變形監(jiān)測(cè)技術(shù)研究與分析

麻海霞（山西省 中化二建集團(tuán)有限公司，山西　太原　030021)

變形監(jiān)測(cè)技術(shù)研究與分析

麻海霞（山西省 中化二建集團(tuán)有限公司，山西太原030021)

近幾年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展越來(lái)越穩(wěn)定，建筑工程的施工項(xiàng)目的數(shù)量也在持續(xù)攀升，對(duì)工程測(cè)量的技術(shù)要求也越來(lái)越高。在施工過(guò)程中，對(duì)于建筑物的設(shè)計(jì)、施工、管理等各個(gè)階段所用的數(shù)據(jù)都是通過(guò)測(cè)量得到的，尤其是變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，將直接反映建筑物的穩(wěn)定程度以及建筑物的安全性能，本文主要針對(duì)發(fā)展現(xiàn)狀、監(jiān)測(cè)技術(shù)手段、實(shí)施過(guò)程和誤差分析及數(shù)據(jù)處理等方面進(jìn)行研究和分析。

變形監(jiān)測(cè)；提高精度；技術(shù)研究

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，物質(zhì)文明的極大提高及建筑設(shè)計(jì)施工技術(shù)水平的成熟完善，土地資源日漸減少與人口增長(zhǎng)之間日益突出的矛盾，高層及超高層建筑物越來(lái)越多，這些都會(huì)成為建筑物的安全隱患，為了保證人們的生命安全以及財(cái)產(chǎn)安全，需要對(duì)建筑物的穩(wěn)固程度密切監(jiān)測(cè)。對(duì)于變形監(jiān)測(cè)的重視已經(jīng)不僅是在國(guó)內(nèi)，在國(guó)外也受到了廣泛的關(guān)注。

1　變形監(jiān)測(cè)的發(fā)展現(xiàn)狀

變形監(jiān)測(cè)是現(xiàn)代工程測(cè)量中的一個(gè)基本職能，主要是觀察在外力作用下變形體的有關(guān)基本情況，如形狀、大小等基本特征。為了保證建構(gòu)筑物的正常使用壽命和建筑物的安全性，并為以后的勘察設(shè)計(jì)施工提供可靠的資料及相應(yīng)的參數(shù)，建筑物沉降觀測(cè)的必要性和重要性愈加明顯。特別在高層建筑物施工過(guò)程中應(yīng)用沉降觀測(cè)加強(qiáng)過(guò)程監(jiān)控，指導(dǎo)合理的施工工序，預(yù)防在施工過(guò)程中出現(xiàn)不均勻沉降，及時(shí)反饋信息，為勘察設(shè)計(jì)施工部門提供詳盡的一手資料，避免因沉降原因造成建筑物主體結(jié)構(gòu)的破壞或產(chǎn)生影響結(jié)構(gòu)使用功能的裂縫，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

2　變形監(jiān)測(cè)的技術(shù)手段

2.1測(cè)量機(jī)器人監(jiān)測(cè)技術(shù)

測(cè)量機(jī)器人監(jiān)測(cè)技術(shù)屬于一種地面變形監(jiān)測(cè)技術(shù)，由于我國(guó)的科技水平越來(lái)越發(fā)達(dá)，對(duì)于變形監(jiān)測(cè)的技術(shù)也越來(lái)越智能化。測(cè)量機(jī)器人與測(cè)量數(shù)據(jù)處理分析軟件系統(tǒng)相結(jié)合完全可以實(shí)現(xiàn)變形監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化。測(cè)量機(jī)器人作為多傳感器集成系統(tǒng)在人工智能方面的進(jìn)一步發(fā)展，使其在建筑物變形監(jiān)測(cè)中必將得到進(jìn)一步應(yīng)用。

2.2三維激光掃描技術(shù)

三維激光掃描技術(shù)也是一種地面變形監(jiān)測(cè)技術(shù)，是通過(guò)雷達(dá)對(duì)紅外線進(jìn)行發(fā)射與接收實(shí)現(xiàn)變形監(jiān)測(cè)的目的，能過(guò)對(duì)建筑物進(jìn)行全方位、三維立體空間的掃描，從而獲得準(zhǔn)確性較高的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過(guò)與前期數(shù)據(jù)比對(duì)，計(jì)算相應(yīng)的變形量，同時(shí)還能夠發(fā)現(xiàn)很多傳統(tǒng)的地面變形監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)現(xiàn)不了的安全隱患。

2.3GPS技術(shù)

