建筑高支模人工监测及自动化监测的技术方法和实施方案
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高支模监测方案高支模监测方案1. 引言高支模是指在工程施工中使用的一种特殊类型的支模,主要用于梁、柱、墙等混凝土结构的施工。
由于高支模在施工中承载混凝土的重量和施工荷载,因此需要进行监测以确保其安全性和稳定性。
本文档将介绍一种高支模监测方案,以实时监测支模的变形和应力情况,为工程施工提供可靠的数据支持。
2. 监测设备该高支模监测方案使用以下监测设备:- 挠度传感器:用于监测支模的挠度变化,以评估支模的变形情况。
- 应力传感器:用于监测支模的应力变化,以评估支模的受力情况。
- 数据采集器:用于接收和记录挠度传感器和应力传感器的数据,并进行数据处理和分析。
3. 监测方案3.1 安装位置挠度传感器和应力传感器应安装在高支模的关键部位,如支撑点、连接点等。
安装位置的选择应根据工程设计和实际情况进行确定,以确保监测数据的准确性和代表性。
3.2 监测频率监测频率应根据工程施工的进度和需要进行调整。
通常情况下,应定期监测支模的变形和应力变化,以实时掌握支模的状态和变化趋势。
3.3 监测数据记录和处理数据采集器应设置为定时采集挠度传感器和应力传感器的数据,并将数据存储在可靠的介质中。
采集到的数据应通过数据处理和分析软件进行处理,以得到变形和应力的具体数值和趋势。
3.4 数据分析和报告监测数据的分析结果应及时生成报告,以便工程施工方、设计方和监理方进行评估和决策。
报告中应包括支模的变形情况、应力情况、异常情况及建议的处理措施等内容。
4. 人员培训和安全注意事项为了保证高支模监测方案的有效性和安全性,监测人员应接受相关培训,了解监测设备的使用和操作规范,并掌握应急处理措施。
在监测过程中,应注意安全,严禁在高支模下施工和进行其他危险操作,以避免发生事故。
5. 结论高支模监测方案可以实时监测支模的变形和应力情况,为工程施工提供可靠的数据支持。
通过有效的监测和数据分析,可以及时发现支模的异常情况,采取相应的处理措施,确保施工的安全和质量。
高支模监测专项施工方案1. 引言高支模是在建筑工地常见的一种施工设备,用于支撑混凝土结构的模板。
为了确保高支模施工的质量和安全,需要进行专项监测和施工方案的制定。
本文将详细介绍高支模监测专项施工方案的内容和步骤。
2. 监测目标高支模监测的目标是确保施工过程中的安全和质量。
具体的监测目标包括: -高支模的稳定性监测,确保其不会发生倾覆或坍塌的情况; - 高支模的承载力监测,确保其可以承受施工所需的荷载; - 高支模的变形监测,确保其变形在可接受范围内。
3. 监测方法与工具高支模的监测可以采用以下方法和工具: - 视觉检查:通过目测高支模的稳定性和变形情况; - 张力计:用于测量高支模的张拉力,以确保其承载能力; - 倾斜仪:测量高支模的倾斜角度,以及倾斜速度; - 应变计:用于测量高支模的变形情况。
4. 施工方案4.1 搭建高支模在搭建高支模时,需要按照以下步骤进行: 1. 确定支撑点:根据混凝土结构的需求确定支撑点的位置和数量; 2. 搭建立柱和拉杆:根据支撑点的位置和数量,搭建立柱和拉杆,保证其稳定性; 3. 安装模板和连接件:将模板和连接件安装到立柱和拉杆上,确保连接牢固; 4. 调整支撑点:通过调整立柱和拉杆的长度,使其达到设计要求的高度和位置; 5. 固定支撑点:使用固定件将支撑点固定在混凝土结构上。
4.2 监测过程在高支模施工的过程中,需要进行定期监测,以确保其稳定性和承载能力。
监测的步骤包括: 1. 每日检查:对高支模进行每日检查,包括外观、连接件和固定件的状况; 2. 周期检查:每隔一段时间对高支模进行详细检查,包括稳定性、变形和承载能力的监测; 3. 异常处理:如果发现高支模出现异常情况,及时采取措施进行处理,以确保施工安全。
