[摘要]在深基坑施工过程中要进行连续监测，通过检测来掌握深基坑的变形，以便能采取有效的措施进行预防。
[关键词]三维坐标；深基坑；变形检测
中图分类号：TU2 文献标识码： A
一、前言
在深基坑测量过程中各种测量手段是在不断发展和变化的，三维坐标法就是一种新的测量方法，通过三维坐标对深基坑进行测量能准确掌握基坑变形。
二、三维监测技术简介
三维激光扫描技术是一种新兴的现代化信息获取手段 ，其原理是通过高速扫描仪 ，向被测物体以高频率发射激光束，获取其反射信号并成像的一种技术 。反射信号经过机 内处理，转换为带有三维坐标 的海量点数据 ，一般称之为“点云”，点云数据经过三维建模软件处理之后，可以构建目标的三维模型供后期进一步处理使用。为了提升基坑监测工作至更全面，更高速 ，更现代化的的水平 ，尝试将三维激光扫描技术应用于这一变形监测中。尝试选取市区中某商业综合体三层地下室的基坑188金宝博平台，在其施工过程中，使用 Riegl三维激光扫描仪配合徕卡TS30全站仪进行三维监测工作。监测工作的总体思路如下 ：
首先研究基坑188金宝博平台的总体设计方案及施工组织，在此基础上选取监测范围；随后开展监测方案制定工作，选取合适的仪器及布设方法；在获取数据后使用三维建模软件建立基坑支护结构的三维模型，进行对比及分析工作，并与深层土体侧向位移等其它项 目进行对比与验证。
三、三维激光扫描
扫描工作以分为以下几个步骤：
1、监测方案制定及基准点 布设根据设计 图纸及现 场的实际情况 ，通过 踏勘 确定控制点 的位置 。控制 网相互 之间通视并 覆盖 扫描 区域 。用全 站仪 进行控制测量 ，重点是精确获取标靶的中心点坐标 ，用于后期的拼接 和坐标 归化。
2、设站扫描
扫描时根据需要选择不同的分辨率 ，采用高分辨度对标靶进行局部扫描，用相对较低的分辨率进行全景扫描
3、点云数据过滤
扫描获得的数据是带有三维坐标的点云数据，为了建立基坑的二：维模型，需要进行滤波处理，删除非量测区域的数据，并适当降低点云的密度，提高建模效率。同时，对标靶的中心点进行拟合。输入全站仪测得的坐标。通过标靶中心点坐标将点云数据归化到188金宝博平台坐标系中
4、气维模型建立
将经过滤波、配准后的点云数据，导人三维建模软件，建立支护结构的三维模型.
四、三维技术在变形监测中的研究现状
经过这几十年的不断发展，三维激光扫描技术越来越成熟，然而其在变形监测中的应用，总体来说还有很多方面仍处于摸索、验证阶段。国内研究人员对此进行了大量的研究和试验：
1、罗德安论述了三维激光扫描技术在变形监测领域内应用的可行性、技术优势和存在的问题，提出了基于三维激光影像扫描技术的整体变形监测的基本理论。
2、邢正全、邓喀中针对沉陷区域提出了具体的观测方案和数据处理方法，并验证了三维激光扫描技术应用于开采沉陷监测其精度完全满足观测需要。
3、徐进军、王海城等将三维激光扫描技术引入到滑坡变形监测与分析中，对此进行了相应的理论分析与实际测量。
4、黄晓阳、栾元重等使用Trimble GX200地面三维激光扫描仪对山东某矿井架进行了多次井架点云数据采集，通过平面拟合方程分析了井架倾斜变形，为矿山井架安全量测提供一种高效、高精度应用方法。
5、GSP与三维激光扫描技术结合使用，应用于煤矿开采沉陷监测中，说明了三维激光扫描技术与传统变形监测方法结合的可行性。
当然，对于将三维激光扫描技术应用到变形监测中，还有很多其他案例。从目前的应用现状来看，三维激光扫描技术在188金宝博平台变形监测中的应用已经是越来越广泛。对于远程地面激光扫描仪，可用于滑坡、岩崩、雪崩、矿山塌陷等危险或者人难以到达地区的变形观测和方量计算，有效监测其变形范围及量级，以达到防灾减灾的目的；中短程地面激光扫描仪一般用于大坝、船闸、桥梁等的变形测量，以保证其正常建设和建后维护。
五、基坑变形及内力变化机理分析
对于冠梁水平位移，在监测前期，基坑冠梁水平位移整体有向坑内移动的趋势。本文综合分析后认为，这是由于开挖扰动使原本平衡的土体应力出现失衡，墙后土体产生的压力使得围护结构有向临空方向移动的趋势 ；在监测中后期，基坑冠梁水平位移总体稳定，但存在一定突变，突变后的一段时间内会回归正常值。本文认为，冠梁水平位移在监测中后期总体稳定的原因是由于随着支撑结构的完善，墙后土体压力与支撑轴力之间达到了一个相对平衡的状态，但由于基坑开挖因素和外界因素的影响，监测点位移会出现一定波动，随着支撑轴力和墙后土体压力之间作用力的相互平衡，测点位移会逐渐回归到正常水平。对于坑外地表沉降，坑外土体整体呈沉降趋势，前期沉降趋势较为明显，监测到中后期的时候，坑外土体沉降位移稳定到一定水平。基坑的开挖引起基坑影响范围内岩土体应力状态的改变，应力的改变对土体沉降的影响在前期的表现较为明显，随着中后期支撑结构和维护体系的完善，基坑围护结构和坑外土体的压力达到相对平衡的状态，因此坑外地表沉降也会相对稳定。此外，测点距离基坑的远近也是影响沉降位移的一个关键因素，DT2-1 测点沉降在后期明显大于其他测点，离基坑越远，开挖的效果对土体影响越小，影响范围一般为 3 倍基坑深。在基坑监测期间，各支撑轴力整体呈现上升趋势，钢支撑架设之后，短时间内轴力呈现急剧上升趋势。其原因在于，基坑的开挖使得墙后土体对围护结构产生压力，支撑的架设会承担一部分压力，使应力达到相对平衡的状态，随着支护体系的完善，后架设钢支撑的支撑应力并未出现急剧上升的情况。值得注意的是，支撑在监测中期出现了急剧上升态势，分析认为在开挖初期，开挖面以上的土压力由静止土压力转为主动土压力，开挖卸荷带来的主动土压力作用于钢支撑上，造成支撑轴力在该段时间内迅速增加，但轴力总体上处于合理水平，反映出基坑支护结构架设比较合理。 六、测设方法
