閆繼朋

（上海港灣工程質(zhì)量檢測有限公司，上海 201315）

0 引言

廣州市某軌道交通工程車輛段內(nèi)擬建一維修運(yùn)轉(zhuǎn)樓，該運(yùn)轉(zhuǎn)樓需下挖基坑作地下結(jié)構(gòu)，為滿足基坑變形監(jiān)測的需要，按照相關(guān)文件及規(guī)范要求，采用精密導(dǎo)線方法建立平面監(jiān)測控制網(wǎng)。根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)樓的基坑及變形監(jiān)測點(diǎn)位置，合理布設(shè)工作基點(diǎn)，與基準(zhǔn)點(diǎn)共同布設(shè)成附合網(wǎng)形式。該項(xiàng)目基于廣州2000 坐標(biāo)系建立基坑水平位移監(jiān)測控制網(wǎng)（點(diǎn)），起始并附合于現(xiàn)有甲供控制網(wǎng)點(diǎn)上。本文就導(dǎo)線測量法在此項(xiàng)目水平位移監(jiān)測控制網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 技術(shù)要求

本文主要探究該車輛段維修運(yùn)轉(zhuǎn)樓基坑的水平位移控制監(jiān)測網(wǎng)的建立與精度估算。該基坑監(jiān)測網(wǎng)的建立采用導(dǎo)線網(wǎng)，根據(jù)《工程測量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50025-2020）[1]、《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50497-2019）等規(guī)范的要求，并參考《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范實(shí)施手冊》[3]相關(guān)內(nèi)容，采用三等水平位移控制監(jiān)測網(wǎng)進(jìn)行布設(shè)，主要技術(shù)要求如表1 所示。

表1 控制網(wǎng)的技術(shù)要求

2 精密導(dǎo)線網(wǎng)布設(shè)方法與選點(diǎn)要求

2.1 精密導(dǎo)線網(wǎng)的布設(shè)方法

進(jìn)行測量前，首先對精密導(dǎo)線控制點(diǎn)進(jìn)行了交樁、現(xiàn)場勘查等工作，可使用的有4 個甲供精密導(dǎo)線控制點(diǎn)（A、B、C、D），保存完好。為了確保精密導(dǎo)線網(wǎng)具有較高的質(zhì)量和精度，滿足現(xiàn)場變形監(jiān)測的要求，需要盡量減少因現(xiàn)場測量等主客觀原因產(chǎn)生的誤差影響。

目前精密導(dǎo)線控制網(wǎng)主要有兩種，單導(dǎo)線與雙導(dǎo)線網(wǎng)[4]。單導(dǎo)線具有節(jié)省成本、測設(shè)便捷、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)；其缺點(diǎn)是不利于提高精度、易被破壞等。雙導(dǎo)線具有可用控制點(diǎn)較多、網(wǎng)形穩(wěn)固、精度高、易于保存等優(yōu)點(diǎn)。因此，在條件允許的情況下，建議使用雙導(dǎo)線布設(shè)。

由于該項(xiàng)目甲供控制點(diǎn)位于車輛段兩端，其基坑范圍較小，故選用單導(dǎo)線+附合導(dǎo)線形式進(jìn)行布設(shè)。為方便基坑變形監(jiān)測點(diǎn)觀測，擬布設(shè)3 個水平位移工作基點(diǎn)（JZ1、JZ2、JZ3）。工作基點(diǎn)采用制作成強(qiáng)制對中墩，分別位于基坑三個角上，相互之間可以通視，做好保護(hù)措施，并定期進(jìn)行校核。

2.2 精密導(dǎo)線網(wǎng)的選點(diǎn)要求

一般先搜集和了解有關(guān)資料，采用野外踏勘并結(jié)合圖上設(shè)計(jì)的方法，在規(guī)范要求的范圍內(nèi)，確定導(dǎo)線點(diǎn)實(shí)際位置，并應(yīng)盡量滿足以下要求：

（1）相鄰點(diǎn)之間應(yīng)該通視良好，視野開闊，無大氣折光影響等；

（2）測站點(diǎn)及視線范圍內(nèi)沒有散熱體影響或障礙物通過，否則重新布設(shè)導(dǎo)線點(diǎn)或在測線方向清除障礙物，并保證測線距離地面一定高度，或遠(yuǎn)離障礙物一定距離；

