周璇

【摘 要】針對在變形監(jiān)測工作中具有重要作用和意義的控制網(wǎng)，在介紹變形監(jiān)測技術(shù)及其一般要求的基礎(chǔ)上，提出監(jiān)測控制網(wǎng)建立的要求和方法，并對精度進(jìn)行深入分析，以此為實(shí)際監(jiān)測工作提供可靠的理論依據(jù)，保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。

【關(guān)鍵詞】變形監(jiān)測；控制網(wǎng)；控制網(wǎng)建立；控制網(wǎng)精度

【中圖分類號】TU198.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）01-0132-02

1 變形監(jiān)測技術(shù)與一般要求

1.1 技術(shù)概述

對于變形監(jiān)測技術(shù)，其主要包含以下4種：其一，常規(guī)大地測量；其二，特殊變形測量；其三；攝影測量；其四，GPS技術(shù)。其中，常規(guī)大地測量主要指借助常規(guī)測量設(shè)備對點(diǎn)變形值進(jìn)行測定，具有以下優(yōu)勢特點(diǎn)：第一，可提供變形體所處變形狀態(tài)信息；第二，能滿足所有監(jiān)測精度要求，且適應(yīng)環(huán)境的能力很強(qiáng)；第三，能提供絕對變形方面的信息。然而，該方法的外業(yè)工作量相對較大，且布點(diǎn)直接受地形地勢影響，自動化監(jiān)測難度很大。對于特殊測量方法，主要包括傾斜測量、應(yīng)變測量和準(zhǔn)直測量3種，不僅過程簡單，能對變形體內(nèi)部發(fā)生的變形進(jìn)行監(jiān)測，而且還能為自動化監(jiān)測創(chuàng)造良好條件，但也存在僅可以提供相對或局部變形信息等缺點(diǎn)。

1.2 一般要求

對于變形監(jiān)測項(xiàng)目，涉及如下內(nèi)容：壩面變形觀測、大壩結(jié)構(gòu)內(nèi)部變形觀測、壩面裂縫和接縫觀測、面板整體變形觀測、岸坡位移情況觀測。在變形監(jiān)測中使用的水準(zhǔn)高程與平面坐標(biāo)都必須和項(xiàng)目實(shí)施過程中所用坐標(biāo)系統(tǒng)完全一致，并且在條件允許的情況下還要和國家網(wǎng)相聯(lián)系。

（1）在變形觀測時，應(yīng)符合以下規(guī)定要求：對表面的豎向與水平位移進(jìn)行觀測，兩者應(yīng)使用同一個觀測點(diǎn)；對于深層觀測，需要盡可能實(shí)現(xiàn)結(jié)合布置；不同的觀測任務(wù)要配合執(zhí)行。

（2）在保持穩(wěn)定的范圍內(nèi)進(jìn)行基點(diǎn)布置；觀測點(diǎn)必須和壩體等牢固結(jié)合，采用穩(wěn)定的保護(hù)措施，同時要按照國家現(xiàn)行法律進(jìn)行保護(hù)。

（3）對于變形觀測過程中的正負(fù)號，應(yīng)滿足以下規(guī)定要求：第一，當(dāng)水平位移方向?yàn)橄掠螘r，取正，方向?yàn)樽蟀稌r，取正，相反則取負(fù)；第二，當(dāng)豎向位移方向?yàn)橄掠螘r，取正，方向?yàn)樯嫌螘r，取負(fù)；第三，對于裂縫及接縫：當(dāng)張開時，取正，當(dāng)閉合時，取負(fù)；沉陷的正負(fù)號要求與第二相同；當(dāng)滑移方向?yàn)槠孪聲r，取正，當(dāng)方向?yàn)樽蟀稌r，取正，相反則取負(fù)。

2 監(jiān)測網(wǎng)構(gòu)建

2.1 構(gòu)建平面控制網(wǎng)

2.1.1 掌握控制測量目標(biāo)并廣泛收集資料

掌握測區(qū)所在地理位置，并確定其形狀大小、未來發(fā)展方向、測量成果用于實(shí)際時精度需要達(dá)到的要求、任務(wù)時間要求、實(shí)際生產(chǎn)對控制點(diǎn)提出的具體要求。專業(yè)測繪人員要對相關(guān)資料進(jìn)行收集。比如在設(shè)計過程中需要使用地形圖等控制成果，需要到達(dá)測區(qū)現(xiàn)場進(jìn)行踏勘，以了解相關(guān)標(biāo)志實(shí)際保存狀況，為方案的制定與實(shí)施創(chuàng)造良好條件。

