RTK技術在建筑基坑監測的應用
賀春梅
[摘要]建筑施工活動增多的同時,基坑監測任務量相應增加,應用RTK技術進行基坑監測,能夠真實掌握基坑變形情況,進而針對性地制定修復方案,全面保證建筑工程質量。本文在RTK技術介紹的基礎上,總結建筑基坑變形的表現,并分析基坑變形成因,最后重點探究建筑基坑監測中RTK技術的具體應用。旨在為基坑監測人員提供借鑒,大大提高RTK技術利用率,促進我國建筑事業常態發展。
[關鍵詞]RTK技術;建筑基坑;基坑監測;應用
當前城市用地資源日趨緊張,為在限定資源內擴大建筑規模,需要縱深式開發地下空間。然而建筑基坑施工風險較高,基坑施工期間,施工人員應借助相關技術動態監測基坑變化情況,做到風險早發現、早防控,避免產生不必要的經濟損失。RTK技術憑借環境適應性強、測量精度高等優勢廣泛用于建筑基坑監測,使得基坑施工任務又好又快完成。可見,本文分析RTK技術在建筑基坑監測中的應用,其現實性意義不言而喻。
1RTK技術概述
1.1 內涵
RTK技術全稱為載波相位差分技術,是衛星定位測量法的一種[1]。當衛星定位技術不斷升級、創新,技術使用者在精確度、時效性等方面提出較高要求,這為實時動態定位技術應用提供了廣闊空間。以往RTK技術存在定位失準、誤差大等缺點,說明RTK技術存在一定的進步空間,當網絡信息技術與RTK技術融合,再次提高了RTK技術定位的精確度,并滿足數據校正需求。
1.2 組成部分
RTK系統由多個子系統組成,子系統功能、特征存在差異性,當子系統協同應用,會大大彰顯RTK系統功能優勢,為系統應用單位高效作業提供可靠保障。基準站子系統用來提供數據源,具備無人值守、自動防護、數據保存等特點。管理控制中心子系統處于核心地位,它為星狀網絡構建奠基,使網絡子節點有序運行,其功能總結為數據處理、系統監管、用戶管理等。數據通信子系統在基準站、網絡的連接中起到載體作用。用戶數據中心子系統負責發送實時數據、下載基準站信息。
1.3 應用原理
RTK技術應用期間,在基準點上設置多個站點,間隔一段時間后收集載波相位差分改正信號,然后借助數據鏈傳遞信號、處理信號于流動站,經差分計算準確判斷站點間位置關系[2]。建筑基坑監測中,RTK技術動態測量、準確定位基準站點位置情況,將定位結果及時向施工負責人傳遞,進而施工人員能夠根據數據信息提示,針對性地改進基坑施工方案,并配備適合的施工設備和方法,確保建筑基坑施工任務順利完成。
2 建筑基坑變形的表現及成因
建筑基坑施工活動具有隱蔽性,一旦施工環節出現突發現象,那么基坑變形問題接連出現,如果基坑質量得不到保證,那么建筑返工頻次相應增多,并極易威脅施工人員生命安全。實際上,建筑基坑的施工條件存在差異,所以基坑變形現象多樣呈現,施工人員應了解基坑變形問題出現的原因,據此制定基坑變形問題防控措施,使建筑基坑施工質量大幅提高。
2.1 地面沉降及原因
建筑基坑地面沉降變形現象較普遍,主要是因為雨季施工的過程中,未做好防雨措施,當降水落入基坑,會因基坑水分蒸發速度慢,以及基坑水下沉作用,導致地面沉降;此外還有支擋結構水平方向發生位置移動,導致承載力不均出現地面沉降。
2.2 水平位移及原因
基坑外地面之所以會出現水平位移變形現象,這與樁基墻體鉆孔施工土大量堆積有一定關聯。坑邊堆土、堆載也是產生水平位移變形的主要原因。如果這類變形問題未及時處理,那么相鄰建筑物、市政管線會出現不同程度的裂紋現象。
2.3 坑底隆起及原因
