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        邊角后方交會(huì)在水平位移監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

        2015-08-18 01:58:02廣西水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院廣西柳州545000
        江西建材 2015年4期
        關(guān)鍵詞:邊角基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)站

        ■蘭 亭■廣西水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院,廣西 柳州 545000

        近年來(lái),隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市化進(jìn)程的加快,大型的公共建筑和高層建筑越來(lái)越多,深基坑和高邊坡的施工活動(dòng)日漸增多,深基坑和高邊坡一旦失穩(wěn),會(huì)危及其周圍建(構(gòu))筑物和人民生命財(cái)產(chǎn)的安全,其安全性逐步引起人們的重視;在施工過(guò)程中雖然已引入第三方監(jiān)測(cè)機(jī)制,但作為施工單位,為對(duì)自己的工程質(zhì)量和施工安全及其施工進(jìn)程進(jìn)行有效控制,也有必要對(duì)基坑和高邊坡進(jìn)行動(dòng)態(tài)的監(jiān) ,做到信息化、科學(xué)化地施工。一般城市基坑和高邊坡施工場(chǎng)地比較 雜,空間狹窄,基準(zhǔn)點(diǎn)和觀測(cè)墩很難布設(shè),周邊圍護(hù)和建筑物給監(jiān)測(cè)造成極大影響,一般采用的視準(zhǔn)線法、小角度法、極坐標(biāo)法都難以施測(cè)。

        采用邊角后方交會(huì)法自由設(shè)站進(jìn)行水平位移監(jiān)測(cè),站點(diǎn)設(shè)置靈活,網(wǎng)形多變,給基準(zhǔn)點(diǎn)留下很大的布設(shè)空間,對(duì)于干擾較大的施工工程能大幅提高變形監(jiān)測(cè)的作業(yè)效率?,F(xiàn)今施工單位使用的多為2″級(jí)全站儀,在不增加儀器購(gòu)買資金的投入,能否利用現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行有效的監(jiān)控,在此做一些探討。

        1 邊角后方交會(huì)點(diǎn)位誤差分析

        依據(jù)文獻(xiàn)【1】得知,不考慮基準(zhǔn)點(diǎn)誤差的情況下,邊角后方交會(huì)測(cè)站點(diǎn)K的點(diǎn)位精度公式為:

        其中SAB為兩基準(zhǔn)點(diǎn)邊長(zhǎng),Sa、Sb為兩觀測(cè)邊長(zhǎng),r為觀測(cè)交會(huì)角,A、B為兩觀測(cè)邊Sb、Sa對(duì)應(yīng)角,ma、mb為測(cè)距中誤差,mr為測(cè)角中誤差,ρ=206265。

        從公式(1)可以看出邊角后方交會(huì)點(diǎn)的點(diǎn)位精度不僅與測(cè)距、測(cè)角誤差有關(guān),還與交會(huì)的圖形有關(guān)。

        雙測(cè)站極坐標(biāo)觀測(cè)法測(cè)站點(diǎn)到監(jiān)測(cè)點(diǎn)的誤差公式為:

        其中S1、S2為測(cè)站到監(jiān)測(cè)點(diǎn)的距離,ms1、ms2為測(cè)距中誤差,mα1、mα2為測(cè)角中誤差。

        一般情況下,測(cè)站到測(cè)點(diǎn)的距離距離較近,測(cè)距誤差主要由儀器測(cè)距固定誤差引起,測(cè)角誤差在同等觀測(cè)精度下可認(rèn)為一致,故令ms1=ms2,mα1=mα2,上式可化為

        以徠卡TS06全站儀為例,其標(biāo)稱方向誤差2″,測(cè)距誤差1.5mm+2ppm,設(shè)基準(zhǔn)邊長(zhǎng) SAB=200m,Sa=Sb=200m,S1=100m,A=B=r=60°,水平角觀測(cè) 6 個(gè)測(cè)回,則 mr=mα1=mα2=2.5″,帶入上式得出監(jiān)測(cè)點(diǎn)中誤差:Mp=4.0mm,達(dá)到《建筑變形測(cè)量規(guī)范》(JGJ8-2007)二級(jí)監(jiān)測(cè)規(guī)定的點(diǎn)位中誤差限差±4.2mm的要求。

