武汉市蔡甸区勘察测绘设计院 湖北武汉 430000
摘要：测绘技术与岩土施工关系密切，是保障工程质量安全的重要手段，因此本文结合隧道工程施工、基坑工程施工、边坡工程施工中测绘技术的应用，对相关议题进行了分析。
关键词：测绘；应用；岩土工程施工
测绘技术是岩土工程施工中一种基础技术，对于保障工程建设质量安全、克服工程建设难度发挥着重要作用[1]。在勘察初期，测绘技术的应用可以为后期的勘探、测试等方法应用提供依据，在岩土工程施工期间测绘技术是施工放样、变形监测、竣工验收等工作的重要手段，所以测绘技术与岩土工程施工关系非常密切。有鉴于此，本文对测绘技术在岩土施工中的应用进行了分析。
1 测绘技术在隧道工程施工中的应用
1.1 隧道测绘内容
隧道工程是岩土工程典型工程之一，施工测量主要是控制测量和施工监控测量。控制测量包括洞外控制测量、洞内平面控制测量、洞内高程控制测量、洞内中线控制测量及洞内其他结构物的测设放样等内容。隧道施工测量关系到施工放样的准确程度以及隧道能否以规定的精度贯通，所以测绘技术的合理运用就显得非常重要了。施工监控测量包括地表下沉观测、净空变形量测。
1.2 洞外控制测量
洞外控制测量精度直接影响洞内控制测量精度，所以测量时应根据设计院提供的测量资料和标志进行复测，经监理工程师复核批准后才能引为施工测量。目前，洞外平面控制测量通常采用GPS控制网，需在洞口设置3个GPS点，并保证两点之间通视且距离不小于1000m[2]。洞外高程控制测量时，采用不少于2个接头水准点，利用GPS定位测量高程改化数据进行复核。
1.3 洞内平面控制测量
洞内平面控制测量一般采用全站仪导线测量。测量内容包括控制点选择和洞内导线测量。以洞口GPS点作为起始点，在洞内布设控制点。控制点宜布设于通视良好、对施工干扰小、稳固可靠的位置，如顶板或底板处，然后埋设标石，并以红漆在边墙上作标记。导线测量按二等导线布设，且沿隧道中线布设成等边直伸型的菱形多环闭合导线锁形式，确保每个导线环边的数量为6个，进洞边导线宜布设为2个三角形。
1.4 洞内中线控制测设
洞内中线是指导隧道开挖方向与衬砌施工的依据，所以必须准确测设。应在洞内导线布设、平差计算并复核后，再利用导线控制点测设，可采用极坐标分中法测设中线桩。一般中线点间距为50m，在变坡点应设桩，混凝土作业段应加密布桩，初期临时中线点间距可取5～10m。
1.5 洞内高程控制测量
洞内高程控制测量按二等水准标准施测，并通过洞外水准基点引测到洞内。洞内高程控制桩每隔200～500m设置1个。为了精确传递水准控制精度，应定期联测，每次联测不少于2个高程控制桩。
1.6 隧道贯通误差的测算与调整
隧道相向开挖时，受测角误差、测边误差、高程测量误差等因素的影响，线路在平面、高程两方面均会产生贯通误差。隧道贯通误差的存在，会影响中线平顺、断面尺寸准确性乃至行车安全，所以必须对贯通误差加以控制。
在隧道贯通面上取一点，经由相向两条导线附近的控制点及两边水准点测设点坐标，分别取得两组坐标数据和（其中、为高程值），可计算平面贯通误差，高程贯通误差。若贯通面方位角为，并令，则可计算横向与纵向贯通误差分别为、。
若贯通误差超出规定要求，应进行调整。平面位置误差可由曲线两端向贯通面按长度比例调整，调整长度可取100m。贯通点附近高程误差可利用进出口引测的高程平均值调整，其他点按水准线路长度比例分配。
2 测绘技术在基坑工程施工中的应用
2.1 基坑工程测绘内容
基坑工程测绘包括建立控制网、施工放样测量和变形监测，前两项测量内容与一般工程测量差别不大，变形监测关系到基坑及周边环境的稳定性与安全性，由于时效性强、精度要求高[3]，变形监测是一项技术性很高的测量工作，因此本文主要对这方面内容进行讨论。
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2.2 水平位移监测
根据适用条件，水平位移监测可采用前方交会法、后方交会法、极坐标法、GPS测量法及其他综合测量方法。监测前先要埋设基准点和布设基准网，基准点宜采用对中误差不超过0.5mm的精密光学对中装置。以前方交会法为例，采用测角前方交会法时，观测值为边角，仪器选用精密经纬仪；采用侧边前方交会法时，观测值为侧边，仪器选用光电测距仪；采用边角前方交会法时，观测值为边角和侧边，仪器选用精密全站仪。
2.3 竖向位移监测
