■蘭 亭■廣西水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，廣西 柳州 545000

近年來(lái)，隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程的加快，大型的公共建筑和高層建筑越來(lái)越多，深基坑和高邊坡的施工活動(dòng)日漸增多，深基坑和高邊坡一旦失穩(wěn)，會(huì)危及其周?chē)?構(gòu))筑物和人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，其安全性逐步引起人們的重視;在施工過(guò)程中雖然已引入第三方監(jiān)測(cè)機(jī)制，但作為施工單位，為對(duì)自己的工程質(zhì)量和施工安全及其施工進(jìn)程進(jìn)行有效控制，也有必要對(duì)基坑和高邊坡進(jìn)行動(dòng)態(tài)的監(jiān) ，做到信息化、科學(xué)化地施工。一般城市基坑和高邊坡施工場(chǎng)地比較 雜，空間狹窄，基準(zhǔn)點(diǎn)和觀測(cè)墩很難布設(shè)，周邊圍護(hù)和建筑物給監(jiān)測(cè)造成極大影響，一般采用的視準(zhǔn)線(xiàn)法、小角度法、極坐標(biāo)法都難以施測(cè)。

采用邊角后方交會(huì)法自由設(shè)站進(jìn)行水平位移監(jiān)測(cè)，站點(diǎn)設(shè)置靈活，網(wǎng)形多變，給基準(zhǔn)點(diǎn)留下很大的布設(shè)空間，對(duì)于干擾較大的施工工程能大幅提高變形監(jiān)測(cè)的作業(yè)效率?，F(xiàn)今施工單位使用的多為2″級(jí)全站儀，在不增加儀器購(gòu)買(mǎi)資金的投入，能否利用現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行有效的監(jiān)控，在此做一些探討。

1 邊角后方交會(huì)點(diǎn)位誤差分析

依據(jù)文獻(xiàn)【1】得知，不考慮基準(zhǔn)點(diǎn)誤差的情況下，邊角后方交會(huì)測(cè)站點(diǎn)K的點(diǎn)位精度公式為:

其中SAB為兩基準(zhǔn)點(diǎn)邊長(zhǎng)，Sa、Sb為兩觀測(cè)邊長(zhǎng)，r為觀測(cè)交會(huì)角，A、B為兩觀測(cè)邊Sb、Sa對(duì)應(yīng)角，ma、mb為測(cè)距中誤差，mr為測(cè)角中誤差，ρ=206265。

從公式(1)可以看出邊角后方交會(huì)點(diǎn)的點(diǎn)位精度不僅與測(cè)距、測(cè)角誤差有關(guān)，還與交會(huì)的圖形有關(guān)。

雙測(cè)站極坐標(biāo)觀測(cè)法測(cè)站點(diǎn)到監(jiān)測(cè)點(diǎn)的誤差公式為:

其中S1、S2為測(cè)站到監(jiān)測(cè)點(diǎn)的距離，ms1、ms2為測(cè)距中誤差，mα1、mα2為測(cè)角中誤差。

一般情況下，測(cè)站到測(cè)點(diǎn)的距離距離較近，測(cè)距誤差主要由儀器測(cè)距固定誤差引起，測(cè)角誤差在同等觀測(cè)精度下可認(rèn)為一致，故令ms1=ms2，mα1=mα2，上式可化為

以徠卡TS06全站儀為例，其標(biāo)稱(chēng)方向誤差2″，測(cè)距誤差1.5mm+2ppm，設(shè)基準(zhǔn)邊長(zhǎng) SAB=200m，Sa=Sb=200m，S1=100m，A=B=r=60°，水平角觀測(cè) 6 個(gè)測(cè)回，則 mr=mα1=mα2=2.5″，帶入上式得出監(jiān)測(cè)點(diǎn)中誤差:Mp=4.0mm，達(dá)到《建筑變形測(cè)量規(guī)范》(JGJ8－2007)二級(jí)監(jiān)測(cè)規(guī)定的點(diǎn)位中誤差限差±4.2mm的要求。

如果埋設(shè)的基準(zhǔn)點(diǎn)是牢固穩(wěn)定的，可以認(rèn)為其對(duì)相鄰兩期觀測(cè)的影響是相同的，可以在計(jì)算兩期位移變化量中互相抵消。由上式可知，在不考慮基準(zhǔn)點(diǎn)誤差的情況下，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的誤差由測(cè)站交會(huì)誤差和測(cè)站觀測(cè)目標(biāo)誤差構(gòu)成。由于選擇自由設(shè)站，測(cè)站到監(jiān)測(cè)點(diǎn)的距離可控制到較小的范圍，方向觀測(cè)誤差對(duì)點(diǎn)位坐標(biāo)的影響可達(dá)到最小化，在使用同一臺(tái)儀器監(jiān)測(cè)的情況下，測(cè)距的系統(tǒng)誤差可以得到進(jìn)一步的減弱。