（3）相鄰導(dǎo)線點(diǎn)的高度角應(yīng)小于30°；

（4）導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)可以長期保存，并且便于觀測使用。

此次導(dǎo)線點(diǎn)可以采用建筑物頂部、地面位置布設(shè)，與基坑工作基點(diǎn)形成附合導(dǎo)線，以滿足基坑監(jiān)測需要。

3 外業(yè)數(shù)據(jù)的處理

3.1 精密導(dǎo)線外業(yè)觀測

現(xiàn)場通過多測回測角測站采集程序app 連接Leica TS30 全站儀，進(jìn)行控制網(wǎng)點(diǎn)外業(yè)數(shù)據(jù)采集。觀測前，全站儀設(shè)置成自動照準(zhǔn)觀測模式，并預(yù)先將有關(guān)環(huán)境參數(shù)、限差輸入儀器中。觀測中查看有無視線遮擋，每一測站有無觀測數(shù)據(jù)超限，并進(jìn)行相應(yīng)重測；觀察全站儀工作是否正常，準(zhǔn)確記錄數(shù)據(jù)，完成后及時將數(shù)據(jù)導(dǎo)入存儲卡。外業(yè)觀測完成后，需對外業(yè)成果進(jìn)行不低于10%的抽檢，以檢核外業(yè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

此次精密導(dǎo)線網(wǎng)觀測，以D-C 為導(dǎo)線起始邊，依次觀測C、JM1、JZ1、JZ3、JZ2、JM3、JM4、JM5、B 九個導(dǎo)線點(diǎn)，測到B-A 形成附合導(dǎo)線。維修運(yùn)轉(zhuǎn)樓基坑精密導(dǎo)線路線如圖1 所示。

圖1 維修運(yùn)轉(zhuǎn)樓基坑精密導(dǎo)線路線

3.2 外業(yè)數(shù)據(jù)的初步處理

外業(yè)完成后，采集的數(shù)據(jù)不能直接使用，需要進(jìn)行溫度、氣壓、儀器加乘常數(shù)等的改正。杜全維等[5]認(rèn)為外業(yè)數(shù)據(jù)是遠(yuǎn)離中央子午線的測區(qū)或是設(shè)計(jì)抵償投影面與實(shí)際高程面相差較大的地方，需要進(jìn)行“兩化改正”。故為滿足相關(guān)測量規(guī)范的精度要求，需要做出必要的改正措施。

3.2.1 邊長改正

（1）氣象改正。根據(jù)廠家說明書中的方法進(jìn)行改正或直接將現(xiàn)場測得的氣象數(shù)據(jù)輸入儀器中自動改正。

3.2.2 高程歸化改正和高斯投影改正

高程歸化改正和高斯投影改正后的測距邊需要滿足以下規(guī)定：

（1）將測得的距離歸化到測區(qū)平均高程面，測距邊長度D 的公式為：

（2）歸化到高斯投影面上的測距邊長度Dz按下式計(jì)算：

3.3 數(shù)據(jù)平差處理

實(shí)際工程中，應(yīng)使用嚴(yán)密平差法對精密導(dǎo)線控制網(wǎng)進(jìn)行平差計(jì)算。平差后，應(yīng)進(jìn)行精度評定，內(nèi)容包括平差后單位權(quán)中誤差、最弱邊的邊長、最弱相鄰點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差及方向角度誤差等。目前常用的平差軟件有清華山維、南方平差易、科傻等。平差系統(tǒng)軟件可以一定程度上避免人工計(jì)算錯誤，且能較全面地評定平差后網(wǎng)中各元素的精度。在外業(yè)操作及數(shù)據(jù)記錄無誤的情況下，此工程采用鐵四院開發(fā)的工程測量平差數(shù)據(jù)處理軟件V4.2.3，對導(dǎo)線測量數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)密平差計(jì)算。

3.3.1 精密導(dǎo)線方位閉合差與測角中誤差的計(jì)算

3.3.2 導(dǎo)線平差處理

精密導(dǎo)線網(wǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)上述各項(xiàng)改正后，使用鐵四院開發(fā)的平差軟件進(jìn)行嚴(yán)密平差，平差成果需包含方位角中誤差、點(diǎn)位中誤差、邊長中誤差和最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差等內(nèi)容。附合導(dǎo)線方位閉合差應(yīng)≤±5"為測站數(shù))。

