GPS技術(shù)在建筑基坑變形監(jiān)測中的應(yīng)用

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；建筑基坑變形監(jiān)測；應(yīng)用 

　　近年來，地下工程發(fā)展速度有所加快，與此同時基坑深度、面積等必然會隨之?dāng)U大，一旦基坑支護結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形、倒塌等，其后果不堪設(shè)想，為切實保障建筑基坑安全，必須借助GPS技術(shù)動態(tài)監(jiān)測其變形數(shù)據(jù)，并將其以直觀形象的方式表達出來，以此為科學(xué)規(guī)劃地下空間、安全進行基坑施工、減少地面沉降等提供有力參考。 

　　1 概述 

　　建筑基坑變形是指在開挖基坑時，因坑內(nèi)卸荷致使圍護結(jié)構(gòu)因內(nèi)外壓力差值產(chǎn)生位移，造成其外側(cè)土體出現(xiàn)變形，最終導(dǎo)致建筑移動或沉降。GPS主要由空間星座、地面控制、用戶設(shè)備三大部分構(gòu)成，其通過衛(wèi)星不斷發(fā)送相關(guān)的時間信息和星歷參數(shù)，而用戶在接收到上述信息后會加以計算和分析，以此獲取測站的三維方向、位置、時間信息、運動速度等數(shù)據(jù)，其通常借助偽距法、載波相位等定位方法，以及靜態(tài)、動態(tài)兩種數(shù)據(jù)處理方法服務(wù)于建筑基坑變形監(jiān)測工作。 

　　相對而言，融合了網(wǎng)絡(luò)、計算機、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析等多種現(xiàn)代技術(shù)的GPS系統(tǒng)，可使布設(shè)變形監(jiān)測網(wǎng)更為自由、方便，可自動、實時采集、傳遞、處理、分析建筑基坑變形數(shù)據(jù)，也可實現(xiàn)全天候觀測，不僅能夠?qū)�測點的三維位移進行同時測定，而且可以弱化或規(guī)避系統(tǒng)誤差對監(jiān)測數(shù)據(jù)的影響，從而定位快，精度高，利于及時、準(zhǔn)確、動態(tài)掌握建筑基坑變形情況，也正因此被廣泛應(yīng)用于建筑基坑變形、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、地面沉降等工作領(lǐng)域。 

　　2 GPS技術(shù)在建筑基坑變形監(jiān)測中的應(yīng)用 

　　2.1 實踐應(yīng)用 

　　基于GPS技術(shù)的似單差法算法模型可實現(xiàn)解算模糊度的簡化，規(guī)避周跳的修復(fù)與探測，而直接從載波相位監(jiān)測數(shù)值中獲取相應(yīng)的變形信息，而GPS一機多天線技術(shù)可將監(jiān)測點的定位誤差控制在1mm左右，直接達到了基坑變形監(jiān)測一級精度的標(biāo)準(zhǔn)，而且可以減少GPS雙頻接收機數(shù)量，利于降低系統(tǒng)造價，加之可以同步監(jiān)測基坑整體變形量，應(yīng)用前景十分廣闊。下面以平陽景苑工程基坑變形監(jiān)測為例，著重講解GPS的實踐應(yīng)用。 

　　首先是基于現(xiàn)有資料，明確平陽景苑工程基坑變形的監(jiān)測內(nèi)容，具體包括周邊建筑傾斜角度、垂直位移、地下綜合管線的水平和垂直位移、地表沉降、地下水位、錨頭拉力、土釘內(nèi)力和拉力、立柱內(nèi)力、深層水平位移等諸多監(jiān)測對象。其次是選擇合適的監(jiān)測方法，此時需要以側(cè)邊為主，采用邊角網(wǎng)，結(jié)合部分角度構(gòu)建平均邊長為300m左右的一級平面控制網(wǎng)，但其測角誤差不得大于0.7″，相鄰基準(zhǔn)點位置誤差不得大于1.5mm，同一方向測回互差和半測回歸零差不得超過3″等，在測量邊長時，可借助電磁波來完成，且往返較差應(yīng)不得超過2*（a+b*D）mm等；采用方向觀測方法，盡量將測量讀差控制在2″內(nèi)，利用徠卡TS30全站儀測量監(jiān)測點的水平位移，并借助徠卡變形監(jiān)測分析系統(tǒng)平差加以計算；監(jiān)測基坑垂直位移時，應(yīng)在其外部布設(shè)四個工作基點，結(jié)合水準(zhǔn)網(wǎng)加以聯(lián)測，且在水準(zhǔn)限差中，保證基輔分劃的測量高差在0.7m內(nèi)，而沉降量以本次與前次所測高程差為準(zhǔn)；監(jiān)測地下水位時，可利用水位計進行直接測量等。 