4.3 处理措施如果在监测过程中发现高支模出现问题,需要采取相应的处理措施,包括: - 加固支撑点:如果发现支撑点不稳定,可以采取增加立柱和拉杆的数量或调整其长度来加固; - 更换连接件:如果发现连接件损坏或松动,应及时进行更换; - 加强固定:如果发现固定件有松动现象,可以采取加固固定件或更换固定件; - 调整支撑角度:如果发现高支模存在倾斜问题,可以通过调整支撑点的角度来解决。
一、编制依据1. 《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)2. 《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB503002013)3. 《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》(建质2009)4. 相关工程图纸及施工组织设计5. 施工现场实际情况二、工程概况本工程涉及高支模施工,搭设高度大于8米,或搭设跨度18米及以上,或施工总荷载(设计值)15kN/m²及以上,或集中线荷载(设计值)20kN/m及以上。
为确保施工安全,特制定本专项施工方案。
三、监测目的1. 确保高支模结构在施工过程中的安全稳定。
2. 及时发现并处理可能出现的安全隐患。
3. 为后续施工提供数据支持。
四、监测内容1. 支撑体系变形监测2. 支撑体系应力监测3. 支撑体系沉降监测4. 支撑体系倾斜监测5. 支撑体系振动监测五、监测方法1. 支撑体系变形监测:采用全站仪、水准仪等仪器,对支撑体系进行周期性测量,记录其变形情况。
2. 支撑体系应力监测:采用应变计、压力传感器等仪器,对支撑体系进行实时监测,记录其应力变化。
3. 支撑体系沉降监测:采用水准仪、全站仪等仪器,对支撑体系进行周期性测量,记录其沉降情况。
4. 支撑体系倾斜监测:采用全站仪、水准仪等仪器,对支撑体系进行周期性测量,记录其倾斜情况。
5. 支撑体系振动监测:采用振动传感器、加速度计等仪器,对支撑体系进行实时监测,记录其振动情况。
六、监测频率1. 施工初期:每天进行监测,直至施工稳定。
2. 施工中期:每周进行监测,确保施工安全。
3. 施工后期:每月进行监测,确保施工质量。
七、监测数据处理与分析1. 对监测数据进行实时记录、整理和分析。
2. 分析支撑体系变形、应力、沉降、倾斜和振动等数据,判断其安全稳定性。
3. 如发现异常情况,立即采取措施进行处理。
八、安全措施1. 严格按照监测方案进行监测,确保监测数据的准确性。
2. 加强监测人员的培训,提高其业务水平。
3. 做好监测设备的维护保养,确保设备正常运行。
高支模监测方案介绍高支模指的是一种用于建筑施工的临时支撑设备,用于支撑和固定混凝土结构的模板和脚手架。
在大型建筑工程中,高支模的安全性和稳定性是至关重要的。
为了确保高支模的安全使用,监测方案是必不可少的。
本文将介绍一种高支模监测方案,旨在帮助施工单位提高工作效率和施工质量。
监测目的高支模监测的主要目的是确保高支模的安全性和稳定性,包括以下几个方面:1.监测高支模结构的变形情况,及时发现和处理可能存在的结构失稳或变形问题;2.监测高支模的荷载情况,确保支撑设备能够承受实际施工荷载;3.监测高支模的震动情况,确保支撑设备在施工过程中不会出现不稳定或倒塌的情况;4.监测高支模的使用寿命,确定支撑设备的耐久性。
监测方法为了实现高支模的有效监测,可采用以下几种监测方法:1. 变形监测通过安装变形传感器在高支模的关键部位进行监测,包括支脚、撑杆、水平杆等。
变形传感器可以测量结构的变形量,并将数据传输给监测系统。
监测系统可以实时记录和分析变形数据,及时发现和处理结构失稳或变形的问题。
2. 荷载监测高支模的荷载监测可通过安装荷载传感器实现。
传感器可安装在支撑设备的关键部位,如支脚、立杆等。
