CN109577388A - 一种快速静态gps基坑水平位移安全性监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速静态GPS基坑水平位移安全性监测方法，属于建筑施工技术领域。本发明的步骤为：第一步，利用所选GPS具备的功能，制定基坑监测方案；第二步，建立测量基准站点；第三步，建立GPS工作基点1、GPS工作基点3和监测点2；第四步，建立监测点2，小角度法监测点；第五步，观测并建立初始数据；第六步，位移监测：外业GPS接收机的接受数据应符合质量要求；第七步，数据处理，精度分析；第八步，画出位移曲线：通过基坑监测和现场检查，依据监测数据和相关条件，编写监测报告；同时，转化成水平位移监测数据及曲线。本发明利用GPS技术的优势，解决全站仪不能克服的问题，达到快速、高精度基坑监测的目的。

Description

一种快速静态GPS基坑水平位移安全性监测方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，更具体地说，涉及一种快速静态GPS基坑水平位移安全性监测方法。

背景技术

在基坑坡顶监测定位上，在沉降位移和水平位移的监测中，随着建筑工程的高、大、超等项目的出现，对基坑监测的安全性及周边环境必要安全监测提出更为复杂技术要求。目前，比较常用的方法是高精度全站仪和精密水准仪配合使用，用以确定基坑监测点水平位移和高程变化。

但是上述监测方案，由于受仪器、方法和环境的限制，有时达不到有效监测的目的，例如：依据《建筑基坑工程监测技术规范》的要求，水平位移监测基准点应埋设在基坑开挖深度3倍范围以外不受施工影响的稳定区域，由于全站仪使用时的通视要求，距离监测点及基坑位置不能太远。因此，基准点不可避免的会受到基坑开挖的影响，同时，通视的要求局限于监测点的布局，进而影响基坑监测的精度和时效性。而且，基坑侧壁受力结构点的水平位移，由于没有适宜仪器监测，往往成为监测的盲点。

GPS、全球卫星定位系统自20世纪80年代民用后，已广泛地在导航、定位等领域应用，正是因为它的静态相对定位的高精度、高效益、全天候、不需通视等优点，在现代测量中起到了划时代的作用，但在精密工程变形监测中的应用，尚处于理论研究中。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供了一种快速静态GPS基坑水平位移安全性监测方法，针对基坑监测定位的精度及其他要求，利用GPS技术的优势，解决全站仪不能克服的问题，达到快速、高精度基坑监测的目的。

2、技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种快速静态GPS基坑水平位移安全性监测方法，其步骤为：

第一步，利用所选GPS具备的功能，制定基坑监测方案；

第二步，建立测量基准站点：

所述基准站点为GPS基站4、GPS基站5，要实地进行勘察，确保没有影响信号的干扰源和大面积的反射面；所述GPS基站4、GPS基站5距基坑可以有适当的距离，如50～100m，选择在地质稳定、周边空旷的地方架起钢筋混凝土永久支柱；

第三步，建立GPS工作基点1、GPS工作基点3和监测点2；

第四步，建立监测点2，小角度法监测点：

所述监测点2，里圈监测点距离坑边20～30cm，间隔20m左右，每一拐角处设一监测点，外围监测点布置在基坑位移影响范围内，距离可以适当大一些；用30cm钢钎钉入土中即可；基坑侧壁监测GPS天线设置要求，焊接三角支架，高出基坑，安置天线，将信号传输线接出坑外；

第五步，观测并建立初始数据：

查看星历进行观测，监测频率依据《基坑监测规范》规定，可以做适当调整；因GPS卫星的几何分布对GPS定位精度具有重要的影响，为此，应选择适宜的定位卫星，即通过对GPS卫星的可见性预报，来选择最佳观测时段；

第六步，位移监测：

外业GPS接收机的接受数据应符合质量要求；

第七步，数据处理，精度分析：

测得数据通过GPS专用软件下载，并进行基线解算；将计算出的ΔX和ΔY的数值和以往的数据进行比较，分析位移量和累积量，并转化成相对基坑的位移量；

第八步，画出位移曲线：

通过基坑监测和现场检查，依据监测数据和相关条件，编写监测报告；同时，转化成水平位移监测数据及曲线。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)利用GPS进行水平监测，由于基站位于安全稳定的地质条件上，监测点和基站是独立的数据关系，无累积误差，获得的监测数据可靠性高、精度高。

