CN102620699A - 定向垂距法测量变形监测定向水平位移的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种定向垂距法测量变形监测定向水平位移的方法。该方法按相关要求选定基准点、监测点，设立相应的固定测量标志；以能反映监测对象基本轮廓为标准选定轮廓基本拐点，设立临时测量标志；测量、计算基准点坐标后，在基准点上设立测站，测量轮廓基本拐点坐标和监测点坐标，计算取中后展点绘制轮廓基本线及轮廓基本线与监测点的相关位置图，并根据相关位置图上监测点与轮廓基本线的相关位置，逐点计算监测点到相应轮廓基本线的垂距，再根据本次垂距减去上次垂距、本次垂距减去初始垂距计算本次位移值、累计位移值。本发明设站位置摆脱基准线在较大范围内选择，适应性强，测量成果相对准确，工作效率大幅提高。

Description

定向垂距法测量变形监测定向水平位移的方法

技术领域

本发明属于测绘技术领域，涉及一种变形监测水平位移测量的方法，尤其涉及一种定向垂距法测量变形监测定向水平位移的方法。

背景技术

定向水平位移测量，是指在各种建筑过程中，测量特定方向上水平位移的数量及其变化速率，为建筑施工及时提供准确可靠的监测成果，以利采取针对性措施，排除或减少隐患，确保施工安全。由于建筑基坑复杂多变，有的多达数十条边，有的是弧形，设计与施工经常出现差异，要测量的是向开挖坑内水平位移的数量及其变化速率；由于滑坡等自然灾害治理测量更是多种多样，要测量的是向下水平位移的数量及其变化速率；由于公路、铁路建筑开挖路段有的是弧形或多边形，要测量的是向开挖坑内水平位移的数量及其变化速率，本质上都属于定向水平位移测量。目前，变形监测中定向水平位移测量的方法主要是“视准线法”。而“视准线法”由于受基准线的束缚效率较低，与定向水平位移测量工作客观需求的矛盾日益突出。主要存在下列问题：

1、适应性很差：用“视准线法”进行定向水平位移测量，在一个测站上只能测量从测站点到定向点的单边、双边且在规范允许范围内的监测点成果，测量复杂多边形上的监测点成果就费时费力，适应性很差。

2、工作效率较低：由于建筑监测对象多种多样，有的是多边形，有的是多种形态的弧形，施工与设计往往存在差距，“视准线法”受基准线的束缚效率较低。

3、质量难保：在定向水平位移测量中，名义上一般都用“视准线法”，实际真正把所有监测点都布设在规范要求范围内的很少，这就导致定向水平位移测量的质量难保。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种定向垂距法测量变形监测定向水平位移的方法。

本发明定向垂距法测量变形监测定向水平位移的方法，包括以下步骤：

（1）选点定位：按照《建筑变形测量规范》、《建筑基坑工程监测技术规范》要求选定基准点、监测点，设立相应的固定测量标志；以能反映监测对象基本轮廓为标准选定轮廓基本拐点，设立临时测量标志；

（2）外业测量：按照《建筑变形测量规范》、《建筑基坑工程监测技术规范》的要求测量、计算基准点的坐标，然后在基准点上设立测站，测量轮廓基本拐点坐标和监测点坐标；

（3）内业计算、展绘坐标求垂距：内业将轮廓基本拐点坐标和监测点坐标计算取中后，展点绘制轮廓基本线及轮廓基本线与监测点的相关位置图，并根据相关位置图上监测点与轮廓基本线的相关位置，按下列公式逐点计算监测点到相应轮廓基本线的垂距：

                                                 

X _A ——轮廓基本直线AB一端点A的纵坐标

Y _A ——轮廓基本直线AB一端点A的横坐标

X _B ——轮廓基本直线AB另一端点B的纵坐标

Y _B ——轮廓基本直线AB另一端点B的横坐标

X _C ——监测点C的纵坐标

Y _C ——监测点C的横坐标

D——监测点C到轮廓基本直线AB的垂直距离

（4）计算位移值：

本次位移值=本次垂距-上次垂距

累计位移值=本次垂距-初始垂距

变化速率=本次位移值/本次与上次测量间隔天数。

本发明相对现有技术具有以下优点：

1、适应性强：本发明通过外业直接测量坐标、内业绘制轮廓基本线、计算监测点到轮廓基本线的垂距、垂距减垂距等于位移值的方案，使定向水平位移测量完全摆脱了基准线的束缚，设站可以在较大范围内自由选择，简单方便，而适宜于各种形态的建筑变形定向水平位移测量。