通过监测传感器的数据,可以了解支撑设备所受荷载的大小和变化情况,确保支撑设备能够承受实际施工荷载。
3. 震动监测高支模在施工过程中可能会受到震动的影响,为了确保支撑设备的稳定性,可安装震动传感器进行监测。
震动传感器可以监测支撑设备所受到的震动情况,及时发现不稳定或倒塌的可能性,以采取相应的措施进行处理。
4. 寿命监测为了确保高支模的安全使用,还需对支撑设备的寿命进行监测。
可以通过记录和分析支撑设备的使用情况,如使用年限、施工次数、维修情况等,来评估支撑设备的寿命,并及时进行维护和更换。
监测系统为了实现高支模的有效监测,需要使用专门的监测系统。
监测系统应包括以下几个组成部分:1.传感器:包括变形传感器、荷载传感器和震动传感器,用于监测高支模的变形、荷载和震动情况。
高支模监测方案1. 引言高支模是在建筑施工中常用的一种模板系统,用于支撑和定型混凝土结构。
为了确保高支模的安全性和稳定性,需要对其进行监测和评估。
本文将介绍一种高支模监测方案,以帮助施工方有效地监控高支模系统的运行状态,及时发现问题并采取相应的措施。
2. 监测目标高支模监测方案的主要目标是确保高支模系统在施工期间的安全和稳定。
具体目标如下:•监测高支模的变形情况,包括水平和垂直变形;•监测高支模的水平和垂直位移;•监测高支模的倾斜和扭曲变形;•监测高支模的应力和应变。
3. 监测方法为了实现高支模监测的目标,可以采用以下监测方法:3.1. 水平测量水平测量是监测高支模水平变形的一种常用方法。
可以使用水平测量仪器对高支模的水平位移进行监测。
在施工期间,定期对高支模的水平位移进行测量,将测量数据记录下来,并进行分析和比较,以判断高支模是否存在水平变形。
3.2. 垂直测量垂直测量是监测高支模垂直变形的重要方法。
可以使用垂直测量仪器对高支模的垂直位移进行监测。
同样,在施工期间,定期对高支模的垂直位移进行测量,并记录测量数据进行分析和比较,以判断高支模的垂直变形情况。
3.3. 倾斜测量倾斜测量可用于监测高支模的倾斜和扭曲变形。
可以使用倾斜测量仪器对高支模的倾斜角度进行测量。
在施工过程中,通过定期测量倾斜角度,记录测量数据,并进行分析和比较,以判断高支模是否存在倾斜和扭曲变形。
3.4. 应力和应变测量应力和应变测量是监测高支模的另一项重要任务。
可以使用应力传感器和应变计等仪器对高支模的内部应力和应变进行测量。
定期对高支模进行应力和应变测量,并记录测量数据,进一步分析和比较结果,以判断高支模是否存在应力集中和变形等问题。
4. 数据记录和分析为了监测高支模的运行状态,需要将监测数据记录下来,并进行分析和比较。
可以使用电子记录设备将监测数据自动记录下来,也可以使用手动记录方式将数据记录在纸质记录表上。
记录的数据包括变形、位移、倾斜角度、应力和应变等。
高支模工程监测方案一、前言高层支模工程是指在高层建筑施工中用于支撑模板和楼板的一种结构工程,其质量和安全直接关系到整个建筑工程的施工进度和质量。
因此,在高层支模工程的施工过程中,必须要有严格的监测和检测措施来确保工程的安全可靠。
本文将就高层支模工程监测方案进行详细的介绍。
二、高层支模工程监测目的高层支模工程监测的目的是为了保证支模结构安全可靠、质量可控,并确保工程施工的安全和顺利进行。
通过对支模结构的力学性能、变形情况和施工过程中的质量控制等方面进行全面、细致的监测分析,可以及时发现并排除工程施工中的隐患和问题,从而保证工程的安全、稳定和质量。
三、高层支模工程监测内容高层支模工程监测的内容主要包括支模结构的力学性能、变形情况和施工过程中的质量控制等方面。
具体包括以下几个方面:1. 支模结构的力学性能监测(1) 监测支模结构的受力情况,包括支撑力、拉力、压力等;(2) 监测支模结构的稳定性,包括支模梁、支模柱的稳定性;(3) 监测支模结构的变形情况,包括变形位移、变形速度、变形形态等。