　　再者是合理布設(shè)監(jiān)測點，為清楚、全面的認識基坑變形信息，需要在基坑水平位移監(jiān)測點設(shè)置6個觀測墩；在埋設(shè)垂直位移基點時，應(yīng)將其設(shè)置在變形影響范圍以外，易于保存且穩(wěn)定的區(qū)域；為監(jiān)測基坑圍護頂部時，必須在陽角處、周邊中部設(shè)置監(jiān)測點，且水平間距控制在20m左右；用于監(jiān)測地表沉降的點應(yīng)分布在周邊道路附近，此外錨頭、錨索、土釘?shù)葍?nèi)力、拉力等監(jiān)測點的布設(shè)位置和數(shù)量，應(yīng)以實際情況為準(zhǔn)。該環(huán)節(jié)基于GPS技術(shù)，還應(yīng)用了測斜儀、全站儀、振弦式傳感器、計算機等設(shè)備基坑輔助變形監(jiān)測。 

　　最后是利用GPS技術(shù)獲取的監(jiān)測點數(shù)據(jù)，借助相應(yīng)的應(yīng)用軟件，嚴(yán)密的平差方法，準(zhǔn)確計算其變形測量結(jié)果，并加以檢查和核實，以此為采取行之有效的變形控制措施聽過有力依據(jù)。 

　　2.2 應(yīng)用趨勢 

　　一是基于GPS技術(shù)的建筑基坑變形集成監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)建，集成GPS、特殊變形測量、攝影、INSAR等技術(shù)而形成的綜合變形監(jiān)測體系，通過數(shù)據(jù)處理、管理、查詢、變形預(yù)測、可視化等諸多模塊的構(gòu)建，可有效克服GPS技術(shù)在建筑基坑變形監(jiān)測應(yīng)用中的局限性，準(zhǔn)確、全面掌握建筑沉降、地下水位、基坑支護結(jié)構(gòu)位移、支撐軸力等信息，以此為應(yīng)對基坑變形提供重要依據(jù)，如GPS/INS系統(tǒng)可精確、動態(tài)、整體測定（x，y，z，t）四維形變場。 

　　二是實現(xiàn)建筑基坑變形監(jiān)測數(shù)據(jù)的可視化，此時主要基于GPS技術(shù)，融合三維可視化先進技術(shù)，以建筑所在地的地質(zhì)、沿線地形、周邊建筑等信息資料為依據(jù)，構(gòu)建三維地質(zhì)建筑和地質(zhì)模型，如此一來，我們不僅可以直觀形象的看到受控建筑、時序曲線、監(jiān)測數(shù)據(jù)，更可以對基坑開發(fā)過程進行動態(tài)模擬，以及實時查看基坑變形數(shù)據(jù)和變形分布，用于科學(xué)、安全施工，以免引發(fā)不必要的損失和事故。 

　　三是以3S技術(shù)為基礎(chǔ)的實時在線分析系統(tǒng)的構(gòu)建，當(dāng)下的GPS、RS、GIS三大技術(shù)已進入相互融合、相互集成的發(fā)展階段，不僅為建筑基坑變形監(jiān)測，也為局部地殼變形、滑坡等監(jiān)測帶來了便利。通過該系統(tǒng)，可實現(xiàn)對變形監(jiān)測數(shù)據(jù)的及時、自動的分析、處理和評價，利于快速掌握基坑變形現(xiàn)狀，并作出切實有效的應(yīng)對措施。此外基于GPS和Web的自動反饋和報警系統(tǒng)可根據(jù)建筑基坑變形監(jiān)測區(qū)域的具體情況自動生成變形速率、曲線圖以及預(yù)測圖等，并在網(wǎng)上進行發(fā)布，從而使管理人員無論身處何地，都可以借助互聯(lián)網(wǎng)了解建筑物基坑變形情況，以此為后續(xù)工作提供便利。 

　　3 結(jié)束語 

　　總之，GPS技術(shù)為可為有效控制建筑基坑變形，安全、經(jīng)濟施工，合理開發(fā)地下空間提供有力參考和依據(jù)，因此我們應(yīng)增強創(chuàng)新能力，提高GPS技術(shù)的適用性、可靠性與高效性，以此促進建筑基坑監(jiān)測工作邁上新臺階。 

　　參考文獻 

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