全站儀對(duì)邊測(cè)量在基坑變形監(jiān)測(cè)中的作用研究

車 軒，車 軼

（南京南大巖土工程技術(shù)有限公司，江蘇南京 210000）

如今城市建設(shè)正處在一個(gè)飛速發(fā)展的過(guò)程中，可以發(fā)現(xiàn)城市中的各種高層的建筑肉眼可見(jiàn)的增多了，全站儀的應(yīng)用在未來(lái)會(huì)變得越來(lái)越普及，可以說(shuō)現(xiàn)在各行各業(yè)中，比方說(shuō)礦場(chǎng)、水電、公路的許多行業(yè)都無(wú)法離開(kāi)全站儀的使用，而且在研究以及發(fā)展的過(guò)程中，全站儀的內(nèi)部功能變得越來(lái)越多，從過(guò)去單一電子測(cè)距功能漸漸地增加了對(duì)邊測(cè)量以及懸高測(cè)量等這些更加優(yōu)質(zhì)的內(nèi)置功能，對(duì)邊測(cè)量的主要一個(gè)特點(diǎn)就是不會(huì)受到任何的地形限制，在測(cè)量的過(guò)程中不需要待測(cè)點(diǎn)通是就能夠測(cè)出各個(gè)待測(cè)點(diǎn)之間的距離以及高差，并且精度非常好，對(duì)邊測(cè)量也可以稱之為遙距測(cè)量，全站儀的內(nèi)置功能主要包括兩種：一種是連續(xù)式的；另外一種是輻射式。全站儀的對(duì)邊測(cè)量功能在各個(gè)行業(yè)中都能夠發(fā)揮非常大的作用，因?yàn)槠渌俣确浅５目欤揖确浅５母撸軌蚋臃奖阋约翱旖莸臏y(cè)量出想要的結(jié)果，隨著全站儀的不斷的普及，其應(yīng)用變得更加的廣泛，相信在未來(lái)關(guān)于對(duì)邊測(cè)量方面的研究也會(huì)變得越來(lái)越廣泛。

1 全站儀對(duì)邊測(cè)量的主要原理

如今建筑基坑在開(kāi)挖的過(guò)程中，正在朝著深挖以及工作面窄，周邊房屋管線越來(lái)越近的方向發(fā)展，在基坑開(kāi)挖的時(shí)候，基坑內(nèi)外的土體都會(huì)由原來(lái)的靜止?fàn)顟B(tài)開(kāi)始向被動(dòng)以及主動(dòng)的壓力狀態(tài)改變，其應(yīng)力狀況會(huì)引起周圍的防護(hù)結(jié)構(gòu)承載更多的力量，并且導(dǎo)致周圍的結(jié)構(gòu)和土體出現(xiàn)一定情況的變形，從而導(dǎo)致機(jī)構(gòu)內(nèi)部的土體出現(xiàn)隆起的情況，基坑周圍的支護(hù)結(jié)構(gòu)也會(huì)因?yàn)橥馏w的沉降或者側(cè)移而出現(xiàn)一定的位移，這也就是我們本文中所探討的基坑變形情況，為了可以更好地準(zhǔn)確的掌握基坑，尤其是深基坑工程在施工過(guò)程中出現(xiàn)的變形的情況，需要我們從四個(gè)方面來(lái)對(duì)基坑進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè)，分別為主體的結(jié)構(gòu)、維護(hù)的結(jié)構(gòu)、地下水位以及相鄰環(huán)境等等，基坑工程的整體監(jiān)測(cè)是主要分為兩個(gè)指標(biāo)的，分別為水平向的位移以及豎向的位移，在本文中主要著重探討的點(diǎn)是對(duì)邊測(cè)量的精度以及其在實(shí)際工程當(dāng)中的使用。

對(duì)全站儀來(lái)說(shuō)，對(duì)邊測(cè)量是其功能中的一種測(cè)量功能，對(duì)邊測(cè)量不會(huì)受到各種各樣的地形限制，在測(cè)量的時(shí)候不需要通視就能夠測(cè)出點(diǎn)跟點(diǎn)之間的距離以及高差，如圖1 所示，當(dāng)我們?cè)跍y(cè)量的時(shí)候，如果測(cè)量的是0 點(diǎn)到P1跟P2這兩點(diǎn)之間的斜距，S1跟S2的話，那么經(jīng)過(guò)計(jì)算，P1跟P2之間的水平距離跟高差如圖1所示。