GPS的應(yīng)用是測(cè)量技術(shù)的一項(xiàng)重大變革，是利用衛(wèi)星或飛機(jī)上的測(cè)量傳感器對(duì)地面或建筑物進(jìn)行沉降或位移監(jiān)測(cè)。具有定位精度高、連續(xù)性、實(shí)時(shí)性、提供三維坐標(biāo)、全天候作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)。尤其是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)（RTK）是以載波相位觀測(cè)量為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS測(cè)量技術(shù)，實(shí)時(shí)地計(jì)算并顯示出用戶站的三維坐標(biāo)。

2.4全站儀監(jiān)測(cè)技術(shù)

全站儀監(jiān)測(cè)技術(shù)以其自動(dòng)化、高精度的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在變形監(jiān)測(cè)中得到了普遍應(yīng)用。全站儀正在向全能型和智能化方向發(fā)展。在很短的時(shí)間內(nèi)完成一目標(biāo)點(diǎn)的觀測(cè)，并可以對(duì)多個(gè)目標(biāo)作持續(xù)和重復(fù)觀測(cè)。

2.5數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量變形監(jiān)測(cè)技術(shù)

近年來(lái)，隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，攝影測(cè)量已經(jīng)進(jìn)入了數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量時(shí)代。被攝物體的數(shù)字影像獲取變得越容易。利用數(shù)字影像處理技術(shù)和數(shù)字影像匹配技術(shù)獲得同名像點(diǎn)的坐標(biāo)，就可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)物點(diǎn)的空間坐標(biāo)。整個(gè)處理過(guò)程是由計(jì)算機(jī)完成的，因此也稱為“計(jì)算機(jī)視覺(jué)的攝影測(cè)量”。變形監(jiān)測(cè)的攝影測(cè)量方法，不僅圓滿地解決了觀測(cè)的同時(shí)性、觀測(cè)點(diǎn)的連續(xù)性、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等問(wèn)題，而且可以對(duì)一些無(wú)法到達(dá)的變形體進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3　變形監(jiān)測(cè)過(guò)程實(shí)施

3.1變形測(cè)量點(diǎn)的布設(shè)

變形測(cè)量點(diǎn)可分為控制點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)（變形點(diǎn)）?？刂泣c(diǎn)包括基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)以及聯(lián)系點(diǎn)、檢核點(diǎn)、定向點(diǎn)等工作點(diǎn)。各種測(cè)量點(diǎn)的選設(shè)及使用，應(yīng)符合：工作基點(diǎn)應(yīng)選設(shè)在靠近觀測(cè)目標(biāo)且便于聯(lián)測(cè)觀測(cè)點(diǎn)的穩(wěn)定或相對(duì)穩(wěn)定位置。測(cè)定總體變形的工作基點(diǎn)，當(dāng)按兩個(gè)層次布網(wǎng)觀測(cè)時(shí)，使用前應(yīng)利用基準(zhǔn)點(diǎn)或檢核點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性檢測(cè)。測(cè)定區(qū)段變形的工作基點(diǎn)可直接用作起算點(diǎn)。當(dāng)基準(zhǔn)點(diǎn)與工作基點(diǎn)之間需要進(jìn)行連接時(shí)應(yīng)布設(shè)聯(lián)系點(diǎn)，選設(shè)其點(diǎn)位時(shí)應(yīng)顧及連接的構(gòu)形，位置所在處應(yīng)相對(duì)穩(wěn)定。對(duì)需要單獨(dú)進(jìn)行穩(wěn)定性檢查的工作基點(diǎn)或基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)布設(shè)檢核點(diǎn)，其點(diǎn)位應(yīng)根據(jù)使用的檢核方法成組地選設(shè)在穩(wěn)定位置處。對(duì)需要定向的工作基點(diǎn)或基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)布設(shè)定向點(diǎn)，并應(yīng)選擇穩(wěn)定且符合照準(zhǔn)要求的點(diǎn)位作為定向點(diǎn)。

尤其是基準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)和制作非常重要，有時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求成孔、澆灌、砌井、高程點(diǎn)標(biāo)示等進(jìn)行布設(shè)，確?；鶞?zhǔn)點(diǎn)的永久使用。