(2)监测点GPS观测时间短，观测人员少，三台GPS接收机可以观测，多台GPS接收机也可以工作，而且不相互干扰，工作效率高。

(3)可以全天候监测，晚上监测往往监测效果更佳，特殊需要雨天也可以观测，能得到实时监测数据，为下一步施工提供监测依据。

(4)基坑侧壁受力点水平位移监测，只需架设GPS接收机的天线，无需架设仪器，并可全天候实时监测，确保基坑安全。

附图说明

图1是本发明的施工工艺流程图；

图2是本发明GPS网的布设图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述：

实施例1

从图1-2可以看出，本实施例的一种快速静态GPS基坑水平位移安全性监测方法，其步骤为：

第一步，利用所选GPS具备的功能，制定基坑监测方案；

第二步，建立测量基准站点：

所述基准站点为GPS基站4、GPS基站5要实地进行勘察，确保没有影响信号的干扰源和大面积的反射面；所述GPS基站4、GPS基站5距基坑可以有适当的距离，如50～100m，选择在地质稳定、周边空旷的地方架起钢筋混凝土永久支柱；

第三步，建立GPS工作基点1、GPS工作基点3和监测点2；

第四步，建立监测点2，小角度法监测点：

所述监测点2，里圈监测点距离坑边20～30cm，间隔20m左右，每一拐角处设一监测点，外围监测点布置在基坑位移影响范围内，距离可以适当大一些；用30cm钢钎钉入土中即可；基坑侧壁监测GPS天线设置要求，焊接三角支架，高出基坑，安置天线，将信号传输线接出坑外；

第五步，观测并建立初始数据：

查看星历进行观测，监测频率依据《基坑监测规范》规定，可以做适当调整；因GPS卫星的几何分布对GPS定位精度具有重要的影响，为此，应选择适宜的定位卫星，即通过对GPS卫星的可见性预报，来选择最佳观测时段；

第六步，位移监测：

外业GPS接收机的接受数据应符合质量要求；

第七步，数据处理，精度分析：

测得数据通过GPS专用软件下载，并进行基线解算；将计算出的ΔX和ΔY的数值和以往的数据进行比较，分析位移量和累积量，并转化成相对基坑的位移量；

第八步，画出位移曲线：

通过基坑监测和现场检查，依据监测数据和相关条件，编写监测报告；同时，转化成水平位移监测数据及曲线。

本实施例利用静态GPS技术通过基站点和监测点的布局、观测时段、侧壁监测、图形结构、数据解算等多技术手段监测基坑的水平位移，并对技术数据进行精度分析和可靠性分析。

基站点和监测点布局，采用两个基准站，监测站与基准站同步联测三角网形式。由于监测数据的精度与基站和监测点的距离相关，两个基站距离选择不超过500m，基站和监测点的距离不超过300m。数据解算的精度估算只做二维基线处理，二次差误差求解。精度估算在接收机间求一次差、单差。

将观测值直接相减的过程叫求一次差。所获得的结果被当做虚拟观测值，也叫做载波相位观测值的一次差或单差。在时刻接收机i和j同时对卫星p进行载波相位测量，此时卫星钟差影响相同。可得基本观测方程：

精度估算在接收机和卫星间求二次差、双差固定解；

对载波相位观测值的一次差分观测值继续求差，所得的结果仍可作为虚拟观测值，叫做载波相位观测值的二次差或双差。在时刻测站i和j同时观测卫星p和q，根据上述道理对于卫星q也可以在测站间求差，即得卫星q的一次差观测方程。则得在测站和卫星间求二次差后的虚拟观测方程式

精度估算基线解算进度按下式

接收机的基线精度为±、3mm+1ppm,由于基线距离比较短，b的误差可以忽略不计，因此基线精度可达到5～6mm。同时在工程开始之前，选择距离400m的基线，进行150多组试验观测、去掉不合格数据11组，利用公式进行计算，中误差值为3.4mm，略高于估算误差，且高于三级基坑水平位移精度要求。