2、质量可靠：一方面，由于轮廓基本线首次测量至终不变，轮廓基本线实际就成了“虚拟轮廓基本线”，每次所测监测点到“虚拟轮廓基本线”的垂线都相互部分重合或平行，本次垂距减去上次垂距必然等于本次位移值；本次垂距减去初始垂距必然等于累计位移值，这就从根本上保证了每个监测点的测量成果都相对准确；另一方面，测量监测点的测站必然相对减少，这也有利于提高监测点成果的质量。

3、效率大幅提高：本发明选点、设站位置不受基准线的限制，选点、设立测站只考虑满足规范要求和测量方便,坐标***按需设置，工作效率较高（甚至成倍以上提高）。

附图说明

图1为本发明实施例中基坑的概况、水平位移基准点、水平位移监测点及轮廓基本拐点的布设图。

具体实施方式

下面结合附图，通过定向水平位移的测量实践，进一步说明本发明在变形监测中测量定向水平位移的方法。

基坑概况：该基坑监测等级为三级，是一个由十二条边组成的多边形建筑基坑。监测方案共设计了3个水平位移基准点，3个竖向位移基准点，3个深层水平位移监测点，13个周边环境竖向位移监测点，25个竖向位移监测点，25个水平位移监测点。其中，25个水平位移监测点要测量的是监测点向坑内位移的数量及其变化速率。实际就是定向水平位移。因其他监测点与本发明无关，所以，现就3个水平位移基准点（P1、P2、P3）的选点和25个水平位移监测点（WY1-WY25）及10个轮廓基本拐点(D1-D10)，从选点到计算位移值的具体实施叙述如下： 

（1）选点定位：按照《建筑变形测量规范》、《建筑基坑工程监测技术规范》、设计方案的要求，并结合实际，选定了3个水平位移基准点（P1、P2、P3）和25个水平位移监测点（WY1-WY25），设立相应的固定测量标志；最后根据监测点布设情况和水平位移轮廓基本面之间的基本特征，以能反映总体轮廓特征为标准选定了轮廓基本拐点10个(D1-D10)，并设立了临时测量标志。

选择测站点注意事项：

a、以最少的测站点（高级已知点或基准点）测完所有轮廓基本拐点坐标和所有监测点坐标为标准决定设立测站数；

b、每一个测站点（高级已知点或基准点）至少要与两个已知点（高级已知点或基准点）通视；

c、当在高级已知点或基准点上设立测站不足时要增加工作基点。

选择监测点注意事项：

a、被监测对象为弧形时，应根据其形态近似的按多边形选定轮廓基本拐点；

b、同一工地的监测点最好全部布设在轮廓基本线的内侧或外侧；

c、测点向定向水平位移方向（开挖坑内或下滑一侧）位移为内，反之为外；

d、本次垂距减去上次垂距得正为向内（开挖坑内或下滑一侧）位移，得负为向外位移；

e、监测点布设在轮廓基本线内侧时垂距符号为正，反之符号为负；

f、所有监测点，无论布设在轮廓基本线内线外，计算水平位移值的方法完全相同。即本次垂距减去上次垂距等于本次位移值；本次垂距减去初始垂距等于累计位移值。

（2）外业测量：按《建筑变形测量规范》、《建筑基坑工程监测技术规范》的要求测量、计算基准点（P1、P2、P3）的坐标后，以基准点P₁点上（即距该基坑西边缘线中点28米处的二层楼顶）为测站点，架设南方两秒全站仪，在相应监测点上架设棱镜，分别对中整平后，用基准点P2定向，基准点P3检查无误后，用直接测量坐标的方法，按两测回的要求，以“点测量”方式，单点测量轮廓基本拐点坐标和所有水平位移监测点坐标。这里的一测回是指在“精测模式”下，先盘左照准棱镜，测量1次（连续读数5次），再盘右照准棱镜，测量1次（连续读数5次）。