2. 支模结构的变形情况监测(1) 监测支模结构的变形位移,包括水平位移、垂直位移等;(2) 监测支模结构的变形速度,包括水平速度、垂直速度等;(3) 监测支模结构的变形形态,包括支模板、支模柱的变形形态。
3. 施工过程中的质量控制监测(1) 监测支模结构的安全状态,包括支模结构的受力、变形、损伤等情况;(2) 监测支模结构的质量状况,包括支模结构的材料质量、工艺质量等。
四、高层支模工程监测方法高层支模工程监测主要采用传感器监测和现场检测相结合的方式。
具体包括以下几种监测方法:1. 传感器监测方法(1) 采用力学传感器对支模结构的受力情况进行监测;(2) 采用位移传感器对支模结构的变形情况进行监测;(3) 采用加速度传感器对支模结构的变形速度进行监测;(4) 采用应变传感器对支模结构的变形形态进行监测。
2. 现场检测方法(1) 对支模结构进行定期巡检,发现问题及时进行处理;(2) 对支模结构的质量进行抽检,确保材料和工艺符合要求;(3) 对支模结构进行临时监测,监测施工过程中的关键环节。
高支模支架监测措施1.简介高支模支架在建筑和桥梁等工程中具有重要的支撑作用,对于工程安全和施工质量至关重要。
为了确保支架的稳定性和可靠性,在施工过程中需要采取监测措施,及时发现并处理潜在的问题,以保证工程的顺利进行。
2.监测目标高支模支架的监测目标主要包括以下几个方面:•支架的变形监测:通过监测支架的变形情况,可以判断支架是否出现了不正常的变形,及时采取措施进行修复或调整,以确保施工过程的稳定性。
•支架的载荷监测:通过监测支架承载的荷载情况,可以判断支架是否超载或存在不均匀受力的问题,及时采取措施进行调整,以保证支架的安全性和可靠性。
•支架的材料监测:通过监测支架所使用的材料的质量和性能,可以确保支架的材料符合工程标准和要求,以保证工程的施工质量和使用寿命。
3.监测方法为了实现对高支模支架的监测,可以采用以下几种方法:3.1 传感器监测传感器是一种常用的监测手段,通过安装在支架上的传感器,可以实时监测支架的变形、位移和载荷等情况。
常用的传感器包括应变传感器、位移传感器和负荷传感器等。
这些传感器可以将监测数据传输到监测系统中进行分析和处理。
3.2 形变测量仪监测形变测量仪是一种专门用于测量支架变形的设备,通过在支架上设置形变测量仪,可以准确测量支架的变形情况。
形变测量仪可以实时监测和记录支架的变形数据,并将数据通过数据线传输到数据采集器或计算机中进行分析和处理。
3.3 监测人员巡查监测人员巡查是一种常规的监测方法,通过派遣专业的监测人员对高支模支架进行巡查,及时发现支架的异常情况,并及时采取措施进行处理。
监测人员应具备一定的专业知识和经验,能够准确判断支架的状况。
4.监测频率为了有效监测高支模支架的变形和负荷情况,需要确定适当的监测频率。
监测频率的确定应根据具体的工程要求和支架的使用情况来进行。
一般情况下,高支模支架的监测频率可以按照以下原则进行确定:•在支架初次搭设完成后,应进行初次监测,以获取初始状态下的支架信息,确定基准值。
高支模自动化监测方案高支模指的是用于建筑工程中支撑混凝土结构的模板系统。
在建筑工程中,高支模的使用广泛,但是传统的高支模施工存在一些问题,如操作复杂、工期长、人力资源浪费等。
为了提高高支模施工的效率和质量,自动化监测方案应运而生。
一、概述高支模自动化监测方案是指通过传感器、数据采集系统和远程监控平台等技术手段,对高支模的使用情况进行实时监测和数据分析,从而实现对施工过程的全面控制和管理的一种解决方案。
该方案借助现代信息技术的发展,将传统的高支模施工与智能化监测相结合,实现了施工工艺的数字化和自动化管理,提高了施工效率和质量。
二、技术原理高支模自动化监测方案主要由以下几个技术部分组成:1. 传感器:通过布置在高支模关键部位的传感器,如应力传感器、位移传感器、温度传感器等,实时采集高支模的工作状态和环境参数。
2. 数据采集系统:将传感器采集的数据进行处理和存储,实现对数据的自动采集、存储和传输。
