 20 个 GNSS 自动化监测站、15 个静力水准监测点、8 组测斜仪。GNSS 监测站主要监测围护结构顶部平面位移，静力水准监测点监测周边建筑物沉降，测斜仪监测围护结构侧向位移。

（二）应用效果分析

该基坑工程施工周期为 18 个月，在施工过程中严格按照制定的测量精度控制方案执行，定期对控制网进行复测，实时开展施工监测与数据处理。从控制网复测结果来看，首级 GNSS 控制网相邻复测周期内控制点最大位移量为 3mm ，小于规范允许的 5mm ，次级控制网控制点最大位移量为 4mm ，满足施工测量精度要求，表明控制网优化布设技术有效保障了测量基准的稳定性。施工监测数据显示，在基坑开挖至最大深度时，围护结构最大水平位移为 22mm ，周边建筑物最大沉降量为 15mm，变形速率均控制在 3mm/d 以内，未超过预警值，且测量数据与人工复测数据对比误差均小于 2mm ，验证了施工过程动态监测技术与数据处理误差修正技术的准确性。

结束语

本文围绕复杂基坑工程测量精度控制技术展开研究，通过分析影响测量精度的环境、设备、人为、工程自身四类因素，提出了控制网优化布设、施工过程动态监测、数据处理误差修正相结合的综合控制技术，并通过实际工程应用验证了技术的有效性。研究结果表明，该技术可有效降低各类因素对测量精度的影响，将测量误差控制在规范允许范围内，为复杂基坑工程施工安全与质量提供可靠保障。

参考文献：

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