建筑基坑監測中RTK技術的運用

何西德

摘要：在現代基坑施工過程中，建筑基坑監測是確保整個基坑施工質量的重要保證措施，運用先進的科學技術對基坑工程進行監測，對基坑發生的變形和引發的原因做出詳細的分析。RTK技術在基坑監測領域的應用是一項十分重要的技術應用，以建筑基坑監測為背景和RTK 技術應用為主線，探究RTK 技術在基坑監測中的應用。加強RTK技術在基坑監測工作的開展，通過對基坑監測工作數據的分析，有效的避免基坑安全事故發生的概率，從而確保基坑工程的質量。

關鍵詞：RTK 監測技術；建筑基坑監測；技術應用

1引言

城市現代化發展迅速，土地資源越來越少，城市空間變得擁擠，使得建筑不斷向空中和地下兩個方向延伸，因此基坑深度不斷加大。基坑工程具有隱蔽性、不可預見性、復雜多變性等危險性特點，基坑支護結構一旦發生過大沉降、變形、偏移等現象，損失將非常巨大，因此對建筑基坑工程的監測是施工中必須高度重視的環節。在以前的基坑變形監測中，主要采用水準儀和全站儀等常規光學儀器進行監測，觀測容易受到現場條件的限制，而且外業工作量大和內業工作效率低，監測數據還往往不準，現在隨著科學信息技術的不斷發展，GPS RTK也逐漸在工程監測領域中得到廣泛的應用。

2 建筑基坑工程監測的意義

建筑基坑在開挖基坑時，由于坑內土石方的逐漸減少，使得圍護結構因內外壓力的不同產生位移差值，造成外側土體出現過大的變形，使建筑物發生傾斜或沉降，最終導致建筑物發生破壞，所以有必要對建筑物的變形進行工程監測，建筑基坑的變形主要類型有：①基坑底部隆起，主要由于基坑底部的土體承載力不足、地面荷載較大，當坑底下部有承壓水時，揚壓力使坑底土層突涌，發生管涌現象，還有當基坑土體暴露時間過長，會產生過大的蠕變變形等一系列危險現象。②坑外地面水平位移，原因可能為基坑邊緣地面堆積土體或其他建筑材料，交通運輸、樁和墻的施工鉆孔開槽等因素。③坑外地面沉降，主要引發原因可能是支擋圍護結構發生過大的水平位移，還有就是錨桿鉆孔引起飽和砂土顆粒流失，基坑降水時坑底流土等現象的發生。④支擋結構發生位移，有豎向和水平位移兩種，主要原因是由于支護結構的強度小，而結構兩側的壓力差過大，使支護結構產生破壞。

基坑工程監測是指基坑在開挖過程中，用精密的測量儀器和設備，對基坑支護結構、地下水位的動態變化、地下管線設施的位移、現場周邊建筑物的傾斜沉降、土層孔隙水壓力、水文地質等進行實時的動態監測，通過對監測數據的統計與分析，對支護結構的內力、變形、穩定性做出正確的判斷，及時對基坑工程的施工方案與進度進行調整，使施工順利進行。基坑工程監測的主要作用有：①通過基坑的監測數據結合相應的監測理論，為基坑工程施工提供可靠的參考信息，確保工程的施工質量和安全。②通過對基坑的全面監測，可確保建筑物、周圍地下管線道路等不受影響和破壞。③通過監測支護結構的內力和變形，控制支護結構的穩定性，以保證支護結構的安全性和可靠性。

3 RTK技術基本原理

RTK 技術實際就是載波相位差分技術的運用，英文名稱是 Real-timekinematic，屬于現代新興的 GPS 工程測量技術之一。GPS應用于變形監測的模式主要有周期性和連續性兩種。對于建筑基坑而言，在建筑物建設竣工為完成后，由于地下水位和地質環境等因素引起建筑物的傾斜、沉降、偏移，會對安全性和耐久性產生嚴重的影響，因此對于建筑基坑監測來說，一般情況下采用連續性模式的監測，使用固定的儀器，根據工程進展的情況動態的采集數據。連續性模式主要分為靜態測量和動態測量兩種，在使用差分GPS靜態測量模式在測點測量時，有時候會用幾個小時甚至幾十個小時，耗費時間和資源，而且精度不高。實時動態測量模式工作效率高而且精度高，實時動態差分測量是基于載波相位觀測的實時動態定位技術，在指定坐標系中，能夠動態地提供測站點的三維坐標。