2.1.2 布網(wǎng)方案的確定

以控制成果實(shí)際使用要求為依據(jù)，結(jié)合現(xiàn)有資料、儀器設(shè)備、專業(yè)人員配置情況，制定合理可行的方案。比如，是選擇加密方式還是選擇布設(shè)獨(dú)立網(wǎng)的方式；選用三角測量方式還是三邊測量方式；采用一次全面布設(shè)方式還是分區(qū)分期進(jìn)行布設(shè)的方式；采用3°帶投影還是1.5°帶投影。對于圖上設(shè)計，要在合適的地形圖上實(shí)施，先對已知點(diǎn)和已知網(wǎng)進(jìn)行展繪，再以布網(wǎng)方案為依據(jù)，在圖上進(jìn)行通視條件判斷，要求由不同點(diǎn)構(gòu)成的圖形可以滿足精度要求，具體的布設(shè)位置也要符合使用要求。在圖上完成選點(diǎn)以后，應(yīng)到實(shí)地進(jìn)行確認(rèn)，確定是否合理可行。為提高控制網(wǎng)精度，防止返工，要根據(jù)估算控制網(wǎng)，對元素精度進(jìn)行準(zhǔn)確推算。

2.1.3 技術(shù)設(shè)計的編制

進(jìn)行技術(shù)設(shè)計文件編制的主要目的是確定測量工作的具體實(shí)施計劃，在規(guī)劃、技術(shù)、組織等方面給出詳細(xì)說明，此時要充分注意以下4個要點(diǎn)。第一，對設(shè)計主要目的、任務(wù)、項(xiàng)目所在地理位置、地區(qū)地形地貌及具有的特征等進(jìn)行概括。第二，具體設(shè)計方案和其詳細(xì)說明的控制網(wǎng)密度、等級與圖形，確定適宜的起算數(shù)據(jù)，在圖上進(jìn)行的控制網(wǎng)設(shè)計和精度要求。第三，確定作業(yè)基本原則、具體方法和基本要求，明確標(biāo)志及保管方面的要求，做好測角與測邊，加強(qiáng)現(xiàn)場記錄工作。第四，編制包含工程量、施工進(jìn)度、物資等在內(nèi)的圖表。

2.1.4 造標(biāo)埋石

明確控制點(diǎn)具體位置后，應(yīng)立即開始造標(biāo)埋石，將所設(shè)標(biāo)石作為每個點(diǎn)對應(yīng)的標(biāo)志，將覘標(biāo)視作觀測過程中的照準(zhǔn)目標(biāo)，所有類型的觀測成果及坐標(biāo)，均應(yīng)歸算至標(biāo)石的中心。

2.2 高程控制網(wǎng)

對于高程控制網(wǎng)，要滿足以下一般要求：首先，針對首級控制網(wǎng)，應(yīng)設(shè)置閉合環(huán)線，將加密網(wǎng)按閉合環(huán)、附合路線及結(jié)合網(wǎng)進(jìn)行布設(shè)，在有特殊要求時，按水準(zhǔn)支線進(jìn)行布設(shè)。其次，高程控制網(wǎng)的具體布設(shè)范圍需要和平面控制網(wǎng)良好適應(yīng)。再次，高程系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一性目標(biāo)，而地方的高程系需要盡量歸至國家高程基準(zhǔn)。最后，對于布設(shè)的等級，要以城市規(guī)模、未來規(guī)劃及水準(zhǔn)路線長度為依據(jù)進(jìn)行確定。

2.3 構(gòu)建高程控制網(wǎng)

第一步，充分考慮設(shè)計單位提出的差異沉降量具體要求，確定相對沉降量進(jìn)行觀測過程中的中誤差，再確定適宜的觀測等級。若差異沉降量對應(yīng)的容許值，則其中誤差應(yīng)確定為10%，點(diǎn)間差異為高差的差，高差即為高程差，所有觀測點(diǎn)的中誤差均為5%。在確定了適宜的觀測等級以后，開始選點(diǎn)與布網(wǎng)，制定詳細(xì)的方案，準(zhǔn)備好觀測用具。

第二步，高程基準(zhǔn)點(diǎn)要確定在保持穩(wěn)定的范圍內(nèi)，尤其是起算點(diǎn)，務(wù)必設(shè)于基巖基礎(chǔ)，以此保證其穩(wěn)定性與可靠性，消除基準(zhǔn)點(diǎn)可能造成的影響，以及時發(fā)現(xiàn)并準(zhǔn)確測定觀測點(diǎn)發(fā)生的垂直位移。