3. 远程监控平台:利用互联网技术,将采集到的数据传输到远程监控平台,实现对高支模施工过程的实时监测、数据分析和决策支持。
三、方案优势高支模自动化监测方案具有以下几个优势:1. 提高施工效率:借助自动化监测方案,可以实时监测高支模的工作状态,及时发现问题并采取措施,避免了传统施工中由于人力监测不及时而导致的延误和质量问题,从而提高了施工的效率。
2. 保障施工质量:自动化监测方案能够精确记录和分析高支模的工作状态和环境参数,可以提供施工过程中的数据支持,从而减少施工过程中的人为错误,并在施工完成后对数据进行分析和评估,保证施工质量。
3. 节约人力资源:自动化监测方案减少了对人力资源的需求,降低了施工过程中的劳动强度,提高了人力资源的利用效率。
四、应用展望高支模自动化监测方案已在一些大型建筑项目中得到了应用,并取得了显著的效果。
随着科技的不断发展和应用的推广,该方案在建筑工程领域的应用前景非常广阔。
未来,高支模自动化监测方案还可以通过与人工智能、大数据等技术的结合,进一步提升施工的智能化水平,实现建筑工程的自动化和智能化。
高支模监测方案目录1. 概述1.1 监测方案的重要性1.2 高支模监测的定义2. 高支模监测方案的制定2.1 监测目标的明确2.2 监测方法的选择2.2.1 传感器的布置2.2.2 数据采集与处理3. 高支模监测方案的实施与管理3.1 监测过程的规范3.2 数据分析及报告3.2.1 风险预警3.2.2 处置措施的制定4. 监测方案的优化与改进4.1 持续性监测的重要性4.2 数据采集技术的更新4.2.1 人工智能的运用4.2.2 数据分析模型的优化---概述高支模监测方案是指针对高支挡墙、桥梁等工程结构制定的一套监测措施,旨在及时发现结构的变形变化、支护体的损坏等问题,确保工程结构的稳定和安全。
监测方案的制定对工程结构的正常运行和延长使用寿命起着至关重要的作用。
高支模监测的定义是通过安装传感器,监测工程结构在使用过程中的变形、应力、振动等情况,从而及时发现异常,采取相应措施,保障工程安全。
监测的对象包括但不限于高支挡墙、隧道衬砌、桥梁梁板等结构。
---高支模监测方案的制定在制定高支模监测方案时,首先需要明确监测的目标,确定监测的内容和范围,例如是针对结构的变形、应力情况还是振动情况进行监测。
其次需要选择合适的监测方法,例如选择合适的传感器、确定传感器的布置位置,以确保监测数据的准确性和全面性。
监测方法的选择包括传感器的布置和数据的采集与处理。
传感器的布置位置应根据结构的特点和监测的目标来确定,以保证监测数据的代表性。
数据的采集与处理也至关重要,需要选择合适的设备和软件,确保数据的准确性和及时性。
---高支模监测方案的实施与管理在监测方案实施时,需要遵循监测过程的规范,按照预先制定的计划和流程进行监测工作。
数据的分析及报告也是不可或缺的一环,需要及时分析监测数据,发现异常情况并制定相应的处理措施,确保工程结构的安全可靠。
数据分析及报告可以帮助进行风险预警,预防意外事件的发生。
同时也可以根据监测数据制定出针对性的处置措施,及时修复结构的问题,保障工程的正常运行。
高支模支架监测措施(一)高支撑模板支架重点监测措施本工程模板支撑架采用扣件式脚手架支撑体系,在搭设过程中必须随时监测。
本方案重点采取如下监测措施:(1)监测项目:支架沉降、位移和变形。
(2)监测点布设:按每10-15米设置检测剖面,每个检测剖面应布置不少于2个支架水平位移和变形监测点,3个支架沉降观测点。
必须使用经纬仪、水平仪等监测仪器进行监测,不得目测,监测仪器精度应满足现场监测要求,并设变形监测报警值。
(3)监测频率:在浇筑砼过程中应实施实时监测,一般监测频率不宜超过20〜30分钟一次。
在砼初凝前后及砼终凝前后也应实施实时监测,监测时间可根据现场实际情况进行调整。
监测时间应控制在高支模使用时间至砼终凝后。