        如果埋設(shè)的基準(zhǔn)點(diǎn)是牢固穩(wěn)定的,可以認(rèn)為其對(duì)相鄰兩期觀測(cè)的影響是相同的,可以在計(jì)算兩期位移變化量中互相抵消。由上式可知,在不考慮基準(zhǔn)點(diǎn)誤差的情況下,監(jiān)測(cè)點(diǎn)的誤差由測(cè)站交會(huì)誤差和測(cè)站觀測(cè)目標(biāo)誤差構(gòu)成。由于選擇自由設(shè)站,測(cè)站到監(jiān)測(cè)點(diǎn)的距離可控制到較小的范圍,方向觀測(cè)誤差對(duì)點(diǎn)位坐標(biāo)的影響可達(dá)到最小化,在使用同一臺(tái)儀器監(jiān)測(cè)的情況下,測(cè)距的系統(tǒng)誤差可以得到進(jìn)一步的減弱。

        2 監(jiān)測(cè)實(shí)例

        賓陽(yáng)縣太守中學(xué)滑坡位置在教學(xué)樓西北側(cè)后山,屬低山丘陵地貌,為泥質(zhì)滑坡,海拔高程為200m,原始自然坡度20~35°,四周植被較發(fā)育,主要為雜草、松樹(shù)、桉樹(shù)。滑坡范圍約180×40米,上下高差約20米,該防治工程采用“削坡減載+截水溝+漿砌石擋墻及排水溝+漿砌塊石格構(gòu)+種植草皮”等防治方案對(duì)該邊坡進(jìn)行綜合治理,在坡高10處設(shè)置2米寬的馬道,均按1∶1的坡度分二級(jí)削坡;為了保證滑坡在治理后運(yùn)行過(guò)程中的安全,評(píng)價(jià)工程施工質(zhì)量,采用全站儀對(duì)治理后的邊坡進(jìn)行連續(xù)13個(gè)周期的監(jiān)測(cè),準(zhǔn)確測(cè)定形變監(jiān)測(cè)點(diǎn)的相對(duì)位移值,經(jīng)合理的數(shù)據(jù)處理提供形變監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變化數(shù)據(jù),以分析其變形與趨勢(shì),評(píng)估治理工程運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性與危險(xiǎn)性,為設(shè)計(jì)單位和政府有關(guān)部門制定決策提供服務(wù)。

        2.1 基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)

        在教學(xué)樓后墻角選擇3個(gè)穩(wěn)定牢固的水泥地面,用沖擊電鉆打孔,充填環(huán)氧樹(shù)脂,埋入預(yù)制的不銹鋼螺桿,用水平氣泡進(jìn)行校正,使螺桿處于垂直狀態(tài)直至環(huán)氧樹(shù)脂固結(jié),編號(hào)為J1~J3。

        2.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)

        按照設(shè)計(jì)圖紙布設(shè)的點(diǎn)位,在坡腳擋土墻頂埋設(shè)2個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),馬道上埋設(shè)3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),用沖擊電鉆打孔,充填環(huán)氧樹(shù)脂,埋入預(yù)制的不銹鋼螺桿,用水平氣泡校正,使螺桿處于垂直狀態(tài),待膠水完全固結(jié)后才進(jìn)行觀測(cè)。

        2.3 觀測(cè)設(shè)備及觀測(cè)方法

        測(cè)站到基準(zhǔn)點(diǎn)的最大觀測(cè)邊長(zhǎng)為170m,到監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最大觀測(cè)邊長(zhǎng)為110m,結(jié)合現(xiàn)有的儀器設(shè)備,水平位移監(jiān)測(cè)以徠卡TS06全站儀(儀器標(biāo)稱精度:2″、1.5mm+2ppm)進(jìn)行觀測(cè),儀器經(jīng)測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站檢定合格后投入使用。監(jiān)測(cè)頻率為30d/次,前后觀測(cè)1個(gè)水文年共13個(gè)周期。

        在通視良好、便于觀測(cè)的地方,以三點(diǎn)后方交回法設(shè)置2個(gè)臨時(shí)工作基點(diǎn)K1、K2,采用雙測(cè)站極坐標(biāo)法對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)。水平角以方向觀測(cè)法觀測(cè)6個(gè)測(cè)回,基準(zhǔn)點(diǎn)與監(jiān)測(cè)點(diǎn)同組觀測(cè),在觀測(cè)水平角的同時(shí)觀測(cè)邊長(zhǎng)和垂直角并記錄在儀器內(nèi)存中,觀測(cè)前儀器輸入實(shí)測(cè)的大氣溫度及大氣氣壓等參數(shù)?;鶞?zhǔn)點(diǎn)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)均采用徠卡對(duì)中基座進(jìn)行強(qiáng)制對(duì)中,并對(duì)基座、棱鏡進(jìn)行編號(hào),使各周期觀測(cè)中每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)都對(duì)應(yīng)同一編號(hào)的基座棱鏡組,以減弱對(duì)中誤差及基座棱鏡的機(jī)械加工誤差,觀測(cè)略圖如下。