圖1 對(duì)邊測(cè)量原理

在圖1 中，D1-后視水平距離，D2-前視水平距離，a1-后視垂直角，a2-前視垂直角，K1-后視垂直光系數(shù)，K2-前視垂直光系數(shù)。R-地球平均半徑，V1-后視標(biāo)高，V2-前視標(biāo)高。

當(dāng)測(cè)量的時(shí)候，其邊距如果小于200m 的話，那么測(cè)量時(shí)大氣折光系數(shù)0.13 輸入到全站儀中，會(huì)進(jìn)行自動(dòng)改正，地球曲率以及折光差影響可以忽略不計(jì)，如果使用同一標(biāo)高來(lái)對(duì)其進(jìn)行對(duì)邊測(cè)量的話，可以用P1跟P2來(lái)表示高差。

2 全站儀對(duì)邊測(cè)量的精準(zhǔn)度分析

高差中誤差：

依據(jù)對(duì)上述式子進(jìn)行推導(dǎo)，我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)進(jìn)行對(duì)邊測(cè)量的時(shí)候，其水平的距離，精度以及高差精度不僅跟測(cè)量的精度有關(guān)系，還和三角形的大小以及形狀有一定的聯(lián)系，也就是說(shuō)和測(cè)站位置有著不可分割的關(guān)系，假設(shè)我們?cè)谶M(jìn)行對(duì)邊測(cè)量的時(shí)候使用的是TPS1200+全站儀，在一測(cè)時(shí)，其方向誤差是1，在觀測(cè)的時(shí)候，六個(gè)觀測(cè)角的精度都能夠達(dá)到0.7，現(xiàn)在使用D=100m 以及200m 作為例子進(jìn)行探討，可以把儀器安裝在P1跟P2的一側(cè)進(jìn)行觀測(cè)，通過(guò)觀測(cè)以及計(jì)算可知水平的距離中，誤差會(huì)受到站位的影響，而且當(dāng)站位位置從0 到P1及P2這2 點(diǎn)之間的投影線的水平距離應(yīng)該小于二者之間的水平距離，零點(diǎn)在過(guò)P1跟P2端的垂線的時(shí)候，其距離的誤差是最小的，高差中誤差會(huì)受到測(cè)站位置的影響是比較小的，0 點(diǎn)在P1跟P2的垂直線的上的時(shí)候，高差中誤差是最小的，當(dāng)兩點(diǎn)之間的距離小于100m 的時(shí)候，垂直角小于10°的時(shí)候，對(duì)邊測(cè)量的精度能夠達(dá)到二級(jí)基坑變形監(jiān)測(cè)的要求。

3 相關(guān)工程案例舉例

本文所列舉的工程為機(jī)場(chǎng)五路管廊深基坑監(jiān)測(cè)工程。

3.1 周邊沉降分析

周邊沉降的觀測(cè)自從開(kāi)挖一直到2020 年4 月24 日正式結(jié)束，使用的是二等水準(zhǔn)觀測(cè)，在這次周邊地表沉降觀察中變化最大的點(diǎn)位R104，累計(jì)的變化量達(dá)到了20.4mm，沒(méi)有超過(guò)警戒值，研究時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，從2019 年11 月1 日—2019 年10 月9 日這個(gè)區(qū)間內(nèi)，該位置出現(xiàn)了明顯的下沉，說(shuō)明了基坑周圍在開(kāi)發(fā)之后存在一定的變形的情況，2019 年12 月30 日，底板正式澆筑完畢，曲線開(kāi)始變得更加的平緩，說(shuō)明底板的澆筑有利于抑制基坑的變形，2020 年3 月21 日—2020 年4 月25 日，該地的曲線再次呈現(xiàn)下沉的狀況。在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，施工場(chǎng)地存在大量機(jī)械進(jìn)出的情況，因此也會(huì)由于大量的荷載導(dǎo)致周邊地表出現(xiàn)變形。