2 監(jiān)測(cè)實(shí)例

賓陽(yáng)縣太守中學(xué)滑坡位置在教學(xué)樓西北側(cè)后山，屬低山丘陵地貌，為泥質(zhì)滑坡，海拔高程為200m，原始自然坡度20～35°，四周植被較發(fā)育，主要為雜草、松樹(shù)、桉樹(shù)。滑坡范圍約180×40米，上下高差約20米，該防治工程采用“削坡減載+截水溝+漿砌石擋墻及排水溝+漿砌塊石格構(gòu)+種植草皮”等防治方案對(duì)該邊坡進(jìn)行綜合治理，在坡高10處設(shè)置2米寬的馬道，均按1∶1的坡度分二級(jí)削坡;為了保證滑坡在治理后運(yùn)行過(guò)程中的安全，評(píng)價(jià)工程施工質(zhì)量，采用全站儀對(duì)治理后的邊坡進(jìn)行連續(xù)13個(gè)周期的監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確測(cè)定形變監(jiān)測(cè)點(diǎn)的相對(duì)位移值，經(jīng)合理的數(shù)據(jù)處理提供形變監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變化數(shù)據(jù)，以分析其變形與趨勢(shì)，評(píng)估治理工程運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性與危險(xiǎn)性，為設(shè)計(jì)單位和政府有關(guān)部門(mén)制定決策提供服務(wù)。

2.1 基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)

在教學(xué)樓后墻角選擇3個(gè)穩(wěn)定牢固的水泥地面，用沖擊電鉆打孔，充填環(huán)氧樹(shù)脂，埋入預(yù)制的不銹鋼螺桿，用水平氣泡進(jìn)行校正，使螺桿處于垂直狀態(tài)直至環(huán)氧樹(shù)脂固結(jié)，編號(hào)為J1～J3。

2.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)

按照設(shè)計(jì)圖紙布設(shè)的點(diǎn)位，在坡腳擋土墻頂埋設(shè)2個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，馬道上埋設(shè)3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，用沖擊電鉆打孔，充填環(huán)氧樹(shù)脂，埋入預(yù)制的不銹鋼螺桿，用水平氣泡校正，使螺桿處于垂直狀態(tài)，待膠水完全固結(jié)后才進(jìn)行觀測(cè)。

2.3 觀測(cè)設(shè)備及觀測(cè)方法

測(cè)站到基準(zhǔn)點(diǎn)的最大觀測(cè)邊長(zhǎng)為170m，到監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最大觀測(cè)邊長(zhǎng)為110m，結(jié)合現(xiàn)有的儀器設(shè)備，水平位移監(jiān)測(cè)以徠卡TS06全站儀(儀器標(biāo)稱(chēng)精度:2″、1.5mm+2ppm)進(jìn)行觀測(cè)，儀器經(jīng)測(cè)繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站檢定合格后投入使用。監(jiān)測(cè)頻率為30d/次，前后觀測(cè)1個(gè)水文年共13個(gè)周期。

在通視良好、便于觀測(cè)的地方，以三點(diǎn)后方交回法設(shè)置2個(gè)臨時(shí)工作基點(diǎn)K1、K2，采用雙測(cè)站極坐標(biāo)法對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)。水平角以方向觀測(cè)法觀測(cè)6個(gè)測(cè)回，基準(zhǔn)點(diǎn)與監(jiān)測(cè)點(diǎn)同組觀測(cè)，在觀測(cè)水平角的同時(shí)觀測(cè)邊長(zhǎng)和垂直角并記錄在儀器內(nèi)存中，觀測(cè)前儀器輸入實(shí)測(cè)的大氣溫度及大氣氣壓等參數(shù)。基準(zhǔn)點(diǎn)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)均采用徠卡對(duì)中基座進(jìn)行強(qiáng)制對(duì)中，并對(duì)基座、棱鏡進(jìn)行編號(hào)，使各周期觀測(cè)中每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)都對(duì)應(yīng)同一編號(hào)的基座棱鏡組，以減弱對(duì)中誤差及基座棱鏡的機(jī)械加工誤差，觀測(cè)略圖如下。

