GPS在土木工程监测技术中的应用

2019-11-14夏敏敏曾哲张艺蓝龙世文湖南中联重科智能技术有限公司湖南长沙410205

新生代 2019年18期

关键词：边坡基坑隧道

夏敏敏曾哲张艺蓝龙世文湖南中联重科智能技术有限公司湖南长沙 410205

一、引言

近些年来，随着我国基础设施建设的快速发展，建设项目的逐渐增多，对桥梁、边坡、基坑、隧道、建筑工程等项目建设的要求也逐渐增加。为了保证土木工程等基础设施建设可持续发展，必须要对传统的技术手段进行革新，以新技术去适应逐渐发展的建设要求。

将GPS技术引入到土木工程测量工作中由来已久，并给测量放样带来了显著效益，提高了测量效率及精度，促进我国土木建筑领域的快速发展。就目前来言，GPS技术在土木工程技术领域已不局限于测量放样，逐渐发展为施工过程及使用过程中的变形监测。

二、GPS技术概述

GPS的全称为全球定位系统，其被广泛使用于汽车、工程机械、土木工程等领域，GPS包含三部分：空间部分、地面控制部分、用户设备部分。GPS具备以下三方面的特点：定位精度高、操作简便、可以全天候工作。GPS拥有四大功能：其一为定位功能其二导航功能其三是测量功能其四是授时功能。

三、GPS在土木工程监测中的应用

桥梁工程领域，桥梁在施工及实际使用中会受到一些外部因素如地震、台风、洪水等因素影响，致使桥梁发生变形或沉降。技术人员必须增强桥梁工程的变形监测，倘若出现有沉降或变形，就需采取相应的控制措施，控制桥梁的安全性及稳定性。以往桥梁监测过程中因受外部因素影响，从而使变形监测达不到预期效果。使用GPS可有效控制桥梁变形，如高精准度的GPS监测网可控制在毫米级以内，有效提高监控的安全性和适用性。

边坡工程领域，由于边坡岩土体性质的复杂性，岩土体地质分布的不均匀性，岩土体受施工过程、大气因素、外部环境等的影响，人工边坡在施工过程中或形成后失稳仍时有发生。边坡施工过程中，通常需要对边坡进行监测，监测的内容主要有变形监测、应力监测、水及环境条件监测，其中边坡的变形监测可以通过GPS进行，监测系统主要包含高精度GPS传感器、数据传输系统、数据处理和控制系统及辅助支持系统，系统可将监测数据自动、实时传输至监控平台，分析并显示各监测点的变形值、变形速度值及变形加速度值，通过设置报警阀值，系统可实现边坡报警通知预案，为快速、准确控制边坡变形破坏提供依据。

基坑工程领域，在基坑施工过程中，基坑的变形、支护破坏、周围建筑物开裂、基坑塌方等工程事故要求在施工期间实行全过程监测预报，确保施工过程的安全。常规的基坑监测方法基准点与监测点需要通视无障碍，且监测过程受周边环境影响较大，监测过程中效率较低。而GPS与常规检测方法相比具有监测站不需要通视、定位精度高、操作方便、自动化程度高、观测速度快、具备全体候作业条件等优势，目前我国许多企业研发建立了成套基坑在线监测系统，可以通过GPS实时采集基坑施工过程基坑及周围建筑物的变形，并将数据传输到数据分析系统，从而实现对基坑施工现场实时监测。

隧道工程领域，目前在隧道工程中新奥法施工技术被广泛的应用，在新奥法施工技术中，监控量测具有及其重要的作用，为保证隧道施工安全性及经济性，需通过不断调整隧道开挖和支护参数来满足施工要求，实现信息化动态施工。隧道施工监控量测包含必测项目和选测项目，其中必测项目包含：洞内及洞外观测，拱顶下沉、周边收敛、地表沉降，其中拱顶下沉、周边收敛、地表沉降可以通过GPS来进行监测，尤其是地表沉降观测，可不受气候条件及地理位置的限制。

建筑工程领域，高层及超高层建筑在建成后，由于受气候、环境、长期荷载、材料性能退化等各方因素的影响，随时间的推移，其强度和刚度会相应降低。这不仅会影响高层及超高层建筑的正常使用，而且会缩短其使用寿命。因此，需要对高层及超高层建筑进行健康状况监测和评估，其目的在于保证结构的安全性、可靠性、耐久性，以满足结构预定功能要求。采用GPS技术，可以对高层及超高层建筑的沉降、倾斜变形进行实时监测，及时发现问题。

四、GPS在土木工程领域应用发展趋势

近年来，物联网技术成为了各界高度关注的信息技术新兴概念，它是通过射频识别、红外感应器、GPS、激光扫描器等信息传感技术，把任何物品与互联网进行对接，进行信息互换和通讯，从而实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，作为国家经济发展的热点，物联网在土木工程领域的应用潜力巨大。它可以通过GPS、手机通讯网以及互联网，实现工程项目的智能化识别、定位、监控和管理，使实际工程项目能够异地、远程、动态及全天候的“物物相连、人人相连、物人相联”。