一般來說,坑底地基承載性能,直接影響坑底施工質量,如果承載力較弱,或者外部載荷力過大,那么會因超出坑底承受范圍而發生形變[3]。再加上坑底下承壓水誘發揚壓力,則坑底土層突涌概率相應提高。此外,基坑與空氣接觸時間過長,這也是導致坑底隆起變形的重要因素。
2.4 支擋位移及原因
對于支擋結構位移這一變形問題,主要歸結為支擋墻變形、錨桿變形,分析原因可知,基坑降水是直接誘因,坑邊堆載引發的負摩阻力是主要原因。如果支擋位移變形問題延時處理,那么建筑基坑主體質量難以保證,并且會嚴重破壞周邊環境,不利于人與自然關系的和諧發展。
3 建筑基坑監測中RTK技術的具體應用
建筑基坑監測環節必不可少,通過基坑監測,了解建筑基坑施工中是否存在多樣化變形問題,避免基坑施工風險擴大化。然而基坑監測方法的選用十分關鍵,本文結合具體測區案例,探究RTK技術用于基坑監測的表現,為基坑優質化、安全化施工提供可靠指導,并逐漸提高基坑建筑作業效率。下文具體介紹RTK的方案設計和技術實踐要求。
3.1 測區案例
某城市住宅建筑項目占地550 畝,多個樓座基礎應用開挖式施工法,夏季降雨頻繁,并且可能導致雨量較多,一定程度上增加了基坑防雨難度,并且基坑建筑工程延期。為全面掌握基坑施工質量,勢必要做好基坑監測工作。在案例工程中使用RTK技術,能夠直觀、精準的監測基坑變形情況。
3.2 方案設計要點
案例工程所處區域的地形條件良好,且無高大建筑物遮擋,無輸電線、發射塔對信號的干擾,能夠實現GPS信號的穩定傳輸。RTK方案設計時,準備五臺雙頻接收機(型號為Trimble700 )、無線發射電臺(25W)、全站儀、水準儀等,滿足實時觀測需要[4]。
3.3 技術實踐要求
3.3.1 確定監測點方案實施階段,確定流動站、基準站位置,這要求RTK技術人員做好現場勘查工作,了解區域自然環境、人文環境,并做好記錄,為流動站、基準站布設提供資料,確保信號穩定傳輸,真實反映基坑變形情況。考慮到基坑監測環節存在影響因素,所以監測點位置與基坑位置的間距盡量縮小,保證信號質量,實現有效監測的目的。由于基坑較隱蔽,一旦監測盲區的基坑信息無從得知,那么監測工作價值將大打折扣,最終得到的監測結果難以真實反映建筑基坑變形情況,導致監測設備資源、人力資源大大浪費。對此,應大量設置監測點,并以流動方式完成基坑監測任務,同時,在陽角、周邊道路等位置確定監測點,保證監測信息完整性。基準點定位后,準備接收機設備,并準確無誤的安裝,使其與基準點信息傳輸工作緊密配合,為基坑動態監測提供可靠保障。需注意的是,參照相關要求及規范合理設置參數,使流動站保持正常的工作狀態。實際監測前,通過預測比較實際數值的誤差范圍,當差值不超過規定值,方可正式進入基坑監測環節。否則,要重新設置參數,調節基準站、流動站位置。對于GPS-RTK測量模式,單個監測點連續觀測60s,記錄所觀測到的數據。之后聯用常規測量法、機械化測量法,真實獲得測量數據,使其與RTK數據比較,從而得知實際數據是否真實可用。監測時間為2019 年10 月15 號am8 :00 ,連續監測三天,并對監測數據有效處理。3.3.2 數據處理獲取基坑基準站傳遞的信息,通過相關軟件分析載波相位信號,從而獲知基準站與觀測站間隔距離,真實掌握高程信息。處理流動站觀測數據的過程中,獲取間隔3s、20s、60s的數據,計算平面坐標,得知各點對應的高差。接下來對比差值,根據差值分析建筑基坑變形情況、位移情況。處理監測數據的過程中,優選適合的作業法,實現快速、準確采集監測數據的目標。為有效控制數據誤差,應遵循數據傳遞順序,數據由流動站傳至基準站,循環傳遞模式形成后,結算整體位置數據。當流動站初始化設置后,記錄參考站向量值,據此確定轉換參數。