检测点点位精度，按下式限差要求

式中σ—相应级别规定的精度。

观测时间开始达到规定测量要求，流动站、监测点就可以开始测量，测量记录时间达到5min结束，进入下一个监测点。

侧壁监测是基坑侧壁的GPS监测点，将信号传输线与接收机连接，记录时间同坡顶测量时间，特殊情况可以延长记录时间。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的方法并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种快速静态GPS基坑水平位移安全性监测方法，其特征在于：其步骤为：

第一步，利用所选GPS具备的功能，制定基坑监测方案；

第二步，建立测量基准站点：

所述基准站点为GPS基站4、GPS基站5，要实地进行勘察，确保没有影响信号的干扰源和大面积的反射面；所述GPS基站4、GPS基站5距基坑可以有适当的距离，如50～100m，选择在地质稳定、周边空旷的地方架起钢筋混凝土永久支柱；

第三步，建立GPS工作基点1、GPS工作基点3和监测点2；

第四步，建立监测点2，小角度法监测点：

所述监测点2，里圈监测点距离坑边20～30cm，间隔20m左右，每一拐角处设一监测点，外围监测点布置在基坑位移影响范围内，距离可以适当大一些；用30cm钢钎钉入土中即可；基坑侧壁监测GPS天线设置要求，焊接三角支架，高出基坑，安置天线，将信号传输线接出坑外；

第五步，观测并建立初始数据：

查看星历进行观测，监测频率依据《基坑监测规范》规定，可以做适当调整；因GPS卫星的几何分布对GPS定位精度具有重要的影响，为此，应选择适宜的定位卫星，即通过对GPS卫星的可见性预报，来选择最佳观测时段；

第六步，位移监测：

外业GPS接收机的接受数据应符合质量要求；

第七步，数据处理，精度分析：

测得数据通过GPS专用软件下载，并进行基线解算；将计算出的ΔX和ΔY的数值和以往的数据进行比较，分析位移量和累积量，并转化成相对基坑的位移量；

第八步，画出位移曲线：

通过基坑监测和现场检查，依据监测数据和相关条件，编写监测报告；同时，转化成水平位移监测数据及曲线。

2.根据权利要求1所述的一种快速静态GPS基坑水平位移安全性监测方法，其特征在于：基站点和监测点布局，采用两个基准站，监测站与基准站同步联测三角网形式；由于监测数据的精度与基站和监测点的距离相关，两个基站距离选择不超过500m，基站和监测点的距离不超过300m。

3.根据权利要求1所述的一种快速静态GPS基坑水平位移安全性监测方法，其特征在于：数据解算的精度估算只做二维基线处理，二次差误差求解。

4.根据权利要求3所述的一种快速静态GPS基坑水平位移安全性监测方法，其特征在于：所述精度估算在接收机间求一次差、单差；将观测值直接相减的过程叫求一次差；所获得的结果被当做虚拟观测值，也叫做载波相位观测值的一次差或单差；在时刻接收机i和j同时对卫星p进行载波相位测量，此时卫星钟差影响相同；可得基本观测方程：

所述精度估算在接收机和卫星间求二次差、双差固定解

对载波相位观测值的一次差分观测值继续求差，所得的结果仍可作为虚拟观测值，叫做载波相位观测值的二次差或双差；如下图所示，在时刻测站i和j同时观测卫星p和q，根据上述道理对于卫星q也可以在测站间求差，即得卫星q的一次差观测方程；则得在测站和卫星间求二次差后的虚拟观测方程式

所述精度估算基线解算进度按下式

接收机的基线精度为±、3mm+1ppm,由于基线距离比较短，b的误差可以忽略不计，因此基线精度可达到5～6mm；同时在工程开始之前，选择距离400m的基线，进行150多组试验观测、去掉不合格数据11组，利用公式进行计算，中误差值为3.4mm，略高于估算误差，且高于三级基坑水平位移精度要求；

检测点点位精度，按下式限差要求

式中σ—相应级别规定的精度。

5.根据权利要求1所述的一种快速静态GPS基坑水平位移安全性监测方法，其特征在于：观测时间开始达到规定测量要求，流动站、监测点就可以开始测量，测量记录时间达到5min结束，进入下一个监测点。

6.根据权利要求1所述的一种快速静态GPS基坑水平位移安全性监测方法，其特征在于：所述侧壁监测是基坑侧壁的GPS监测点，将信号传输线与接收机连接，记录时间同坡顶测量时间，特殊情况可以延长记录时间。