0引言
随着经济发展，我国城市可开发空间日趋紧张。很多开发项目占地面积小，对地下室及基础要求越来越高。项目基础基坑多为超20米垂直支护的深基坑。因为施工周期长，对周边环境，基坑自身支护结构和周边重要构建筑物，尤其是对周边轨道交通和重要桥梁的安全影响大。所以基坑支护结构及周边环境的变形监测尤为重要。准确的监测数据能直观的反应出支护结构及周边环境的变化程度，及时发现安全隐患并进行妥善处理，为深基坑施工提供正确的指导。
三维激光扫描技术采用非接触主动测量方式直接获取高精度三维数据，且不受光线和照明的限制。克服了传统测绘技术的局限性。实时、全方位、高精度、高密度获取海量实体点云数据。通过专业软件进行点云拼接、滤波处理等得到基坑自身支护结构和周边重要构建筑物高精度三维数据模型。通过多期数据成果的比对，来分析监测目标物的变化情况和规律。更详细准确的反映监测目标物的变化细节，更全面准确的反映监测物的安全健康状况。
1 三维激光扫描技术
三维激光扫描技术是具备实时、全方位、高精度、高密度获取海量实体点云数据的方法，通过专业软件进行点云拼接、滤波处理等得到观测对象的三维模型，得到任意断面的剖面图形和任一区域表面数据，通过多期数据的叠加建模，可用来分析基坑施工不同时期支护结构及周边环境的的变化规律，定位形变最大值的位置，分析变形趋势和变化量。具有数据真实可靠、实时处理和全信息数字化等优点。三维技术在多个类似项目使用后表明，三维激光扫描方法可以快速、实时地获取监测目标物的动态数据，掌握目标物的变化规律，指导基坑信息化安全施工，有效的提高了工作效率，可及时发现安全隐患并进行妥善处理，为深基坑施工提供正确的指导。
2变形监测项设计及三维激光扫描技术的介入
根据基坑支护设计文件要求和基坑结构及周边环境，在基坑施工过程中，施工单位和第三方监测单位同时对基坑进行变形监测。设计监测项5项，桩顶水平位移、桩顶垂直位移、桩体水平位移（测斜）、地表沉降和周边构建筑物监测。根据基坑大小及形状，布设多个监测断面。各监测项监测点尽量位于同一断面内，保证各监测项的数据的可比性，以便进行相互验证。
（1）水平位移：采用极坐标法，施测选用高精度全站仪。利用基坑四周监测点进行相互验证，尽量减小误差，保证数据稳定性。
（2）垂直位移：地表沉降和桩顶沉降监测采用闭合水准路线实施。施测选用高精度数字电子水准仪配以铟瓦条码尺。在观测过程中采用同一仪器和设备，观测人员相对固定，按照相同的水准观测路线与观测方法，施测一条闭合的水准路线，确保观测误差降到最低。
（3）深层水平位移：桩体水平位移（测斜）采用测斜仪进行观测，自上而下按0.5m等距离量测，自动存储记录，正倒向180°两次读数。测斜仪的分辨率大于0.01mm/m，精度为±0.1 mm，电缆长度大于最深的测斜孔深度。量测围护桩在不同深度处的水平位移变化。
（4）周边构建筑物监测：采用垂直位移监测和水平位移监测方法相结合，根据不同目标物的自身结构特点和变形趋势，分别布设变形监测点和应用适合的监测方法。
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三维激光扫描技术的介入，弥补了传统测量技术在监测中局限于监测点单点变形来判断监测目标物整体变形的限制。利用三维激光扫描仪在不同时间段扫描监测目标物，将两次或多次获取的点云数据经过数据预处理后，建立高精度的三维数字模型，同时将各时段的三维模型在统一坐标系统中叠加，就可以得到整个目标物的变形值。通过相关软件可以自动生成任意断面和区域的变形曲线图或变形趋势图。
利用三维激光扫描技术得到的监测数据可以和常规手段得到的监测数据进行对比和互补。有效提高监测数据的精度和准确性。通过不同方式的扫描数据可以完成桩顶水平位移、桩顶垂直位移、桩体水平位移（测斜）、地表沉降和周边构建筑物等监测项目监测工作。
3多种手段监测数据分析
在基坑开挖过程中，基坑东部揭露砂卵石层较厚，发现该层与勘察报告中描述的差别较大，卵石粒径最大可达到150mm，此粒径含量约为20%。造成该层锚杆施工困难，施工工期延长。又因该层锚杆注浆量大且注浆效果不好。锚杆拉力达不到设计拉力值。受各种客观因素影响，基坑东部三个断面各监测项数据变化较大。由于开挖前期，第三方监测单位对该侧基坑安全风险评估时预判到开挖过程中风险较大，且距基坑6米处即为城市轨道交通轨道桥。所以在监测开始时就引入了三维激光扫描技术，对基坑和周边重要构建筑物进行了三维数据采集及建模。在开挖过程中按监测数据变化情况进行了及时的三维数据采集，通过多期数据的叠加计算和与常规方法进行的监测数据的对比。全面准确的得到基坑及周边构建筑物的变形趋势和变形量。
通过三维数据和各项监测数据比对分析可以看出，监测数据随基坑各工序施工而有所变化，在加固施工后有明显的变化收敛趋势。三维模型计算的变形趋势和变形值也得到了常规手段所得到的监测数据的验证。满足相关规范对变形监测的精度要求。
对基坑周边城市轨道交通轨道桥的监测过程中，三维激光扫描技术弥补了常规手段只能监测桥墩点变化量情况，通过计算才能得到桥墩和桥梁整体倾斜变形情况的不足。全面细致准确的反映了轨道桥每个细节的变形趋势和变化量。而且数据采集速度快，受外界环境影响小，非接触式的工作模式非常适合在施工现场环境差，客观条件不好的情况下进行测量。
4结论
4.1变形监测在深基坑施工过程中，有着重要的作用，是验证基坑支护体系对基坑自身及周边环境保护程度的重要手段；
4.2合理的布设各监测项的监测点位，正确的进行各监测项数据的比对分析，能对监测数据的准确性和客观性提供有利的保障；
4.3准确的监测数据对基坑施工有着重要的指导意义，是设计和施工各项参数调整的有力支持条件。
4.4根据监测结果的对比，结合深基坑现场施工情况，三维激光扫描技术能满足监测的相关工作，利用三维激光扫描技术得到的监测数据可以和常规手段得到的监测数据进行对比和互补，有效提高监测数据的精度和准确性。
参考文献：
[1]《工程测量规范》GB50026-2007.
[2]《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-20129.
[3]《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009.
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作者简介：张旺，1979年出生，男，辽宁新民人，学士学位，辽宁工程技术大学2002年毕业，测绘工程专业，高级工程师，辽宁有色大连勘察院测绘公司经理。
论文作者:张旺
论文发表刊物:《中国建筑知识仓库》2019年01期
论文发表时间:2019/6/18
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