圖1：控制樁剖面示意圖

圖2：圓形鋼筋籠制作示意圖

圖3：場(chǎng)區(qū)控制點(diǎn)保護(hù)示意圖

3.2變形監(jiān)測(cè)周期

根據(jù)建筑物的特征、變形速率、觀測(cè)精度要求和工程地質(zhì)條件及施工過(guò)程等因素綜合考慮，觀測(cè)過(guò)程中的頻率或周期，應(yīng)該根據(jù)變形量的變化情況，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，通常觀測(cè)次數(shù)能反映出變化的過(guò)程。對(duì)于單一層次布網(wǎng)的情況，觀測(cè)點(diǎn)與控制點(diǎn)都應(yīng)按照變形觀測(cè)周期進(jìn)行觀測(cè)；對(duì)于兩個(gè)層次布網(wǎng)的情況，觀測(cè)點(diǎn)及聯(lián)測(cè)的控制點(diǎn)應(yīng)按變形觀測(cè)周期進(jìn)行觀測(cè)，控制網(wǎng)部分可以按照復(fù)測(cè)周期進(jìn)行觀測(cè)。變形觀測(cè)周期要以能系統(tǒng)反映所監(jiān)測(cè)的變化過(guò)程且不遺漏其變化時(shí)刻為原則。當(dāng)觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)變形異常時(shí)，應(yīng)及時(shí)增加觀測(cè)次數(shù)。

4　變形監(jiān)測(cè)的誤差分析

4.1誤差對(duì)平差改正數(shù)的影響

在變形檢測(cè)的過(guò)程中，對(duì)于監(jiān)測(cè)影響的結(jié)果最大的就是誤差，有時(shí)候誤差會(huì)將變形監(jiān)測(cè)向一個(gè)錯(cuò)誤的方向誤導(dǎo)，使得對(duì)于建筑的定位與測(cè)量都存在著一定的問(wèn)題，所以，我們必須要解決變形監(jiān)測(cè)的誤差問(wèn)題，是方案設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可靠性，避免對(duì)平差結(jié)果產(chǎn)生影響。我們可以根據(jù)Baarda提出的公式對(duì)誤差進(jìn)行計(jì)算：

QIT1=P-1-AQXXATV=-QITPL=-RL

4.2變形監(jiān)測(cè)的粗差檢驗(yàn)

一般沒(méi)有實(shí)踐去進(jìn)行周密的計(jì)算的時(shí)候，我們可以通過(guò)對(duì)變形監(jiān)測(cè)進(jìn)行粗差檢驗(yàn)的方式，當(dāng)然也是以筆者之前提到的公式為基礎(chǔ)，把觀測(cè)到的數(shù)據(jù)帶入到粗差檢驗(yàn)的函數(shù)中，就可以知道一個(gè)大致的誤差值了。

5　變形監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)處理與分析

5.1使用建模的方法來(lái)分析變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

近幾年來(lái)，對(duì)于變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析的方法新增了許多，像是頻譜分析、濾波分析，但是在所有分析中使用最廣泛的還是建模分析，比如說(shuō)使用灰色理論來(lái)進(jìn)行建模分析，將數(shù)字與灰色理論結(jié)合到一起，畫出回歸曲線，對(duì)回歸曲線所顯示出來(lái)的數(shù)據(jù)與誤差進(jìn)行分析，從而對(duì)變形監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的探討。

5.2使用物理分析來(lái)解釋變形監(jiān)測(cè)

周期性檢測(cè)就是變形檢測(cè)的一種物理分析手段，主要是為了防止建筑到達(dá)某一個(gè)臨界點(diǎn)而產(chǎn)生突變，起到防患于未然的作用，在實(shí)際的變形監(jiān)測(cè)分析中，主要就是以數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)法、函數(shù)分析法來(lái)進(jìn)行混合模型的建設(shè)，不需要變形監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)就是這種方式的有點(diǎn)，具有“先驗(yàn)”的好處。

6　結(jié)語(yǔ)

綜上分析可知，變形監(jiān)測(cè)技術(shù)在我國(guó)的建筑行業(yè)的應(yīng)用非常的廣泛，同時(shí)也起著非常重要的作用，變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅僅為我國(guó)人民群眾的生命安全提供了保障，還在很大程度上保護(hù)了我國(guó)的文化遺產(chǎn)，促進(jìn)我國(guó)的社會(huì)主義精神文明建設(shè)。不斷深化現(xiàn)代化變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的改革與創(chuàng)新是非常關(guān)鍵的，要將現(xiàn)代工程測(cè)量中的新技術(shù)新方法應(yīng)用到變形監(jiān)測(cè)技術(shù)中來(lái)，使變形監(jiān)測(cè)向更精密、更智能的方向發(fā)展，以推動(dòng)我國(guó)建筑工程行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

［1］胡榮明.城市地鐵施工測(cè)量安全及安全監(jiān)測(cè)預(yù)警信息系統(tǒng)研究——以西安地鐵1、2號(hào)線為例［D］.陜西師范大學(xué)，2011.

［2］雍睿.三峽庫(kù)區(qū)侏羅系地層推移式滑坡—抗滑樁相互作用研究［D］.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，2014.

［3］鄧永安.關(guān)于工程測(cè)量變形監(jiān)測(cè)的有效措施的論述［J］.科技與企業(yè)，2012，23：206.