        對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)采集到的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),首先進(jìn)行粗差探測(cè)檢驗(yàn),確認(rèn)合格后用計(jì)算機(jī)平差軟件進(jìn)行嚴(yán)密平差,計(jì)算各監(jiān)測(cè)點(diǎn)每期坐標(biāo)值及點(diǎn)位中誤差,各期點(diǎn)位誤差見(jiàn)下表。

        監(jiān)測(cè)點(diǎn)位誤差統(tǒng)計(jì)表 單位:毫米觀測(cè)周期K1 K2 D01 D02 D03 D04 D05點(diǎn)位中誤差點(diǎn)位中誤差點(diǎn)位中誤差點(diǎn)位中誤差點(diǎn)位中誤差點(diǎn)位中誤差點(diǎn)位中誤差1 0.6 0.4 0.5 1.2 1.2 0.8 1.3 2 0.5 0.3 0.5 1.4 1.4 0.8 1.4 3 1.1 0.7 1.0 2.8 2.8 1.8 2.9 4 0.8 0.6 0.8 1.4 1.4 1.0 1.5 5 1.5 1.1 1.5 2.8 2.8 1.9 2.9 6 2.0 1.4 1.9 3.7 3.7 2.5 3.8 7 1.6 1.1 1.5 2.9 2.9 2.0 3.0 8 1.1 0.8 1.0 2.0 2.0 1.3 2.0 9 1.8 1.2 1.7 3.2 3.2 2.2 3.3 10 1.6 1.1 1.5 2.9 2.9 2.0 3.0 11 1.8 1.3 1.7 3.3 3.3 2.2 3.4 12 1.4 1.0 1.4 2.6 2.6 1.8 2.7 13 2.0 1.4 1.9 3.7 3.6 2.5 3.8

        從表格中統(tǒng)計(jì),測(cè)站K1、K2最小點(diǎn)位誤差為0.3mm,最大點(diǎn)位誤差為2.0mm,監(jiān)測(cè)點(diǎn)最小點(diǎn)位誤差為0.5mm,最大點(diǎn)位誤差為3.8mm,符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)測(cè)量規(guī)范要求。

        經(jīng)過(guò)一年的觀測(cè),各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)變化量均在測(cè)量誤差的控制范圍之內(nèi),而且根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)得出的變化趨勢(shì)很微弱,可以認(rèn)為在監(jiān)測(cè)期間邊坡是穩(wěn)定不變的。

        3 結(jié)束語(yǔ)

        (1)采用全站儀邊角后方交會(huì)法設(shè)立測(cè)站方便靈活,擺脫了傳統(tǒng)需要固定測(cè)站的測(cè)量方式,可滿足高精度的水平位移監(jiān)測(cè)要求;其作業(yè)效率高,能有效地避開(kāi)視線障礙物,基準(zhǔn)點(diǎn)布置靈活,節(jié)省埋石造墩費(fèi)用,降低監(jiān)測(cè)成本,達(dá)到監(jiān)測(cè)目的,是一種方便快捷、準(zhǔn)確可靠地方法。

        (2)在測(cè)站監(jiān)測(cè)過(guò)程中,使用同一臺(tái)儀器、同一觀測(cè)人員和觀測(cè)線路,測(cè)距偏差較小且穩(wěn)定,觀測(cè)邊長(zhǎng)不宜大于200m,采用相同的觀測(cè)圖形,相同的數(shù)據(jù)處理方法,測(cè)站適當(dāng)接近監(jiān)測(cè)點(diǎn),各個(gè)觀測(cè)目標(biāo)宜采用同一個(gè)強(qiáng)制對(duì)中裝置,削弱對(duì)中誤差。

        (3)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)應(yīng)采用雙測(cè)站極坐標(biāo)觀測(cè)法,有利于提高觀測(cè)精度,杜絕粗差,保證監(jiān)測(cè)成果的可靠性。

        [1]李全信.邊角后方交會(huì)精度分析及布設(shè)方案選擇.測(cè)繪工程,2000(9).

        [2]李全信.關(guān)于邊角后方交會(huì)中邊角測(cè)量精度的匹配問(wèn)題.測(cè)繪科技通信,1996(3).

        [3]伊?xí)詵|,李保平.變形監(jiān)測(cè)技術(shù)及應(yīng)用.黃河水利出版社,2007.

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