用全站仪直接测量坐标的说明：用经纬仪或全站仪进行测量，无论采用何种方法，实质都是通过外业在测站上，测量零方向到观测方向的水平角、测站点到观测点的斜距或平距、测站点到观测点方向的垂直角、量取测站点的仪器高和观测点的觇标高，内业通过相应计算得到所需成果。“定向垂距法”的外业直接用全站仪测量坐标与“视准线法”的外业测量水平角、垂直角、平距或斜距、量取仪器高和觇标高、内业计算相关成果，在实质和精度上都是相同的。差别在于“定向垂距法”的外业直接测量坐标，把“视准线法”的内外业工作内容一体化了。测站点、定向点都用已知坐标，在已知点上设立测站、用已知点定向,在测站上所测的水平角就是其最终方位角，坐标就是其最终坐标。

（3）内业计算、展绘坐标求垂距：内业将轮廓基本拐点坐标和监测点坐标，复制到Excel电子表格计算取中后，用Cass绘图软件，展绘到1/500电子图上，先用多段线按相邻顺序连接10个轮廓基本拐点，由此绘成定向水平位移轮廓基本线与监测点之间的相关位置电子图，并根据相关位置图上监测点与轮廓基本线的相关位置，按下列公式逐点计算监测点到相应轮廓基本线的垂距，并根据计算结果编制《水平位移垂距计算表》（见表1）。后在监测点与轮廓基本线的相关位置电子图上逐点量取监测点到相应轮廓基本线的垂距（见表2，因这个基坑的监测点全部选在轮廓基准线内侧，其垂距符号取正值），并与《水平位移垂距计算表》（表1）中计算求得的相关垂距比较，其较差若超过

，就证明计算中有错误。

X _A ——轮廓基本直线AB一端点A的纵坐标

Y _A ——轮廓基本直线AB一端点A的横坐标

X _B ——轮廓基本直线AB另一端点B的纵坐标

Y _B ——轮廓基本直线AB另一端点B的横坐标

X _C ——监测点C的纵坐标

Y _C ——监测点C的横坐标

D——监测点C到轮廓基本直线AB的垂直距离

（4）计算位移值：

本次位移值=本次垂距-上次垂距；

累计位移值=本次垂距-初始垂距；

变化速率=本次位移值/本次与上次间隔天数。

表1   水平位移垂距计算表（原始坐标）

表2   水平位移垂距计算表（垂距位、位移值）

Claims (1)

1.一种定向垂距法测量变形监测定向水平位移的方法，包括以下步骤：

（1）选点定位：按照《建筑变形测量规范》、《建筑基坑工程监测技术规范》要求选定基准点、监测点，设立相应的固定测量标志；以能反映监测对象基本轮廓为标准选定轮廓基本拐点，设立临时测量标志；

（2）外业测量：按照《建筑变形测量规范》、《建筑基坑工程监测技术规范》的要求测量、计算基准点的坐标，然后在基准点上设立测站，测量轮廓基本拐点坐标和监测点坐标；

（3）内业计算、展绘坐标求垂距：内业将轮廓基本拐点坐标和监测点坐标计算取中后，展点绘制轮廓基本线及轮廓基本线与监测点的相关位置图，并根据相关位置图上监测点与轮廓基本线的相关位置，按下列公式逐点计算监测点到相应轮廓基本线的垂距：

                                                 

X _A ——轮廓基本直线AB一端点A的纵坐标

Y _A ——轮廓基本直线AB一端点A的横坐标

X _B ——轮廓基本直线AB另一端点B的纵坐标

Y _B ——轮廓基本直线AB另一端点B的横坐标

X _C ——监测点C的纵坐标

Y _C ——监测点C的横坐标

D——监测点C到轮廓基本直线AB的垂直距离

（4）计算位移值：

本次位移值=本次垂距-上次垂距

累计位移值=本次垂距-初始垂距

变化速率=本次位移值/本次与上次测量间隔天数。

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