高層建筑基坑變形監(jiān)測中自動化全站儀的運用研究

邱 宇

（廣東金東建設(shè)工程公司，廣東廣州510080）

隨著人口的增長，城市居民也在增加，因此，人們對于土地的競爭也越來越激烈。應(yīng)該充分利用有限的城市土地資源，城市建設(shè)在建設(shè)過程中的地位越來越高。由于高層建筑具有大型結(jié)構(gòu)和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的特點，高層建筑在監(jiān)測點和監(jiān)測方法的選擇上與普通建筑有很大的不同?；拥牧己米冃螌ΡＷC施工質(zhì)量、保證施工安全、提高居民滿意度具有重要意義。在高層建筑基坑開挖,總的來說,比周圍土壤和原始的建筑面積,發(fā)生了一些變化,土壤結(jié)構(gòu)的分布過程中重力的限制和生產(chǎn)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),開挖前的土壤是一個靜止?fàn)顟B(tài),土地內(nèi)的壓力將逐漸變成一個復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài),對應(yīng)的變形周圍的反彈現(xiàn)象。隨著周邊項目的實施，這種變形會逐漸增加，負(fù)荷也會逐漸增加?；幼冃蔚揭欢ǔ潭葧r，整個建筑物都有很大的安全隱患。為了有效地防止變形，實時監(jiān)控變形，就需要采用先進(jìn)的監(jiān)測設(shè)備和檢測工藝，注意坑內(nèi)監(jiān)測的數(shù)據(jù)動態(tài)變化，指導(dǎo)施工人員采取正確的措施控制基坑變形，為施工人員提供準(zhǔn)確的監(jiān)控數(shù)據(jù)，當(dāng)前自動全站儀在高層建筑基坑變形監(jiān)測中的應(yīng)用比較多，對設(shè)備的自動識別智能定位功能，其他監(jiān)控功能的方面，不僅可以減少對圍巖變形的程度，可以達(dá)到及時準(zhǔn)確的位移監(jiān)測并且向施工人員反饋。

1 自動全站儀的監(jiān)測技術(shù)

自動全站儀的應(yīng)用提高了工藝技術(shù)的發(fā)展水平，并且在很大程度上提高了智能設(shè)備的升級和技術(shù)進(jìn)步。隨著技術(shù)的進(jìn)步，直接坐標(biāo)法在高層建筑變形監(jiān)測、高層建筑沉降監(jiān)測和水平位移監(jiān)測中得到了廣泛的應(yīng)用。方法相比，監(jiān)測技術(shù)能夠更準(zhǔn)確、快速地定位目標(biāo)，快速準(zhǔn)確地獲取目標(biāo)點發(fā)生變化的原始信息，從而保證基坑變形監(jiān)測的質(zhì)量。見表1。

表1 變形監(jiān)測級別

1.1 全站儀自由設(shè)站觀測的原理分析

目前，基坑變形監(jiān)測中最常用的技術(shù)是全站儀法。在全站儀的幫助下，對基坑變形進(jìn)行了一定程度的監(jiān)測。在基坑變形監(jiān)測中，首先要建立附近的觀測站，然后在這個空間中任意設(shè)置，測試點的方位角，標(biāo)定位監(jiān)控智能全站儀數(shù)據(jù)采集和分析功能,自動識別的實現(xiàn)。簡而言之,全站儀觀測的原理實際上是自由觀測?；迎h(huán)境條件分析與坐標(biāo)系觀測自由度分析,然后通過預(yù)設(shè)的參考點,參考點觀測數(shù)據(jù),并準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息多組自身坐標(biāo),最后和計算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù),可以使監(jiān)測數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換,并最終獨立的觀察。在變形監(jiān)測中使用全站儀，連續(xù)全天候監(jiān)測可以充分利用其功能，通過自動分析和處理，對基坑全天候監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行自動分析處理，通過光纖網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)基坑變形觀測點的遠(yuǎn)程監(jiān)測。

1.2 全站儀自由設(shè)置場地坐標(biāo)變換

用自由站觀測原理監(jiān)測基坑變形及自由站法變形監(jiān)測。主要包括兩大類，它們是stationingpoints和參考點，在相關(guān)的網(wǎng)站上，可自由設(shè)定P根據(jù)環(huán)境設(shè)置的特點，設(shè)置特定環(huán)境的需求。也正是基于當(dāng)?shù)氐腒1、K2、K3、K4四點為參考點。檢測過程大致是在一個自由集自動全站儀上設(shè)置站點P位置，我們可以針對Ki的假設(shè)，把基本的方向值和距離值設(shè)置為NI、SI，然后使用一些數(shù)學(xué)計算可以繪制出點P的坐標(biāo)。

