變形監測技術研究與分析

麻海霞（山西省 中化二建集團有限公司，山西　太原　030021)

變形監測技術研究與分析

麻海霞（山西省 中化二建集團有限公司，山西太原030021)

近幾年來，我國經濟建設的發展越來越穩定，建筑工程的施工項目的數量也在持續攀升，對工程測量的技術要求也越來越高。在施工過程中，對于建筑物的設計、施工、管理等各個階段所用的數據都是通過測量得到的，尤其是變形監測數據，將直接反映建筑物的穩定程度以及建筑物的安全性能，本文主要針對發展現狀、監測技術手段、實施過程和誤差分析及數據處理等方面進行研究和分析。

變形監測；提高精度；技術研究

隨著社會的不斷進步，物質文明的極大提高及建筑設計施工技術水平的成熟完善，土地資源日漸減少與人口增長之間日益突出的矛盾，高層及超高層建筑物越來越多，這些都會成為建筑物的安全隱患，為了保證人們的生命安全以及財產安全，需要對建筑物的穩固程度密切監測。對于變形監測的重視已經不僅是在國內，在國外也受到了廣泛的關注。

1　變形監測的發展現狀

變形監測是現代工程測量中的一個基本職能，主要是觀察在外力作用下變形體的有關基本情況，如形狀、大小等基本特征。為了保證建構筑物的正常使用壽命和建筑物的安全性，并為以后的勘察設計施工提供可靠的資料及相應的參數，建筑物沉降觀測的必要性和重要性愈加明顯。特別在高層建筑物施工過程中應用沉降觀測加強過程監控，指導合理的施工工序，預防在施工過程中出現不均勻沉降，及時反饋信息，為勘察設計施工部門提供詳盡的一手資料，避免因沉降原因造成建筑物主體結構的破壞或產生影響結構使用功能的裂縫，造成巨大的經濟損失。

2　變形監測的技術手段

2.1測量機器人監測技術

測量機器人監測技術屬于一種地面變形監測技術，由于我國的科技水平越來越發達，對于變形監測的技術也越來越智能化。測量機器人與測量數據處理分析軟件系統相結合完全可以實現變形監測的自動化。測量機器人作為多傳感器集成系統在人工智能方面的進一步發展，使其在建筑物變形監測中必將得到進一步應用。

2.2三維激光掃描技術

三維激光掃描技術也是一種地面變形監測技術，是通過雷達對紅外線進行發射與接收實現變形監測的目的，能過對建筑物進行全方位、三維立體空間的掃描，從而獲得準確性較高的實時數據，通過與前期數據比對，計算相應的變形量，同時還能夠發現很多傳統的地面變形監測技術發現不了的安全隱患。

2.3GPS技術

GPS的應用是測量技術的一項重大變革，是利用衛星或飛機上的測量傳感器對地面或建筑物進行沉降或位移監測。具有定位精度高、連續性、實時性、提供三維坐標、全天候作業等優點。尤其是實時動態測量技術（RTK）是以載波相位觀測量為根據的實時差分GPS測量技術，實時地計算并顯示出用戶站的三維坐標。

2.4全站儀監測技術

全站儀監測技術以其自動化、高精度的技術優勢，在變形監測中得到了普遍應用。全站儀正在向全能型和智能化方向發展。在很短的時間內完成一目標點的觀測，并可以對多個目標作持續和重復觀測。

2.5數字攝影測量變形監測技術

近年來，隨著技術的飛速發展，攝影測量已經進入了數字攝影測量時代。被攝物體的數字影像獲取變得越容易。利用數字影像處理技術和數字影像匹配技術獲得同名像點的坐標，就可以計算出對應物點的空間坐標。整個處理過程是由計算機完成的，因此也稱為“計算機視覺的攝影測量”。變形監測的攝影測量方法，不僅圓滿地解決了觀測的同時性、觀測點的連續性、動態監測等問題，而且可以對一些無法到達的變形體進行監測。