3.3.3 精度分析

（1）水平角測量

此次任務(wù)包含一條附合導(dǎo)線，共測水平方向28個。左右角在每個測站各進(jìn)行2 測回觀測，左右角平均值最大較差為2.7"（JM3-JM4-JM5)。將兩個方向的左右角平均值較差結(jié)果進(jìn)行匯總，求得測角中誤差：

（2）邊長測量

此任務(wù)所實(shí)測的導(dǎo)線邊長共有16 條，各測回之間的邊長互差均小于4mm；往返互差4mm 以下的占100%。往返互差最大為3.80mm（JZ2-JZ3）。下面分別計(jì)算平均測距中誤差（）和測距相對中誤差。由統(tǒng)計(jì)表可知，導(dǎo)線邊長往返測最大差值為3.80mm，相對精度最低為1/54308（JZ2-JZ3)。［］=47.05，=8，由公式（9）計(jì)算得=±1.715mm。

（3）閉合差統(tǒng)計(jì)分析

（4）點(diǎn)位精度統(tǒng)計(jì)

通過平差的成果表可知，點(diǎn)位誤差最大點(diǎn)為4.28mm（JZ2，即最弱點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差MT），其點(diǎn)位誤差MX 和MY 最大值分別為3.01mm 和3.05mm。此導(dǎo)線中的測角個數(shù)取為=8，帶入公式（10），可求得最大的相鄰點(diǎn)的相對點(diǎn)位中誤差（T）ij的計(jì)算值為2.14mm，滿足《工程測量標(biāo)準(zhǔn)》（GB5026-2020）的限差要求，即相鄰點(diǎn)相對點(diǎn)位中誤差≤6.0mm。

4 結(jié)束語

（1）此次任務(wù)建立的平差成果滿足相關(guān)規(guī)范的要求，可以作為基坑變形觀測的依據(jù)使用。

（2）全站儀導(dǎo)線測量布設(shè)的邊長精度較為均勻，并且不受地形影響，尤其是隧道、礦井下十分有利。但它的缺點(diǎn)也比較明顯，只能小范圍內(nèi)使用，且檢核的條件較少，傳算誤差較大。目前出現(xiàn)了基于GPS-RTK 技術(shù)的導(dǎo)線測量。GPS-RTK 技術(shù)只需一個方向通視，點(diǎn)位精度均勻，相互不傳遞，全天候可以觀測，實(shí)用性和精度都比較高，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)導(dǎo)線測量，但它也受衛(wèi)星信號的影響較大，全站儀只要求能夠通視。

（3）需要注意的是，各等級導(dǎo)線均可采用嚴(yán)密平差，而近似平差僅適用于較低等級導(dǎo)線。因此采用近似平差時，應(yīng)反算方位角、角度、邊長等，以確保平差后的方位角、邊長、角度等結(jié)果可靠，方可作為最終成果使用。

（4）當(dāng)采用不同平差軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)解算時，結(jié)果可能有所差異。有些軟件的嚴(yán)密平差精度比較低，只進(jìn)行單次平差，需要明確是否使用迭代平差進(jìn)行嚴(yán)密平差。同時，采用不同平差方法，如嚴(yán)密平差或者近似平差，得到的平差結(jié)果可能不同，此時需要明確是否使用嚴(yán)密平差。因此在使用這款平差軟件時，應(yīng)注意各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)定要準(zhǔn)確。

（5）水平位移監(jiān)測控制網(wǎng)是變形監(jiān)測的依據(jù)，對于準(zhǔn)確獲得基坑、建構(gòu)筑物的安全狀態(tài)至關(guān)重要。當(dāng)我們開展這項(xiàng)任務(wù)時，需要確保作業(yè)人員協(xié)調(diào)溝通能力較強(qiáng)，熟練掌握相關(guān)規(guī)范的要求，現(xiàn)場嚴(yán)格遵循相關(guān)規(guī)定，確保采集的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。同時需要相關(guān)技術(shù)人員掌握數(shù)據(jù)的精度平差、異常數(shù)據(jù)的辨別剔除能力，方能得出準(zhǔn)確的成果報(bào)告。