李力劍，宋建學(鄭州大學 土木工程學院，河南 鄭州 450001)

測角精度1秒級全站儀變形測量精度分析

李力劍，宋建學
(鄭州大學 土木工程學院，河南 鄭州 450001)

以鄭州市軌道交通4號線鑫融路站基坑為背景，通過施工現(xiàn)場實驗監(jiān)測，評定測角精度1秒級全站儀變形測量精度。在強制對中墩上安置全站儀及反射棱鏡，采用坐標測量模式，利用定向垂距法計算監(jiān)測點到基坑輪廓線距離，并得出監(jiān)測點坐標、垂距及相應中誤差。實驗結果表明：用測角精度1秒級全站儀進行基坑變形監(jiān)測，其坐標、垂距中誤差均小于0.15 mm，可以滿足規(guī)范要求。

工程測量技術；水平位移監(jiān)測；全站儀；中誤差

基坑工程安全監(jiān)測是保障基坑安全的重要手段，其中水平位移是評估基坑邊坡狀態(tài)的主要指標，是安全監(jiān)測的關鍵內容。

通過鄭州市軌道交通4號線鑫融路站工程的現(xiàn)場實驗，得出實驗結果，處理實驗數(shù)據(jù)，將最終結果與《建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范》(GB50497-2009)對水平位移監(jiān)測精度的要求進行對比，驗證測角精度1秒級全站儀變形測量精度，為實際工程中的設備選型提供依據(jù)。

1 基坑工程監(jiān)測中水平位移監(jiān)測精度要求

《建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范》(GB50497-2009)對水平位移監(jiān)測精度要求見表1。

表1 水平位移監(jiān)測精度要求 mm

2 實驗方案

2.1 實驗設備

本次實驗采用TOPCON DS-101AC自動照準WinCE智能全站儀以及其配套的反射棱鏡。該全站儀精度指標見表2。

表2 測量精度指標

2.2 實驗場地

實驗場地位于鄭州市鄭東新區(qū)如意東路與北三環(huán)交叉口，鄭州市軌道交通4號線鑫融路站施工現(xiàn)場。

鑫融路站基坑已開挖至設計標高，且仍處于基坑降水狀態(tài)?；映书L方形，南北走向，在基坑北側沿短邊均勻布置三個觀測點，長邊方向在端部布置兩個觀測點，分別記為A、B、C、D、E(由于現(xiàn)場施工原因，E點受到破壞，本次試驗中E點無數(shù)據(jù))。在基坑西側，南北兩端各有一個強制對中臺，分別記為P1、P2點，作為實驗的基準點，場地布置見圖1。

圖1 場地點位布置圖

2.3 實驗過程

實驗于2016年10月29日上午8：40開始，風速0.5 m/s，溫度：10.4℃，濕度87.4%，氣壓101.9 kPa。實驗開始，將儀器安裝在強制對中臺上(P1點)，進入坐標測量模式，將P2點作為后視點，觀測并記下其坐標，手動操作儀器依次測量D、C、B、A點坐標，調整程序參數(shù)，每隔5 min測量一次，儀器開始自動尋點、測量，共進行10次測量。

2.4 實驗成果

對每一個觀測點進行盤左-盤右法測量，儀器自動計算并輸出盤左盤右測量結果平均值。實驗結果見表3。

表3 現(xiàn)場測量結果

3 精度分析

3.1 監(jiān)測點垂距歸一化

計算各點到基坑側壁輪廓線的垂距。由于各組數(shù)據(jù)變化僅在1 mm的范圍之內，且本實驗目的在于檢驗儀器測量精度，為便于直觀分析各組數(shù)據(jù)之間的差異，現(xiàn)將各點對應的垂距進行歸一化處理(同一點毫米級以上相同數(shù)據(jù)舍去)，則各點數(shù)據(jù)見表4。

表4 垂距值歸一化處理 mm

3.2 垂距中誤差

工程中常用Bessel公式計算中誤差。

(1)

利用Bessel公式計算垂距的中誤差，計算結果見表5。

表5 垂距的中誤差 ×10-2mm

3.3 監(jiān)測點坐標誤差及中誤差

利用公式(2)、公式(3)計算單次監(jiān)測誤差，結果見表6。

(2)

(3)

Xi—第i次測量得出的X坐標；

Yi—第i次測量得出的Y坐標；

△Xi—第i次測量得出的X坐標監(jiān)測誤差；

△Yi—第i次測量得出的Y坐標監(jiān)測誤差。

表6 單次監(jiān)測坐標誤差 ×10-2mm

利用Bessel公式計算各點ΔX、ΔY的中誤差，計算結果見表7。

表7 ΔX、ΔY的中誤差 ×10-2mm

由表7可知，用測角精度1秒級全站儀進行基坑變形監(jiān)測，可以滿足規(guī)范要求，且有較大精度冗余。

將表6中的數(shù)據(jù)點描繪到坐標系中，以坐標原點為圓心，表7中所示中誤差為半徑作圓，結果見圖2～圖5。

圖2 A點的坐標測量成果及中誤差 圖3 B點的坐標測量成果及中誤差

圖4 C點的坐標測量成果及中誤差 圖5 D點的坐標測量成果及中誤差

4 結論

現(xiàn)場實驗及精度分析表明，用測角精度1秒級全站儀進行基坑變形監(jiān)測，可以滿足規(guī)范要求，且有較大精度冗余。

[1] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范：GB50497-2009[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[2] 宋建學.工程監(jiān)測技術與應用研究[M].北京：科學出版社，2014.

[3] 宋建學.工程測量(第4版)[M].鄭州：鄭州大學出版社，2015.

[4] 楊曉松,張雙成.深基坑位移監(jiān)測與結果分析[J].河南城建學院學報,2015(1):55-58.

[5] 張紅,楊瑞芳.幾種坐標轉換方法在線路測量中的應用分析[J].河南城建學院學報,2016(1):79-83.

[6] 黃艷立,高怡.全站儀導線測量數(shù)字化研究[J].河南城建學院學報,2009(4):49-52.

[7] 江遙,高超.深基坑水平位移監(jiān)測方法與精度淺析[J].測繪與空間地理信息,2014(12):28-31.

[8] 汪孔政.全站儀監(jiān)測基坑水平位移精度分析[J].建筑技術,2009(2):153-154.

[9] 張志紅,金建洲.基坑工程安全監(jiān)測技術[J].河南城建學院學報,2006(2):10-13.

Precision analysis of 1-second electronic total station in deformation measurement

LI Li-jian，SONG Jian-xue
(SchoolofCivilEngineering,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450001,China)

Taking the foundation pit of Xinrong Road Station of Zhengzhou Metro Line 4 as the background, through the construction site monitoring and evaluation, the accuracy of the deformation of the total station is evaluated. In order to calculate the total point and reflector prism on the mound, the coordinate measuring mode is used to calculate the distance from the monitoring point to the contour of the foundation pit by the directional vertical distance method, and the coordinates, vertical distance and corresponding error of the monitoring point are obtained. The test results show that the deformation of the foundation pit is monitored by the one-second total station with the accuracy of angle measurement, and the mean error of the coordinates and the offset are less than 0.15 mm, which can meet the requirements of the specification.

engineering survey technology; horizontal displacement monitoring; electronic total station；mean error

2017-01-31

鄭州市科技領軍人才計劃項目(112PLJRC353)

李力劍(1993—)，男，河南洛陽人，碩士研究生。

1674-7046(2017)02-0077-06

10.14140/j.cnki.hncjxb.2017.02.014

TU198.7

A