扣件式钢管脚手架高支模搭设允许偏差及监测变形预警值(4)当监测数据超过表8-1预警值时必须立即停止浇筑砼,疏散人员,并进行加固处理。
1、模板支架搭设前,由工长及安全员对所支撑的地下室顶板进行检查,按规范底板混凝土强度达到施工强度时方可进行本模板支撑系统的施工,并要求待高支部分砼浇捣完毕后下层模板支撑方可拆除。
2、模板支架搭设过程中,工长及安全员负责对支架搭设施工进行监测,确保支撑系统施工安全,检查、巡查重点要求如下:(1)杆件的设置和连接、扫地杆、支撑、剪刀撑等构件是否符合要求。
(2)底板是否积水,底座是否松动,立杆是否符合要求。
(3)连接扣件是否松动。
(4)施工过程中是否有超载的现象。
(5)脚手架架体和杆件是否有变形现象。
(6)脚手架在承受六级大风或大暴雨后必须进行全面检查。
3、浇筑砼前必须检查支撑是否可靠、扣件是否松动。
浇筑砼时必须由模板支设班组设专人看模,随时检查支撑是否变形、松动,并组织及时恢复,在浇筑混凝土过程中应实施实时观测,一般监测频率不超过20-30分钟一次,浇筑完后不少于2小时一次。
4、现浇钢筋混凝土梁、板,当跨度大于4米时,模板应起拱;本工程模板统一按全跨长度的1/400起拱。
1 问题的提出高支模支架坍塌的安全事件时有发生。
广东省早在1998年就颁发了《广东省建设工程高支撑模板系统施工安全管理办法》(粤建监字[1998]027号),规定了“高度大于或等于4.5米的模板及其支撑系统,施工前应由施工单位编制专项技术方案。
技术方案应包括模板及其支撑系统的设计、搭设与拆除、混凝土浇筑方法和浇筑过程观测及安全控制要求等方面内容”。
由于高支模施工过程中不确定性等影响,对于高支模工程混凝土浇筑过程中模板及其支撑系统的稳定性的监测显得尤为重要。
但是,至今我国尚无高支模变形测量的相应技术规范,对高支模监测技术要求没有明确规定。
近几年来,科研以及监测单位对于高支模混凝土浇筑过程中支撑系统稳定性的监测手段和方法做了许多的研究,成功的案例也不少。
这里所说的成功只是相对的,它与模板及其支撑系统的搭设方案以及施工作业的规范性、严谨性是分不开的。
已用于高支模监测的方法可总结归纳如下:1)沉降观测法从模板上部变形特征点(立柱顶端)引出测量专用标志到模板下方便于观测的位置,利用精密水准测量的方法,测定这些点的沉降量,以确定模板立柱的受压变形情况,预报高支模在混凝土浇筑过程中的安全状况。
如果模板支撑系统的基础不是混凝土楼板,还需要对支撑底座的沉降进行观测,以监视基础的不均匀沉降对支撑系统的影响。
这种单一的水准测量方法,优点是沉降观测的精度较高,缺点是无法监测到立柱的挠曲变形。
2)全站仪极坐标法在模板立柱变形的关键部位设置水平位移监测点,监测点标志采用固定反光片,利用全站仪同时测角测距的优势,测定监测点的平面位移情况,以监视模板立柱的挠曲变形。
这种监测方法能在混凝土施工期间进行,能比较及时地反映模板的平面位移变化趋势。
缺点是目前所用的全站仪测距精度较差,沿视线方向的测量误差较大,通常为2至3mm,位移测量误差占位移报警值(一般8至10mm)的30%。
如极坐标法同时三角高程观测,则观测精度较低,无法精密测定立柱沉降变形。
3)水准测量+全站仪极坐标法就是综合运用以上两种方法的,取其各自的优点。
4)全站仪自动监测法针对高支模安全监测的特点,有条件的检测单位为了使高支模监测工作做到精度高、反应速度快,一般采用高精度的自动化监测设备。
目前应用于高支模监测的较先进方式是使用全自动精密全站仪,可在短时间内完成一个周期的观测,利用专用软件,将原始测量数据转换为监测点的三维坐标,并计算出观测点的三维位移量,每期观测可保证平面及高程测量精度≤±1.5mm,且能随时提供观测成果。
缺点是仪器购置费用高,沉降测量精度低于精密水准测量的精度。
图1 自动化全站仪现就利用精密自动化全站仪进行高支模监测的原理及方法介绍如下。
