RTK技术在建筑基坑监测中的应用

发表时间:2021/7/22   来源:《城镇建设》2021年4卷第8期   作者:宋河
[导读] 受到城市建设的影响,土地资源量逐渐减少,而为了满足城市居民的住房需求,
        宋河
        浙江中材工程勘测设计有限公司 310022
        摘要:受到城市建设的影响,土地资源量逐渐减少,而为了满足城市居民的住房需求,在进行房屋建设时,以高层建筑为主,相对于多层建筑来说,有效提升了土地资源的利用率。此种发展形势下,基坑工程的深度和面积也在逐渐增大,致使基坑施工时的边坡结构坍塌率显著提升,这不仅会影响工程进度,还可能引发一系列的施工事故,为施工人员的人身安全构成一定威胁。为了提升基坑施工的安全性,需要采取有效的监测技术保障基坑施工作业的顺利开展。鉴于此,文章详细论述了建筑基坑监测中PTK技术的有效应用,旨在可以为行业人士提供有价值的借鉴与参考,进而为建筑业的蓬勃繁荣贡献应有之力。
        关键词:RTK技术;建筑基坑监测;应用
        
        前言:城市化进程的加快,使得城市用地越发紧张。因此,城市内的建筑空间不断向地上或地下拓展,建筑的基坑深度在逐渐加大。为了保证建筑基坑工程的质量,避免出现支护结构变形或沉降问题,施工人员必须加强建筑基坑监测,实现对基坑环境和状态的实时监控。建筑基坑具有空间狭小,施工环境复杂的特点,使用常规光学仪器进行监测,工作效率低且监测精度往往受到作业条件的限制,因此,可将RTK 技术融入该项工作之中。
        1建筑基坑变形的类型及成因
        基坑变形指的是,基坑开挖过程中,由于土体结构发生变化,导致围护结构的内外压力差异增大所引发的位移现象,最终导致外部土体发生形变,引发建筑结构移动或者沉降等问题。其变形类型和成因主要包括以下几点:
        坑外地面沉降问题。主要成因是,支护结构出现位移或者因锚杆钻孔引发的起包现象;地面水平位移。由于现场管理不力,致使在基坑周边堆放大量施工材料或者停放大量重型机械所引发地面位移现象;基底出现隆起变形。因基底部分的土体结构承载能力不足,且地面面积较大,在其下部承压水的压力增大时,导致的隆起现象。此外也与基底施工时间过长,长时间暴漏在外也有一定的关系;支挡结构侧向或者竖向位移。当支挡结构受到外界因素的影响产生位移问题时,变化引发基坑变形的问题,同时也会对建筑主体和施工条件造成极大影响。
        2RTK 技术的应用原理
        RTK 技术属于 GPS 技术中的重要组成部分,在变形监测工作中的 GPS 技术应用可以被分为周期性监测和连续性监测两种,考虑到基坑开挖的过程中,基坑结构的形式和土体结构的状态处于实时变动的状态下,且支护结构的受力状态也会实时发生改变,为此需要优先选择连续性监测模式。具体而言,就是通过在特定的位置固定监测仪器,对相关的基坑数据进行持续性采集的过程,此种监测方法对数据获取的效率要求较高,必须满足数据实时获取的要求方能保障监测数据的可靠性。
        静态监测和动态监测在实际应用中,动态监测的效率相对较高,为了保障对基坑监测数据的实时动态获取,可以通过动态差分测量的方式,以载波相位观测的技术为依托,从中确定坐标系中的三维定位数据。应用 RTK 技术进行监测时,主要是通过与流动站建立有效的联系,以数据链为主要传播途径,进行载波相位信号或是载波相位差值信号的传输。当流动站接收来自各个基站信号的同时,也会获取卫星信号,借助软件对各类数据进行实时处理并且得出各个基准站与流动站的空间关系。但此时所获取的空间关系无法读取,还需要通过坐标转换的形式,形成可读取的空间关系信息,通过对空间关系的实时监测,可有效判断基坑开挖的状态,及时发展位移或者变形等问题。
        3RTK 技术的应用缺陷
        RTK 技术在建筑基坑监测中的应用,帮助施工人员实现了工作质量和效率的提升。在实践中,该技术的应用可以让基坑监测具有全天候实时监测的能力,同时提高了观测精度的均匀性和数据采集和处理的便捷性。但是,由于作业环境等因素的影响,该项技术在应用中仍存在一些不足。主要表现在两个方面。
        一方面,将 RTK 技术应用在基坑监测之中的观测条件存在不匹配问题。若要应用这种技术,必须保证观测站可以接收 5 颗及以上卫星的信号。但是,当建筑基坑位于拥有庞大建筑群的城区时,其信号接收会受到遮挡,使得这一条件就难以满足,从而对 RTK 技术的应用起到阻碍作用。


