工程測量中智能化全站儀的應用

牟劍

（中鐵城建集團第三工程有限公司）

1 引言

隨著現(xiàn)代科技迅速發(fā)展，社會生產(chǎn)力水平不斷提升，建筑行業(yè)實現(xiàn)了快速發(fā)展，行業(yè)技術(shù)快速更新?lián)Q代。全站儀作為建筑工程測量中的主要工具，在實際工程測量中發(fā)揮著重要作用。同時，隨著智能化技術(shù)發(fā)展，當前智能化全站儀已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠距離測量，并能夠完成測量數(shù)據(jù)的整理、分析以及存儲，其設備綜合應用性不斷提升。此外，隨著我國現(xiàn)代化建設腳步加快，高層建筑數(shù)量及規(guī)模不斷提升，在高層建筑基坑變形監(jiān)測中，智能化全站儀的應用，能夠?qū)崿F(xiàn)對基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)的動態(tài)監(jiān)控，同時為施工人員提供精確的數(shù)據(jù)依據(jù)，從而有效保障施工安全和施工 質(zhì)量。

2 全站儀的特點與優(yōu)勢

2.1 全站儀的特點

全站儀屬于測量設備，相較于人工測量設備，全站儀具有顯著的自動化特點。同時，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及人工智能技術(shù)的發(fā)展，全站儀還具有明顯的智能化特點。在實際測量過程中，全站儀能夠自主實施數(shù)據(jù)監(jiān)測、修正、傳輸以及存儲。借助網(wǎng)絡技術(shù)，全站儀能夠以開放性與全面性特征，實現(xiàn)自動比對校正數(shù)據(jù)、自動更新數(shù)據(jù)等。借助計算機技術(shù)，全站儀能夠通過網(wǎng)絡，將測量數(shù)據(jù)及時、準確地傳輸?shù)接嬎銠C終端，并完成存儲。此外，智能化全站儀軟件通過與測繪軟件的配合，通過遠程操作，實現(xiàn)了遠距離測量，進一步解放人力，提高測量效率。

2.2 全站儀的優(yōu)勢

隨著智能化技術(shù)的發(fā)展，全站儀智能化水平不斷提升，其在工程測量中的應用優(yōu)勢進一步凸顯。

①智能化全站儀功能強大，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度操作以及全面準確的數(shù)據(jù)收集。同時，全站儀可以實現(xiàn)自動誤差校準，具有其他測量儀器不具備的優(yōu)勢。如，相較于水準儀、經(jīng)緯儀在測量中可能會出現(xiàn)諸如水平角指標差等方面的誤差，全站儀則可以有效避免這類誤差的出現(xiàn)，實現(xiàn)測量精度的最大化。

②智能化全站儀能夠?qū)崿F(xiàn)自動化電子測距，依托于智能技術(shù)搭載電子測距系統(tǒng)，充分滿足了工程測量中人力無法到達的環(huán)境，或惡劣測量環(huán)境下的測量工作需求，同時還可以確保測量數(shù)據(jù)的精準性，降低誤差。

③智能化全站儀操作簡便，有效解放人力，各項數(shù)據(jù)計算精確迅速，極大地提升了工程測量效率[2]。

3 建筑工程測量中全站儀監(jiān)測技術(shù)

智能化全站儀進一步促進了智能設備升級與技術(shù)進步，全站儀監(jiān)測技術(shù)被廣泛應用于現(xiàn)代建筑工程測量中。在高層建筑變形監(jiān)測、沉降監(jiān)測以及水平位移監(jiān)測中，全站儀監(jiān)測技術(shù)應用廣泛，實現(xiàn)對目標的精準、快速定位，并全面獲取目標點變化原始信息，極大地提升了高層建筑基坑變形監(jiān)測質(zhì)量。基坑變形監(jiān)測級別如表1。

表1 變形監(jiān)測級別

1）全站儀自由設站觀測原理

全站儀法是當前基坑變形監(jiān)測中普遍應用的監(jiān)測技術(shù)，利用全站儀能夠?qū)幼冃芜M行有效監(jiān)測。在進行基坑變形監(jiān)測時，要求先在基坑附近建立觀測站，在一定空間范圍內(nèi)，任意設置測試點方位角、標定位監(jiān)控全站儀數(shù)據(jù)采集與分析，從而實現(xiàn)自動識別。因此，全站儀觀測原理就是自由觀測，通過分析基坑環(huán)境條件，以及坐標系觀測自由度，預設相應的參考點，獲取參考點觀測數(shù)據(jù)，并能夠根據(jù)數(shù)據(jù)信息得到自身坐標，最后再通過計算機數(shù)據(jù)處理技術(shù)，轉(zhuǎn)換監(jiān)測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對基坑獨立監(jiān)測。在實際監(jiān)測中，全站儀還可以實現(xiàn)全天候連續(xù)監(jiān)測，并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行實時分析處理，以及將數(shù)據(jù)進行遠程傳輸?shù)墓δ埽行Ы夥湃斯ぃ瑯O大地提升了變形監(jiān)測質(zhì)量與效率。

2）全站儀自由設置場地坐標變換

基坑變形監(jiān)測中，全站儀自由站法變形監(jiān)測主要包括站點和參考點，通過在網(wǎng)站上自由設定P點，根據(jù)實際環(huán)境設置環(huán)境需求，同時基于工程現(xiàn)場設置K1、K2等參考點。在實際監(jiān)測過程中，通過設置站點P位置，假設Ki參考點，并設置基本方向值與距離值，通過數(shù)據(jù)計算，最終可以得出P點位置坐標[3]。