2 自动化监测仪器及原理2.1 自动化监测仪器目前,自动化监测的方式和仪器很多,大致分为两种类型:一是自动采集传输装置,在传感器自动采集数据,利用无线网络技术,实现适时监测。
二是自动全站仪监测,俗称测量机器人监测。
2.2 全站仪自动监测技术高支模自动化监测采用全自动精密全站仪及配套棱镜、软件系统。
全自动精密全站仪可实现人工设站、自动三维位移测量,同时测定各轴线方向水平位移分量dX、dY和垂直分量dz。
全自动精密全站仪的技术参数一般优于为:测角精度0.5″,测距精度1mm+1ppm。
其自动化功能体现为:(1)可自动搜索、自动识别目标;(2)可自动照准、精确定位、自动测量;(3)测量精度高,稳定性好;(4)可自动对轴系误差进行修正;(5)有电子自动补偿功能。
仪器还可进行数据无线传输,也可实行有线传输。
测量软件采用自动变形监测系统,该系统的功能有:(1)对所要测量的点位进行学习与记忆;(2)在无人值守的情况下,可按用户设置的时间间隔进行自动多测回测角、测距;(3)实施多重差分改正,最大限度地消除多种误差因素的影响,从而大幅提高测量精度;(4)变形趋势实时图解显示,可同时显示用户设置断面上所有点的位移量;(5)可实时进行数据采集、数据处理、数据分析、报表输出及提供图形曲线,从而可及时进行变形情况的预报。
2.2.1全自动精密全站仪三维测量原理三维位移测量原理如下:如图2所示,以全站仪的设站点O点为原点,测站的铅垂线为 Z轴,以定向方向为X轴,建立左手直角坐标系O-XYZ。
设全站仪测量P点的观测值分别为:水平角α,垂直角β,斜距S,则P点在图2所示的测站坐标系下的坐标为:(2-1)2.2.2 机器人自动差分改正全自动精密全站仪可以对大气条件和已知条件等影响因素实施自动差分改正,差分改正原理如下:(1)大气条件对距离测量影响的差分改正在极坐标法变形监测中,必须考虑大气条件的变化对距离测量的影响。
一般情况下,为了准确求得距离测量的大气折射率改正数,需要测定大气的气象元素(温度、湿度、气压)。
全自动精密全站仪可利用监测站与各基准点间的已知距离信息,在无需测定气象元素的情况下,实现距离的大气折射率改正,称为距离实时差分改正。
设监测站至某基准点的已知斜距为d0,在变形监测过程中,某一时刻实测的斜距为d1,两者间的差异可以认为是因气象条件变化引起的,按下式可求出气象改正比例系数:=(d1- d0)/ d1(2) 球气差的改正为了准确测定变形点的三维坐标,在极坐标的单向测量中,须考虑球气差对高差测量的影响。
监测站与各基准点之间经精密水准测量,高差是已知的。
如上述的距离测量一样,如果某一时刻测得监测站与某基准点间的单向三角高差为:hj=djsinα+ij-aj式中:α—垂直角,ij—仪器高,aj—棱镜高。
那么,根据下式可求出球气差改正系数c:c=(Δh0 −hj )/dj2cos2α在每周期变形点的监测量过程中,由于测量时间较短(约几十分钟左右,监测点太多时可分组),可以认为c值对基准点及与基准点相近区域的变形点具有相同的影响,所以可以考虑把上式计算出的球气差c用于变形点三角高差计算中的球气差改正。
(3)方位角的差分改正在长期的变形监测过程中,难以保证仪器的绝对稳定。
因水平度盘零方向的变化和大气水平折光等因素的影响,需考虑水平方位角差分改正。
在实际变形监测中,所求的变形量一般是相对第一周期而言的,故可把基准点第一次测量的方位角作为基准方位角,其它周期对基准点测量的方位角与基准方位角相比,有一差异,这一差异主要是因仪器不稳定引起的水平度盘零方向的变化、大气水平折光等对方位角的影响而引起的。
此差异对变形点的测量有同等的影响,故在变形点每周期的方位角测量值中,实时加入由同期基准点求得的改正值,可准确求得变形点的方位角。
(4)变形点三维坐标和变形量的计算综合以上各项差分改正,按极坐标计算公式可准确求得每周期各变形点的三维坐标:XP=X0+DP.cosHZPYP=Y0+DP.sinHZPZP=Z0+ΔHZP式中:X0、Y0、Z0——为监测站的坐标值。