        另一方面,RTK 技术应用时的观测误差影响因素较多,会对监测精度造成影响。比如,监测站的信号干扰或气象因素干扰,卫星轨道误差、信号传播误差等都会影响监测精度。因此,工作人员需要对技术应用方案以及基础设施建设进行优化和完善,消减误差影响因素提升监测质量。
        4 RTK 技术在建筑基坑监测中的应用
        在对 RTK 技术的应用原理进行分析后,可以确定,进行基坑监测时,需要合理设置监测站点,并且合理选用数据处理方式,方能保障监测数据的及时同步以及数据获取的高效性与准确性。
        4.1依据监测要求,合理布置监测点
        RTK 技术应用时,应首先设置好流动站和基准站,在进行基准站选择时,应考虑到卫星信号的接收质量问题,注意周边不得出现大型的建筑和障碍物遮挡,以免影响卫星信号的传输质量。此外,应将其靠近重点监测位置设置,确保重点监测位置均处于数据链的覆盖范围之内。为确保对基坑维护部位的有效监测,需在阳角和围护结构的中部设置多个流动监测点,且将各个流动监测点的间距控制在 20m 左右。进行地表沉降监测时,则需要在周边道路附近设置监测点。
        当基准点的位置确认后,需要执行安装基准站接收机的作业,同时保障电源线以及电台的合理连接。在基准站接收机安装无误后,需开启接收机,并且按照基坑监测的需求,对重点参数进行有效设置。之后再按照规范要求,完成流动站的开机和初始化设置工作。具体进行基坑监测之前,应首先对已知点进行检测,并且比对坐标值,要求其测得的数值差异应小于5-7cm,差值处于规定范围内才允许被用于基坑监测,反之,则需要重新完成上述设置工作。
        4.2监测数据的实时处理
        在基坑区域所设置的观测点,需要实时接收来自基准站所传输的载波相位信号,借助软件系统完成对卫星信号以及载波信号的分析和处理后,可以得出观测点与基准点的距离和高程参数,通过与前期数据的差值对比,可以确定基坑位置是否存在变形、位移等问题,从而实现对基坑结构的有效监测。在进行监测数据处理时,应对数据采样率以及坐标转换等操作进行综合考虑,选择最佳的作业方法,保障监测数据的准确、及时获取。
        就坐标转换来说,实际进行数据处理时,有很多因素会对数据处理的准确性构成影响,如区域、时间和数据的完整性等。为将数据处理的误差控制在小范围内,需要严格落实以下几点操作:在数据传递的过程中,是遵循先传递至流动站,再传递至基准站的规律,在此过程中,基准站、观测点和流动站在数据链的作用下,形成了一个循环传递的系统,为保障对卫星信号的正确差分处理,需对整体的未知数进行解算;对于转换参数的确认,需要完成流动站的初始化操作后,通过参考站的向量值获得。
        结束语:
        通过上文的分析和论述,我们可以了解到,将 RTK 技术应用在建筑基坑监测工作中,可以为基坑施工提供准确、可靠的监测数据,从而提高施工有效性,使得基坑工程质量以及建筑的整体施工质量都得到提升。相关工作人员明晰 RTK 技术的应用原理,并总结该技术在基坑监测应用中表现出的不足,减小其应用中的受限影响因素,并不断实现技术优化,可让该技术能更好地服务于建筑基坑监测工作。
        参考文献:
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        [4]张帅珂,陶然.浅谈RTK技术在工程中的应用[J].北方交通,2014(A02).
        [5]张聪华.RTK技术在建筑基础施工中的应用[J].华东科技:学术版,2016(6).
        [6]裴克选.RTK技术在建筑基坑监测中的应用问题探究[J].建筑工程技术与设计,2016(20).
        
        
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