2.4 觀測過程

外業(yè)觀測的邊角聯(lián)測需要使用全站儀完成，所有觀測儀器都要進(jìn)行強(qiáng)制對中，同時嚴(yán)格按照相關(guān)具體規(guī)范要求來進(jìn)行。以某混凝土壩水電站平面控制網(wǎng)為例，采用徠卡TM30全站儀進(jìn)行邊角聯(lián)測，其觀測限差見表1、表2。

其中測距時，還要對干濕溫度及氣壓進(jìn)行準(zhǔn)確測定。各測回斜距需實(shí)施有效改正。

高程控制網(wǎng)的水準(zhǔn)測量時，需嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范要求執(zhí)行。以某混凝土壩水電站高精度高程控制網(wǎng)為例，水準(zhǔn)測量采用數(shù)字水準(zhǔn)儀徠卡DNA03及配套的條碼銦鋼尺，對一、二等水準(zhǔn)觀測的限差見表3。

對于數(shù)字水準(zhǔn)儀，同一標(biāo)尺兩次讀數(shù)差不設(shè)限差，兩次讀數(shù)所測高差的差執(zhí)行基輔分劃所測高差之差的限差。

規(guī)范的觀測過程是最基本也是最重要的質(zhì)量控制手段，也是保證觀測精度的前提。觀測過程中必須嚴(yán)格控制。

3 穩(wěn)定性分析

為了進(jìn)行監(jiān)測網(wǎng)穩(wěn)定性分析，首先將平面網(wǎng)及高程水準(zhǔn)網(wǎng)分別以它們的首期平差后的初值進(jìn)行擬穩(wěn)平差。

先將所有網(wǎng)點(diǎn)都作為擬穩(wěn)點(diǎn)，根據(jù)平差計算結(jié)果計算本期觀測與首次觀測初始值的坐標(biāo)差，進(jìn)而計算各點(diǎn)的水平位移值，然后對位移值進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

單點(diǎn)t檢驗(yàn)時顯著水平取a=1%，如果多余觀測均較多，它們的自由度取它們的極限值。

由于選不同擬穩(wěn)點(diǎn)進(jìn)行擬穩(wěn)平差的結(jié)果是不同的，因此在進(jìn)行擬穩(wěn)點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗(yàn)時遵循原則：每次只將檢驗(yàn)值絕對值超過限值最大的一個點(diǎn)從擬穩(wěn)點(diǎn)中剔除，然后重新進(jìn)行擬穩(wěn)平差，再將檢驗(yàn)值最大的一個點(diǎn)從擬穩(wěn)點(diǎn)中剔除，以此類推。

4 結(jié)語

（1）施測時，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)技術(shù)規(guī)范，電子設(shè)備也應(yīng)如此，無論是記錄還是計算，都要在現(xiàn)場進(jìn)行復(fù)核，保證結(jié)果準(zhǔn)確無誤，并使網(wǎng)形布置科學(xué)合理，切實(shí)可行。

（2）對于驗(yàn)前與驗(yàn)后的中誤差，均應(yīng)嚴(yán)格按照三角網(wǎng)進(jìn)行設(shè)置。在平差過程中，需要使用至少2個軟件實(shí)施，保證平差比較結(jié)果準(zhǔn)確性。

（3）首次測量建議使用測距儀與經(jīng)緯儀并加密觀測，第二次測量建議使用全站儀。由平差結(jié)果可以看出，經(jīng)緯儀具有較高的測角精度，甚至高于全站儀，但在測距方面略遜于全站儀。在野外測量中，應(yīng)確保氣象條件穩(wěn)定，如果在首次測量過程中氣象條件產(chǎn)生很大的變化，則會使最終的測量結(jié)果超限。

（4）經(jīng)復(fù)測可知，控制網(wǎng)的網(wǎng)形十分堅固，且點(diǎn)位保持穩(wěn)定，能為后續(xù)次級網(wǎng)構(gòu)建及變形監(jiān)測工作奠定良好的基礎(chǔ)。

參 考 文 獻(xiàn)

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[3]劉子厚，吳子劍.某市地鐵沉降監(jiān)測二等水準(zhǔn)控制網(wǎng)數(shù)據(jù)處理與精度分析[J].黑龍江科技信息，2013（34）：224.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]