對比兩組測量數據,得知RTK數據與水準數據同步情況,第一組監測點1 的RTK數據為8.240 ,水準數據為7.955 ;第一組監測點15 的RTK數據為8.275 ,水準數據為7.989 ;第二組監測點1 的RTK數據為8.230 ,水準數據為7.942 ;第二組監測點15 的RTK數據為8.263 ,水準數據為7.909 。同組數據對比可知,RTK數據與水準數據高差變化一致,如第一組監測點1 的RTK數據與第一組監測點15 的RTK數據差值為0.035 ,第一組監測點1 的水準數據與第一組監測點15 的水準數據差值為0.034[5]。說明RTK技術用于觀察建筑基坑沉降變化,其實用性較強,所得到的監測數據真實、有效。
3.4 應用不足
RTK技術用于監測建筑基坑,雖然能夠彌補傳統基坑監測方法的不足,但RTK技術仍存在一定局限,從觀測條件來看,這項技術投用的必要條件,即建筑基坑項目周圍滿足最少接收五顆衛星信號這一條件。然而很多建筑基坑區域因建筑物過多、高壓輸電線架設而影響信號傳遞時效性和完整性,導致RTK技術功能片面發揮,難以滿足建筑基坑動態監測需求。此外,RTK技術使用階段易受干擾因素影響,如惡劣的氣象條件、設備運行誤差、陳舊基礎設施等,一旦RTK技術效能片面顯現,那么基坑監測質量和效率得不到可靠保障。
3.5 應用前景
建筑基坑監測要求多樣化提出,傳統基坑監測方法面臨一定挑戰。這種情況下,RTK技術備受關注,因為這項技術自身優勢顯著,如支持全天候監測、數據全面及時獲取、觀測精度較高、環境適應性較強、快速求解整周模糊度等。考慮到建筑基坑監測內容的動態變化,以及超高層建筑活動的增多,無疑對基坑監測技術提出新要求、高標準,要想進一步提高RTK技術在基坑監測環節利用率,勢必要深層次挖掘RTK技術優勢,探索該技術與建筑基坑監測內容的聯用路徑,從整體上提高建筑基坑監測有效性。立足科學技術創新這一現實情況,應大力培養技術創新型人才,并適當借鑒新技術研發思路,通過引用自動化監測技術、網絡技術、3S技術、數據庫技術,適當增強RTK技術生命力,使RTK技術在建筑基坑監測環節獲得良好前景。當多功能技術集成后,構建網絡化實時分析系統,以便動態獲取、有效分析數據信息,科學預測建筑基坑監測工作發展趨勢,為建筑基坑施工提供可靠的技術保障。放眼長遠,與時俱進革新RTK技術,這能為相關監測技術創新與升級提供充足動力,還能通過技術集成,大大提高建筑基坑監測效率,推動我國建筑行業穩健發展。
4 結論
綜上所述,建筑行業發展速度逐年加快,建筑基坑工程施工的過程中,應在工程質量優化的前提下,全面提高建筑基坑施工速度,否則,會因建筑基坑施工風險增加而產生安全事故。基坑工程質量提升的重要措施之一,即信息化監測基坑變形及位移情況,運用RTK技術實時掌握基坑施工質量,能夠有效規避施工風險,還能保障施工人員生命安全,確保施工企業在規定工期內完工。
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[2]盧清濱.建筑基坑監測中位移測量技術的應用研究[J].廣西城鎮建設,2020 (11 ):100-101.
[3]王智強,張旭,李帛軒.無水條件下深基坑臨近高層建筑物監測施工技術[J].科技經濟導刊,2020 ,28 (31 ):66+65.
[4]梁玄,胡茗.自動化智能監測技術在深基坑中的應用[J].智能建筑與智慧城市,2020 (9 ):91-92.
[5]熊春寶,田力耘,葉作安,等.GNSSRTK技術下超高層結構的動態變形監測[J].測繪通報,2015 (7 ):14-17.