1、数据准备
随着高科技的发展，勘测数据的方法有最开始的纸上定位逐渐发展成了利用电子地图定线的方法，根据定线的线性获得数据，有效提高了精准度。将初步定位的数据输入到GPS手簿中，启动文件，选择输入模式，然后将线路中直线河曲线的控制点资料分类输入。例如，输入曲线信息就包括了：起点坐标、终点坐标、半径和左偏。
2、现场工作
（1）选取基准站。基站点的选取要选择开阔、方便安装设备的较高位置上，保证观测工作能够顺利进行，结果准确可靠，周围尽量避免有障碍物，同时为了防止电磁场的干扰，还要减少大面积积水或是干扰信号。
（2）基准站的操作。放置好GPS接收机，将之与手簿和电台等设备连接起来，打开手簿，按照要求设置有关参数，返回测量界面，启动基准站的接收机，再输入基准站的坐标，就可以完成操作了。
（3）流动站的操作。流动站的接收机和天线以及手簿连接好后，正常启动RTK测量，设定好参数后，就能正常进行测量了。
（4）点校正。将测得的已知点的坐标利用原有的数据进行校正，数目要大于等于三个。测量中我们可以采用自动校正模式，即将流动站放在已知点，测出测量值后直接就可以校正了。
（5）中线测设。采用RTK技术进行中线测设，利用的是该技术能够测设两点直线和直线与曲线的里程放样以及坐标放样功能，里程间距要设定为25米进行放样。根据RTK流动站的仪器提示移动接收机到达理论点位，测出放样电的坐标，记录到手簿中。
（6）数据输出。将手簿与计算机连接起来，输出测得的数据，然后进行整理，打印出成果，并比较理论值和实际值的差别，若是差别过大应及时调整施工方案。RTK技术的应用令道路实地勘测工作方便了很多，通过电子地图的运用也能有效解决特殊工点的需要了。除了线路测量以外还能在其他方面应用，例如地形图中的控制测量、房地产测量中的控制测量等，能够有效节约人力物力。
七、工作基点的布置埋设
该项目监测点分为工作基点、校核基点和监测点三类。采用假设坐标系法，其基准点的埋设需在基坑周围较稳定的区域完成，基准点个数不应少于 3 个。根据《建筑基坑188金宝博平台监测技术规范》规定，该平面控制点布设 9个，编号为 SP01 ～ SP09。其中 SP01 ～ SP06 为校核基准点，SP07 ～ SP09 为工作基点。控制区域为整个测区，为使测角、测距误差在横纵坐标上均匀分布，监测点网形为闭合导线网，引侧外方向确立为施工用平面控制网。点位设置地点必须确保安全、稳定，常用的方法是在地面埋设顶上刻画“+ ”字形的钢钉点。
1、基准点的观测及工作基点的稳定性检查
仪器设备选用，工作基点测量采用徕卡 TS30 全站仪，其标称精度为测距 1 mm +1 ppm，测角 0. 5″。
2、控制精度的要求
平面控制网采用二级城市导线，其精度按照测量二级导线精度控制指标执行，具体为： 测角中误差 ± 2"，点位中误差 ±1 mm，边长中误差 1/1 000 mm。为了达到上述精度要求，监测过程中原则上应固定观测人员及仪器，且必须保证每次测量成果严格平差。
3、假设坐标系统的建立
以 SP05，SP06，SP07，SP08 为基准点确定观测基准线，根据现场情况确定一基准点为测站点。
4、基准点的稳定性检查
对基准点初次观测时，应在确保基准点布设完成且相对稳定之后进行。在 SP07 点设站，SP03 点做后视并置零。具体步骤为： 首先，将全站仪照准 SP08 测得一组角度值； 然后顺时针旋转倒镜照准 SP08； 再按逆时针旋转照准 SP03 点，又测得一组角度值。观测完一个测回后，再次正镜照准 SP03 并将角度盘值置为 60°，按同样的方法完成一测回； 最后，把度盘读数置为 120 完成一测回。平差这 3 个测回读数求出 δSP07SP08，并以其读数作为角度检查的一个依据。照准固定建构物的某部分，通过测量记录下方向值，作为检查该基准点的参考方向。分别对这 3 条基准边进行至少 3 测回的观测，记录下初始观测的各边长。可以分别在 SP07，SP03，SP08 设站测得各边角值，使之构成基准网，通过每次检查边角的读数来检验基准边的稳定性，并可求出网型参数，以此来保证每次数据的真实可靠。
八、结束语
综上所述，在深基坑测量的过程中我们要运用不同的技术和手段来提高变形测量数据的准确性。
参考文献
[1]孙涛. 浅析几种建筑基坑水平位移监测的方法[J]. 测绘与空间地理信息，2014，37（ 2） ： 201 -202.
[2]李恒杨. 基坑水平位移监测有关问题的探讨[J]. 地矿测绘，2010，26（ 3） ： 8 -9.