在實際過程的監(jiān)控，事實上我們都知道的基坑變形監(jiān)測是監(jiān)測屬于小范圍的短距離，在計算的時候你可以設(shè)置一個最小乘法平面坐標(biāo)，計算出水平和垂直坐標(biāo)點的近似值，加上或減去相應(yīng)的坐標(biāo)平面校正能得到點P。

2 自動化全站儀在高層建筑基坑變形監(jiān)測中的應(yīng)用

2.1 工程概況

某幢大型建筑的深基坑約120m，開挖的深度大約15m，寬度大約105m，東面有7層樓高，樓高6層。南12層樓高，北臨一座高樓大廈。此外，基坑與城市交通動脈之間的距離更近，只有約2000m。

本工程深基坑周邊環(huán)境比較復(fù)雜，基坑施工工作場地相對較小，基坑變形控制的要求相對來說較高。根據(jù)基坑監(jiān)測變形控制標(biāo)準(zhǔn)，按照國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行變形控制監(jiān)測。

2.2 監(jiān)測方案

根據(jù)建筑物附近周圍環(huán)境，基坑距離為50m，是基坑深度的3倍以上。監(jiān)測工藝選擇在K1、K2兩處設(shè)立了監(jiān)測的基準(zhǔn)點。在放樣基準(zhǔn)點工藝時，盡量與基坑側(cè)邊平行,要保證兩點之間的連接可靠。必須考慮基坑變形對周邊的影響。另外，用精度為052″的TC2003全站儀，假設(shè)K2的坐標(biāo)（500,500）并假設(shè)PI方向角，測量兩點間的水平距離，這個時候就可以建立一個專門用于監(jiān)測獨立坐標(biāo)系。然后我們可以計算K1（374420500）的平面坐標(biāo)。通過調(diào)度全站儀自由站模塊程序，我們輸入測量K1-K2坐標(biāo)界面上，并同時確定方向角和PK1 PK2的程度。根據(jù)任務(wù)要求，建立監(jiān)控專用網(wǎng)絡(luò)。在監(jiān)測基坑變形的同時，應(yīng)確保監(jiān)測的完整性，確保主建筑物及周圍建筑物的變形監(jiān)測。在這個項目中，15個監(jiān)測點的設(shè)立從D1-D15確保這些監(jiān)測點可以嵌入到鉆桿的入口標(biāo)志。為了盡快得到監(jiān)測結(jié)果，采用?127mm工程地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔，由于主干道的距離與基坑比較短，必須全站儀的極坐標(biāo)監(jiān)測方法進(jìn)行實時監(jiān)測。

2.3 監(jiān)測結(jié)果分析

P是一個免費的資源網(wǎng)站，全站pk1參考點是兩K為單元模塊調(diào)用，可以得出一個統(tǒng)一的P點的平面坐標(biāo)，后測量兩控制線距離方向PK2，然后用K2或K1方向定位對各監(jiān)測點的極坐標(biāo)值。經(jīng)過一段時間的監(jiān)控，為了驗證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，選擇了一組數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證。夾角β1=52°56′12″，βP點=45°54′17″，和邊長PK1值是由監(jiān)測100.02m測量數(shù)據(jù)。tc2003高精度自動全站儀的精度棱鏡監(jiān)控點監(jiān)控過程中的誤差，測量綜合距離誤差和角度誤差。誤差的測試，通過一定的計算，誤差可控制在1.71mm左右，監(jiān)測點的存在，基坑監(jiān)測要求的水平為1.71＜2之間的約1.5～2.0mm，1/10～1/20允許范圍內(nèi)，使用高精度自動全站儀tc2003模型監(jiān)測地基的變形監(jiān)控，可以很好的滿足工程監(jiān)測的要求，值得推廣。

3 結(jié)束語

自動全站儀監(jiān)測在高層建筑深基坑變形問題中有很好的測量控制的作用，并能有效地控制變形監(jiān)測的精度，必須嚴(yán)格控制在規(guī)定的精度范圍。高精度自動全站儀的自由設(shè)站法有效解決城市高層建筑深基坑施工復(fù)雜空間的變形監(jiān)測問題，能夠?qū)⒒幼冃伪O(jiān)測精度有效地控制在一級基坑監(jiān)測允許范圍內(nèi)。自動全站儀的自由設(shè)站加極坐標(biāo)法不僅具有設(shè)自動全站儀自由設(shè)站極坐標(biāo)法的優(yōu)點是操作方便、靈活、快速的計算效率較高的優(yōu)點，為基坑施工提供及時準(zhǔn)確的監(jiān)測數(shù)據(jù)。高層建筑施工的安全性很大程度上受到基坑的支撐，以提高整體施工質(zhì)量。

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