3　變形監測過程實施

3.1變形測量點的布設

變形測量點可分為控制點和觀測點（變形點）。控制點包括基準點、工作基點以及聯系點、檢核點、定向點等工作點。各種測量點的選設及使用，應符合：工作基點應選設在靠近觀測目標且便于聯測觀測點的穩定或相對穩定位置。測定總體變形的工作基點，當按兩個層次布網觀測時，使用前應利用基準點或檢核點對其進行穩定性檢測。測定區段變形的工作基點可直接用作起算點。當基準點與工作基點之間需要進行連接時應布設聯系點，選設其點位時應顧及連接的構形，位置所在處應相對穩定。對需要單獨進行穩定性檢查的工作基點或基準點應布設檢核點，其點位應根據使用的檢核方法成組地選設在穩定位置處。對需要定向的工作基點或基準點應布設定向點，并應選擇穩定且符合照準要求的點位作為定向點。

尤其是基準點的布設和制作非常重要，有時根據設計要求成孔、澆灌、砌井、高程點標示等進行布設，確保基準點的永久使用。

圖1：控制樁剖面示意圖

圖2：圓形鋼筋籠制作示意圖

圖3：場區控制點保護示意圖

3.2變形監測周期

根據建筑物的特征、變形速率、觀測精度要求和工程地質條件及施工過程等因素綜合考慮，觀測過程中的頻率或周期，應該根據變形量的變化情況，進行適當調整，通常觀測次數能反映出變化的過程。對于單一層次布網的情況，觀測點與控制點都應按照變形觀測周期進行觀測；對于兩個層次布網的情況，觀測點及聯測的控制點應按變形觀測周期進行觀測，控制網部分可以按照復測周期進行觀測。變形觀測周期要以能系統反映所監測的變化過程且不遺漏其變化時刻為原則。當觀測中發現變形異常時，應及時增加觀測次數。

4　變形監測的誤差分析

4.1誤差對平差改正數的影響

在變形檢測的過程中，對于監測影響的結果最大的就是誤差，有時候誤差會將變形監測向一個錯誤的方向誤導，使得對于建筑的定位與測量都存在著一定的問題，所以，我們必須要解決變形監測的誤差問題，是方案設計的數據的準確性與可靠性，避免對平差結果產生影響。我們可以根據Baarda提出的公式對誤差進行計算：

QIT1=P-1-AQXXATV=-QITPL=-RL

4.2變形監測的粗差檢驗

一般沒有實踐去進行周密的計算的時候，我們可以通過對變形監測進行粗差檢驗的方式，當然也是以筆者之前提到的公式為基礎，把觀測到的數據帶入到粗差檢驗的函數中，就可以知道一個大致的誤差值了。

5　變形監測的數據處理與分析

5.1使用建模的方法來分析變形監測數據

近幾年來，對于變形監測數據分析的方法新增了許多，像是頻譜分析、濾波分析，但是在所有分析中使用最廣泛的還是建模分析，比如說使用灰色理論來進行建模分析，將數字與灰色理論結合到一起，畫出回歸曲線，對回歸曲線所顯示出來的數據與誤差進行分析，從而對變形監測的數據進行深入的探討。

5.2使用物理分析來解釋變形監測

周期性檢測就是變形檢測的一種物理分析手段，主要是為了防止建筑到達某一個臨界點而產生突變，起到防患于未然的作用，在實際的變形監測分析中，主要就是以數學統計法、函數分析法來進行混合模型的建設，不需要變形監測的數據就是這種方式的有點，具有“先驗”的好處。

6　結語

綜上分析可知，變形監測技術在我國的建筑行業的應用非常的廣泛，同時也起著非常重要的作用，變形監測系統不僅僅為我國人民群眾的生命安全提供了保障，還在很大程度上保護了我國的文化遺產，促進我國的社會主義精神文明建設。不斷深化現代化變形監測技術的改革與創新是非常關鍵的，要將現代工程測量中的新技術新方法應用到變形監測技術中來，使變形監測向更精密、更智能的方向發展，以推動我國建筑工程行業的穩定發展。

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［2］雍睿.三峽庫區侏羅系地層推移式滑坡—抗滑樁相互作用研究［D］.中國地質大學，2014.

［3］鄧永安.關于工程測量變形監測的有效措施的論述［J］.科技與企業，2012，23：206.