3.2 頂部位移

該位置在觀測(cè)的過(guò)程中，其頂部位移的垂直變化量最大的點(diǎn)為D102，累計(jì)變化量達(dá)到了16.1mm，沒(méi)有超過(guò)警戒值，從2019年10 月1 日—2019 年10 月9 日可以看出該位置出現(xiàn)明顯的下沉，在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)屬于開(kāi)挖階段。這說(shuō)明土方在開(kāi)挖的時(shí)候，其垂直部位就存在一定的變形情況，2019 年12 月30 日進(jìn)行完底板澆筑之后，其曲線開(kāi)始慢慢變得平緩，這說(shuō)明底板的安裝有利于抑制基坑的變形。

3.3 深層水平位移

該基坑的深層水平位移觀測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)的最大值在CX57/3m 測(cè)點(diǎn)，具體的數(shù)值為14.5mm，沒(méi)有超過(guò)報(bào)警值，2019 年11 月3 日—2019 年11 月14 日，在此監(jiān)測(cè)時(shí)間內(nèi)，該數(shù)值出現(xiàn)了非常明顯的變化。這一段時(shí)間，現(xiàn)場(chǎng)正在完成開(kāi)挖施工，說(shuō)明開(kāi)發(fā)對(duì)基坑的深層位移存在一定的變化，2020 年4 月16 日澆筑完底板之后，其變化趨于平緩，說(shuō)明底板有利于抑制基坑的變形。

3.4 支撐軸力

基坑支撐軸力的觀測(cè)要從軸力的安裝一直到拆除，基坑的支撐軸力的最大的受力點(diǎn)為ZC04，其數(shù)值為118.0KN，從2019 年8月27 日—2019 年9 月10 日，在這個(gè)區(qū)間內(nèi)，其曲線有著非常明顯的變化，這一段時(shí)間為現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)挖施工階段，說(shuō)明在開(kāi)挖時(shí)支撐軸力有著明顯的增加。2019 年9 月10 日—2019 年11 月10日是呈現(xiàn)波浪形的變化，說(shuō)明這一段時(shí)間內(nèi)支撐軸力會(huì)伴隨著溫度的變化而產(chǎn)生一定的變化。

通過(guò)對(duì)該基坑工程的累計(jì)監(jiān)測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)，基坑的各項(xiàng)數(shù)據(jù)都是比較正常的，總體來(lái)說(shuō)，其支護(hù)結(jié)構(gòu)在基坑運(yùn)行的過(guò)程中能夠起到非常好的作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

如今社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的非常迅速，各地的高層建筑越來(lái)越多，而且在向著更加復(fù)雜的方向發(fā)展，在開(kāi)挖深基坑工作的過(guò)程中，實(shí)際的基坑變形監(jiān)測(cè)是我們?nèi)粘９ぷ髦械囊粋€(gè)非常重要的工作內(nèi)容，全站儀在基坑變形工作中的重要性越來(lái)越突出，本文就全站儀對(duì)邊監(jiān)測(cè)進(jìn)行相關(guān)的探討，希望能夠有效地提高觀測(cè)的精度。

（1）在選擇測(cè)站的時(shí)候應(yīng)該盡量的選擇靠近測(cè)點(diǎn)一些，豎直的角度越大，其高差中的誤差就會(huì)越大，所以說(shuō)最好能夠去選擇讓測(cè)站跟測(cè)點(diǎn)更加近，這樣能夠有效提高高差測(cè)量的精度。

（2）伴隨著全站儀到待測(cè)點(diǎn)的垂直距離的增大，其測(cè)量的誤差就會(huì)越小，而誤差的角度會(huì)增大，所以說(shuō)垂直距離越遠(yuǎn)，受測(cè)角的誤差就會(huì)越大，其測(cè)量的精度就越高，在選定了全站儀之后需要進(jìn)行測(cè)角以及精度的測(cè)量，全站儀對(duì)測(cè)量的精度主要取決于其安置的位置，當(dāng)全站儀安置到離測(cè)量距離的直線比較小的時(shí)候，全站儀位于垂線上所測(cè)度的精度是最高的，當(dāng)測(cè)點(diǎn)到直線距離比較遠(yuǎn)的時(shí)候測(cè)點(diǎn)在直線垂直方向上的精度是最高的。