本工程监测线路短,隧道内大气条件的变化可忽略不计,球气差和大气水平折光影响小,故不需进行专门的改正,其精度也可满足要求。
2.3 监测误差分析2.3.1 监测误差来源测量的误差来源于仪器的系统误差、测站和目标的对中误差、外界环境的影响、测量仪器的影响。
(1) 仪器的系统误差主要是由仪器本身构造引起的,为保证精度,需在测量前对仪器进行检校,仪器即使在检校后还有残余的系统误差。
但由于监测需要得到的是2次测量之间的位移值,因此系统误差可以基本消除。
(2) 由于测站点、观测点均采用强制对中措施,而且标志埋设后在整个观测过程中不再重新安置,因此,测站、目标的对中误差可忽略不计。
(3) 由于本次监测需要实时监测,而地铁隧道的湿度较大,对测距的精度会有影响,但地铁隧道内的温度﹑气压﹑湿度均比较稳定,因此,可不考虑这些外界环境因素对观测结果的影响,可在观测过程中利用数学模型进行修正。
(4) 本次测量采用全自动精密全站仪观测,其测角精度0.5″,测距精度1mm±1ppm,因此,其是影响测量的主要误差源。
2.3.2 监测误差分析(1)极坐标监测原理及点位精度分析式2-1是监测点在测站独立坐标系下的坐标计算公式,当全站仪连测两个或两个以上已知坐标点,通过后方交会的方法可以得到监测站独立坐标系与已知控制点所在坐标系的关系。
极坐标法测量点位的精度分析如下:将2-1式两边对三个观测值S、α、β求全微分,并设平距,则得:(2-2)将2-2式转换为中误差形式并用矩阵表示为:(2-3)其中:分别为点位坐标x、y、z的中误差,为测边中误差,分别为水平角和垂直角的测定误差。
根据Helmert点位误差估计公式有:(2-4)将2-3式代入2-4式得P点的点位中误差自为:(2-5)根据2-5式当测边中误差为0.5mm,秒,距离为200米时,极坐标测量的点位精度为0.87mm,完全可以达到亚毫米测量精度。
(2)多重实时差分系统理论精度分析极坐标差分三维坐标测量的精度估算公式:(2-6)根据Helmert点位误差估计公式:(2-7)将(2-6)式代入(2-7)式得P点的点位中误差:(2-8)式中为测站点至变形点间平距的中误差,为测站点至变形点间经球气差改正的三角高差hP的中误差。
由系统差分中各公式,根据误差传播定律,并设测量各基准边的测距相对中误差相同为,测角中误差相同为,可以得到下式:(2-9)其中的误差项:(2-10)在(2-10)式中,当垂直角较小(小于45º)时,由于球气差是个微小量,由(2-10)式计算的公式可知,接近于0,可忽略不计。
将(2-9)式、(2-18)式得入(2-16)式,同时设测量基准点与测量变形点有相同的方向测量精度与相同的测距相对精度。
得到系统差分后的变形点点位精度的简化公式:(2-11)根据试验结果,可以选取TCA2003全站仪的ATR角度(水平方向、垂直角)实际测量精度为±0.24″,即;距离测量精度为±0.2mm,即。
设方位角,垂直角,大气垂直折光系数取为0.16,仪器高和棱镜高的量取精度(高度卡规)为±0.1mm,则由上述有关公式可得到:在200米的监测范围内,极坐标实时差分测量三维坐标的理论估计精度能达到亚毫米,约为±0.3mm。
在500米的监测范围内,极坐标实时差分测量三维坐标的理论估计精度能达到亚毫米,约为±0.5mm。
能够满足高支模监测的技术要求。
3 监测实施3.1 测点布设测点分测站点、基准点和监测点三类。
测站点布设:设置在监测区间范围内,用来安置监测仪器。
一般布设在观测层楼板上。
测站点布置数量以观测作业方案为准(保证所有监测点同时都能观测到)。
基准点布设:布置在基坑影响范围以外,距离最近基坑边线45m。
基准点一般不设3个以上,除作为监测基准外,还要用于检验测站点的稳定性。
基准点采用棱镜作为观测标志(可实现在水平方向上和垂直方向上的旋转),固定在支座上,支座采用膨胀螺丝固定在相对稳定的地面上,安装高度要便于观测。