4 高層建筑基坑變形監(jiān)測中全站儀的實際應用

4.1 工程概況

中鐵城建集團有限公司所承建的北京市大興武警住宅樓高層建筑應用全站儀進行基坑變形監(jiān)測，建筑基坑長度為117.25m，寬度為73.1m，基坑開挖深度為12m。該高層建筑基坑施工區(qū)域周邊，三面有多個建筑物包圍，一面緊鄰城市交通主干道。該高層建筑基坑施工區(qū)域平面布局如圖1 所示。該高層建筑基坑變形監(jiān)測中，全站儀型號參數(shù)為：TS60 高精度全站儀，儀器標稱測角精度為0.5″，測距精度為0.6mm+1ppm。

圖1 大興武警住宅樓高層建筑基坑施工現(xiàn)場平面布局圖

從圖中可以看出，該工程基坑施工現(xiàn)場存在較多的限制條件，對施工單位基坑變形監(jiān)測提出了更高的要求，需要保證圍護結(jié)構(gòu)墻頂?shù)淖畲笏轿灰撇荒艹^30mm，確保基坑穩(wěn)定。在基坑變形監(jiān)測中，監(jiān)測人員在基坑圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)選出15 個觀測點，觀測點序號分別從D01到D15。施工人員運用小口徑工程地質(zhì)鉆機，完成觀測點鉆孔，并在鉆孔內(nèi)埋入鉆桿送入式標志，鉆桿標頭設置旋入棱鏡，為監(jiān)測精度提供有效保障。但由于現(xiàn)場存在較大局限性，兩個基準點難以有效實現(xiàn)對15 個監(jiān)測點位移變化的監(jiān)測，因此，施工人員通過利用極坐標變形監(jiān)測法，實現(xiàn)對15 個監(jiān)測點位移變化的全面監(jiān)測。

4.2 全站儀的實際應用

4.2.1 監(jiān)測過程

高層建筑基坑變形監(jiān)測中，要求監(jiān)測人員按照相應的流程規(guī)范使用全站儀，確保測量精度達到要求。在本工程測量中，監(jiān)測流程為：

1）設置基準點

按照監(jiān)測標準相關(guān)要求，監(jiān)測基準點與基坑的水平距離，應當大于基坑深度×3 的數(shù)值，且基準點的選擇應當在基坑變形影響區(qū)域之外。因此，本工程中，監(jiān)測人員將基坑變形監(jiān)測基準點設置在距離基坑水平54m 左右的地點上，二者水平距離為基坑深度的3.6 倍，滿足標準要求（圖1 中K1、K2處）。

2）建立坐標系

觀察平面布局圖，可以發(fā)現(xiàn)K1、K2間連線與基坑邊緣線基本呈平行關(guān)系，因此，監(jiān)測人員設置K2坐標為（500，500），K1、K2方位角設置成180°，利用全站儀測量K1、K2之間的平距，并與三項參與結(jié)合，完成監(jiān)測坐標系的建立，通過計算，可以得出K1坐標，即（374.420，500）。

3）監(jiān)測基坑水平位移及沉降變化

實際監(jiān)測中，監(jiān)測人員啟動全站儀自由設站程序，將各點坐標以及方位角數(shù)據(jù)等輸入到數(shù)據(jù)輸入模塊，并與自由設站點P的坐標相結(jié)合，利用極坐標法得到PK1、PK2長度與方向角，然后獲得P點平面坐標，從基準點向各個監(jiān)測點進行瞄準，對監(jiān)測點水平位移和沉降變化的情況進行實時監(jiān)測。

4.2.2 監(jiān)測結(jié)果

本工程中，監(jiān)測人員實施周期監(jiān)測，次數(shù)總共30 次。在進行全站儀監(jiān)測精度分析中，選擇P點，其交會角45°54′17″、52°56′12″，選定PK1邊長100m，分析交會定點精度是否達到要求。結(jié)果顯示誤差范圍在0.528mm 以內(nèi)，監(jiān)測點點位誤差在1.70mm 以內(nèi)。根據(jù)基坑監(jiān)測標準中，監(jiān)測精度誤差1.5mm ～ 2.0mm 要求，本次監(jiān)測誤差在標準范圍之內(nèi)，符合標準要求。

全站儀在高層建筑基坑變形監(jiān)測中的應用，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的監(jiān)測精度，且監(jiān)測人員能夠完成遠程監(jiān)測、實時監(jiān)測，對基坑變形情況進行全方位監(jiān)控。在本工程建設中，通過全站儀基坑變形監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)的D01監(jiān)測點水平位移量超出了標準，且D02到D10、D15各點均出現(xiàn)水平位移量增加的情況。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，施工單位作出停止施工，尋找位移擴大的原因。最終發(fā)現(xiàn)由于施工現(xiàn)場場地局限性較大，基坑與武警住宅樓一側(cè)，施工人員在設置排水溝時存在質(zhì)量問題，導致基坑內(nèi)受到地表水滲漏影響，產(chǎn)生水平位移量增加的情況。針對此，施工單位及時進行了排水溝錨固結(jié)構(gòu)改造，消除地表水滲漏問題對基坑影響，恢復基坑水平位移正常量，有效確保了施工安全，為保障建筑施工質(zhì)量奠定基礎[4]。

5 結(jié)語

在現(xiàn)代建筑工程測量中，應用全站儀為提高工程測量效率與精度，保障建筑工程施工安全與質(zhì)量發(fā)揮著重要作用。全站儀在高層建筑基坑變形監(jiān)測中的應用，也證實了具有非常高的應用價值。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，智能化全站儀在工程測量中的應用范圍會不斷擴大，在未來實際應用中，相關(guān)工作人員需要不斷提升對全站儀工程測量及監(jiān)測的應用水平，獲得高精度、高質(zhì)量測量結(jié)果，從而有效促進工程建設穩(wěn)定健康發(fā)展。