竖向位移监测主要是沉降监测。表层沉降可采用几何水准法或液体静力水准法。监测前先设置水准基准点和水准控制网，然后埋设沉降观测点。基准点观测采用闭合水准路线和一等水准测量法。沉降点观测也采用闭合水准路线，精度要达到二等水准测量要求。实际测量时分两级进行，一级为水准基点到工作基点（临时水准点），二级为工作基点到沉降点。液体静力水准法是利用连通器原理进行观测。深层沉降可利用深标点水准仪或磁环式沉降仪进行观测，前者适于硬土层，后者适于软土层。
2.4 深层水平位移监测
基坑深层水平位移监测通常是在土体中预埋测斜管，再利用测斜仪监测不同深度的水平位移。测斜管通常采用PVC塑料管制成，安装时绑扎在钢筋笼上，再随钢筋笼一起放进桩孔内，放之前测斜管底部要用盖子密封好。测斜仪探头分为活动式和固定式，多采用活动式探头。安装测斜管后，再将探头插入管内一直到底。测量时从孔底往上移动，每次均应进行正反两次测量（探头旋转180°），以消除仪器误差。计算时以管口高程作为起算点，并根据管口高程变化修正水平位移量。
2.5 基坑变形自动监测
由于人工监测需要投入大量监测设备和人员，容易受到天气等因素影响，不能连续动态监测，且预埋仪器（如测斜管）遭到破坏后很难恢复，所以近年来自动监测装置应用渐多。自动识别目标和照准的智能全站仪（测量机器人）就能承担这种任务需求[4]。测量方法与人工几何测量方法类似，先要测量基准点，然后再照准测点，自动计算出测点坐标。根据前一次测量的坐标数据，计算出观测点的水平位移值和竖向位移值，将不同时间点的位移观测值连成曲线就得到被观测点的位移曲线图。
3 测绘技术在边坡工程施工中的应用
3.1 边坡工程测绘方法
在水利水电工程、矿山开采工程、道路工程、建筑工程、地质灾害调查中都存在边坡测绘需求，因为边坡测绘是控制边坡开挖以及评价边坡稳定性的重要手段。目前，边坡测量方法包括大地测量法、GPS法、测量机器人法（自动寻标全站仪法）、数字近景摄影测量法、三维激光扫描法等。其中大地测量法和GPS法适合阶段测量，测量机器人法适合连续点测，数字近景摄影测量法和三维激光扫描法适合连续三维测量。与近景摄影测量存在影像几何畸变等问题，三维激光扫描法直接获取被测对象表面空间数据，具有测量范围大、精度与效率高的特点，因此下面以三维激光扫描法为例介绍测绘技术在边坡工程中的应用。
3.2 三维激光扫描法在边坡工程施工中的应用
三维激光扫描法测量分为数据采集（现场扫描）、数据处理、数据配准、数据管理等工序[5]。数据采集主要包括现场勘查、选点布网、架站扫描和数据校验几步。激光扫描时需要分幅多次扫描完成，相邻幅之间必须有一定重叠，以便匹配拼接。扫描过程中配合GPS，可将扫描点坐标转换为大地坐标。数据采集时难免会受到震动、灰尘、遮挡等因素影响而产生一定误差，需要设定修正值和运用随机采样一致性算法处理，以消除误差或剔除超差点。数据配准是将多次扫描数据统一到同一坐标系下，可采用七参数法进行配准。数据管理方法包括以点云为单位管理和以文件方式管理两种方法，一般多采用前者。在实际操作中，将测量数据导入设计资料建立的三维模型中，通过对比分析就能评判边坡开挖质量了。
4 结语
测绘是岩土工程施工的重要依据，保证测绘成果的准确性和加快测绘工作效率是勘察企业的首要任务。随着科技的发展，测绘技术正朝着数字化、自动化化、集成化、高精度、操作便捷方向发展，新型测绘技术的应用为岩土工程施工带来可观效益，也为自身发展创造更加光明前景。
参考文献
[1] 彭向阳，陈咏梅. 关于工程勘察测试方法的探讨[J]. 资源环境与工程，2015,29(1)：63-68.
[2] 闫晓天，张立亭，吴龙华. 隧道施工测量及特殊地质条件下施工对策探讨[J]. 北京测绘，2015(4)：110-113.
[3] 孙玉敏，李阳，朱伟伟. 工程测量仪器在深基坑施工中的运用[J]. 世界有色金属，2016(9)：155-157.
[4] 庞红军，卫建东，黄威然. 基于测量机器人的深基坑围护结构变形监测技术探讨[J]. 隧道建设，2012,32(4)：552-556.
[5] 胡超，周宜红，赵春菊，等. 基于三维激光扫描数据的边坡开挖质量评价方法研究[J]. 岩石力学与工程学报，2014,33(S2)：3979-3984.
论文作者:周汉华
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第25期
论文发表时间:2018/1/26
标签：测量论文; 高程论文; 误差论文; 水准论文; 位移论文; 洞内论文; 隧道论文; 《建筑学研究前沿》2017年第25期论文;