RTK技術主要是應用基準站，通過數據鏈將其收到的載波相位信號或差分改正信號傳遞給流動站，而流動站通過數據鏈接收來自基站的信號，同時對GPS衛星信號進行采集并實時處理，然后應用固化軟件實現差分的準確計算，從而精確地確定出基準站與流動站的空間相對位置關系。但這種空間相對位置關系不是工程中使用的坐標空間關系，因此還需要轉換觀測到的基準站與流動站的空間相對位置關系，主要與高程坐標和平面坐標的轉換有關，例如在平面坐標轉換中，可先將GPS的測量結果投影成平面坐標，再利用已知的控制點，計算二維相似變換的參數。高程則可以采用二次曲面擬合或平面擬合模型，根據已知的水準點計算出該測區待測點的高程是否異常，從而計算出待測點的高程。

4 RTK 技術應用操作要點分析

4.1現場觀測數據的處理

在現場觀測完成后，要及時的把觀測數據進行有效的處理，具體的操作是：在不同的觀測點所放置的觀測站中，為了得到觀測點相對基準點的水平距離和高程距離，需要將其從基準站中所傳輸的載波相位信號以及所采集的衛星信號，進行相關監測數據的強化處理。但是在監測數據處理的時候，應該重點分析坐標轉換因素和數據采樣率帶來的觀測影響，例如在處理轉換坐標的時候，需要先考慮參數更換時的完整性、區域性、時間性等性質，從而使觀測數據處理的誤差降到最低。在實際工程現場的觀測數據處理過程中，首先是利用基準站，把接收到的衛星信號和測站信息，利用數據鏈將信息傳遞到流動站，而流動站是通過無線電接收來自基準站的信號，但在接收衛星信號過程中，強化差分處理將對整周的未知數進行求解計算。再就是將流動站進行初始化，從而解出參考站和流動站之間的基線向量解，在求解坐標系中得出流動站的坐標，進而在求解之后進行各項參數的轉換。最終結合所觀測的數據做出有效的數據分析，判斷基坑所處的狀態，為基坑工程的施工提供可靠地信息。

4.2站點部署的要求

在建筑基坑工程監測過程中，根據監測重點對象的不同，對監測站點進行合理的布置，使得監測效果更加準確，進而促進RTK 技術在工程監測中的應用。在確定基準站位置時，要對基準站以及流動站進行合理的選址，應該根據接收到的衛星信號，把基準站和流動站盡可能地布置在基坑重點監測部位的周邊，使部署的站點處于數據鏈覆蓋范圍之內，增加監測的精度。對地表的沉降進行監測時，為了使監測數據更加有效，需要在基坑周邊的土體上進行針對性的站點設置。為了加強對基坑支撐圍護頂部位移的監測，應對測點的水平間距進行嚴格的控制，一般應為 15-20 米，主要布置在陽角和基坑中部位移大的部位。在實際施工過程中，需要做好土釘、錨索、錨頭等內力監測儀器的設置，精度和數量應結合實際需要并滿足規范要求。在基準點架設完成確定之后，應及時的安裝接收機，并確保電臺和接收機的安裝正確，還有與電源線的正確安裝等。在儀器開機之后，應及時的對測量系統進行相關的設置，在系統設置過程中主要是為了得出轉換的參數，以及基準站的現場地方坐標，并做好無線電的設置和得出天線的高程信息，再設置流動站之后將其初始化。

5 結束語

在建筑基坑監測中，為了保證基坑變形在合理的控制范圍之內，必須強化建筑基坑監測的重要性，結合 RTK 技術的原理，發揮RTK 技術作用。結合工程實際情況，從監測方案設計、監測數據處理、站點布置等方面進行分析，使RTK技術對大限度的應用于基坑變形監測，并使測量誤差降到最低范圍，從而使建筑物的施工質量和安全得以保障。

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