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)采集到的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，首先進(jìn)行粗差探測(cè)檢驗(yàn)，確認(rèn)合格后用計(jì)算機(jī)平差軟件進(jìn)行嚴(yán)密平差，計(jì)算各監(jiān)測(cè)點(diǎn)每期坐標(biāo)值及點(diǎn)位中誤差，各期點(diǎn)位誤差見(jiàn)下表。

監(jiān)測(cè)點(diǎn)位誤差統(tǒng)計(jì)表 單位:毫米觀測(cè)周期K1 K2 D01 D02 D03 D04 D05點(diǎn)位中誤差點(diǎn)位中誤差點(diǎn)位中誤差點(diǎn)位中誤差點(diǎn)位中誤差點(diǎn)位中誤差點(diǎn)位中誤差1 0.6 0.4 0.5 1.2 1.2 0.8 1.3 2 0.5 0.3 0.5 1.4 1.4 0.8 1.4 3 1.1 0.7 1.0 2.8 2.8 1.8 2.9 4 0.8 0.6 0.8 1.4 1.4 1.0 1.5 5 1.5 1.1 1.5 2.8 2.8 1.9 2.9 6 2.0 1.4 1.9 3.7 3.7 2.5 3.8 7 1.6 1.1 1.5 2.9 2.9 2.0 3.0 8 1.1 0.8 1.0 2.0 2.0 1.3 2.0 9 1.8 1.2 1.7 3.2 3.2 2.2 3.3 10 1.6 1.1 1.5 2.9 2.9 2.0 3.0 11 1.8 1.3 1.7 3.3 3.3 2.2 3.4 12 1.4 1.0 1.4 2.6 2.6 1.8 2.7 13 2.0 1.4 1.9 3.7 3.6 2.5 3.8

從表格中統(tǒng)計(jì)，測(cè)站K1、K2最小點(diǎn)位誤差為0.3mm，最大點(diǎn)位誤差為2.0mm，監(jiān)測(cè)點(diǎn)最小點(diǎn)位誤差為0.5mm，最大點(diǎn)位誤差為3.8mm，符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)測(cè)量規(guī)范要求。

經(jīng)過(guò)一年的觀測(cè)，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)變化量均在測(cè)量誤差的控制范圍之內(nèi)，而且根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)得出的變化趨勢(shì)很微弱，可以認(rèn)為在監(jiān)測(cè)期間邊坡是穩(wěn)定不變的。

3 結(jié)束語(yǔ)

(1)采用全站儀邊角后方交會(huì)法設(shè)立測(cè)站方便靈活，擺脫了傳統(tǒng)需要固定測(cè)站的測(cè)量方式，可滿(mǎn)足高精度的水平位移監(jiān)測(cè)要求;其作業(yè)效率高，能有效地避開(kāi)視線(xiàn)障礙物，基準(zhǔn)點(diǎn)布置靈活，節(jié)省埋石造墩費(fèi)用，降低監(jiān)測(cè)成本，達(dá)到監(jiān)測(cè)目的，是一種方便快捷、準(zhǔn)確可靠地方法。

(2)在測(cè)站監(jiān)測(cè)過(guò)程中，使用同一臺(tái)儀器、同一觀測(cè)人員和觀測(cè)線(xiàn)路，測(cè)距偏差較小且穩(wěn)定，觀測(cè)邊長(zhǎng)不宜大于200m，采用相同的觀測(cè)圖形，相同的數(shù)據(jù)處理方法，測(cè)站適當(dāng)接近監(jiān)測(cè)點(diǎn)，各個(gè)觀測(cè)目標(biāo)宜采用同一個(gè)強(qiáng)制對(duì)中裝置，削弱對(duì)中誤差。

(3)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)應(yīng)采用雙測(cè)站極坐標(biāo)觀測(cè)法，有利于提高觀測(cè)精度，杜絕粗差，保證監(jiān)測(cè)成果的可靠性。

［1］李全信.邊角后方交會(huì)精度分析及布設(shè)方案選擇.測(cè)繪工程，2000(9).

［2］李全信.關(guān)于邊角后方交會(huì)中邊角測(cè)量精度的匹配問(wèn)題.測(cè)繪科技通信，1996(3).

［3］伊?xí)詵|，李保平.變形監(jiān)測(cè)技術(shù)及應(yīng)用.黃河水利出版社，2007.