10.4 基本监测方法与技术要求

10.4.1 变形监测的方法的选择应根据监测项目的特点、精度要求、变形速率以及监测体的安全性等指标按表10.4.1选用，也可同时采用多种方法联合监测。 10.4.2 采用三角形网测量时，技术要求应符合本标准第10.2节的有关规定。
10.4.3 交会法、极坐标法的主要技术要求应符合下列规定：
    1 用交会法进行水平位移监测时，宜采用三点交会法；角交会法的交会角，应在60°～120°之间，边交会法的交会角，宜在30°～150°之间；
    2 用极坐标法进行水平位移监测时，宜采用双测站极坐标法；
    3 测站点应采用有强制对中装置的观测墩，变形观测点，可埋设安置反光镜或觇牌的强制对中装置或其他固定照准标志。
10.4.4 自由设站法的主要技术要求应符合下列规定：
    1 控制点的数量不应少于3个，宜分布在三角形网的外围或两端；
    2 水平角宜采用方向法观测，若需分组，归零方向应相同，并应至少重复观测一个方向；
    3 自由设站法测量应边角同步观测且测回数应相同，并应符合本标准表10.2.4的规定；
    4 水平角观测和距离测量的其他技术要求应符合本标准第3.5节的有关规定。
10.4.5 视准线法的主要技术要求应符合下列规定：
    1 视准线两端的延长线外宜设立校核基准点。
    2 视准线应离开障碍物1m以上。
    3 各测点偏离视准线的距离不应大于20mm；采用小角法时，小角角度不应超过30′。
    4 视准线测量可选用活动觇牌法或小角度法。当采用活动觇牌法观测时，监测精度宜为视准线长度的1/100000；当采用小角度法观测时，监测精度应按下式估算：     式中：m_s——位移中误差（mm）；
              m_β——测角中误差（″）；
               L——视准线长度（mm）；
               ρ——206265″。
    5 基准点、校核基准点和变形观测点应采用有强制对中装置的观测墩。
    6 当采用活动觇牌法观测时，观测前应对觇牌的零位差进行测定。
10.4.6 引张线法的主要技术要求应符合下列规定：
    1 引张线长度大于200m时，宜采用浮托式；
    2 引张线两端可设置倒垂线作为校核基准点，也可将校核基准点设置在两端山体的平硐内；
    3 引张线宜采用直径为φ0.8mm～φ1.2mm的不锈钢丝；
    4 观测时，测回较差不应超过0.2mm。
10.4.7 正、倒垂线法的主要技术要求应符合下列规定：
    1 应根据垂线长度确定重锤重量或浮子的浮力；
    2 垂线宜采用直径为φ0.8mm～φ1.2mm的不锈钢丝或因瓦丝；
    3 单段垂线长度不宜大于50m；
    4 工程需要时，正倒垂可结合布设；
    5 测站应采用有强制对中装置的观测墩；
    6 垂线观测可采用光学垂线坐标仪，测回较差不应超过0.2mm。
10.4.8 激光测量的主要技术要求应符合下列规定：
    1 激光器宜安置在变形区影响之外的区域；激光器应采取防尘、防水措施；
    2 安置激光器后，应同时在激光器附近的激光光路上，设立固定的光路检核标志；
    3 整个光路上应无障碍物，并应设立安全警示标志；
    4 激光接收器应稳固设立在变形区域并应与光路垂直，目标板的刻划应均匀对比分明，观测时应将接收到的激光光斑调至最小、最清晰。
10.4.9 地面三维激光扫描可用于沉陷、挠度、高边坡、滑坡、倾斜和隧道收敛等变形监测，主要技术要求应符合下列规定：
    1 扫描仪宜安置在具有强制对中装置的稳定控制点上；
    2 用于基准点的标靶应设置在变形区域外，相邻基准点点位中误差和基准点的高差中误差应满足本标准表10.2.4和表10.3.3中三、四等的要求；
    3 需要布设标靶时，应将标靶在扫描范围内均匀布设且高低错落，每一扫描站的标靶个数不应少于4个，相邻两扫描站的公共标靶个数不应少于3个；
    4 扫描作业结束后，应将数据导入电脑，检查点云数据覆盖范围完整性、标靶数据完整性和可用性；对缺失和异常数据应补扫；
    5 监测点的变形量宜采用同一测站激光点云数据与上一期的扫描结果进行比对；
    6 可使用标靶、特征地物点对多站点云数据进行配准，配准次数不宜超过4次，扫描线路应闭合；
    7 当需要将点云数据整体转换到地方坐标系时，标靶点的数量不应少于4个；
    8 其他技术要求应符合本标准第5.3.18条～第5.3.26条的有关规定。
10.4.10 当采用水准测量方法进行垂直位移监测时，应符合下列规定：
    1 垂直位移监测网的主要技术要求应符合表10.4.10的规定。     注：n为测站数。
    2 数字水准仪观测的主要技术要求应符合本标准第10.3.4条的规定，光学水准仪观测的主要技术要求应符合本标准第10.3.5条的规定。
10.4.11 静力水准测量应符合下列规定：
    1 静力水准观测的主要技术要求应符合表10.4.11的规定。     注：n为高差个数。
    2 观测前，应对观测头的零点差进行检验。
    3 应保持连通管路无压折，管内液体无气泡。
    4 观测头的圆气泡应居中。
    5 两端测站的环境温度宜相同。
    6 仪器对中偏差不应大于2mm，倾斜度不应大于10′。
    7 宜采用两台仪器对向观测，也可采用一台仪器往返观测。应在液面稳定后再开始测量；每观测一次，应读数三次，并应取平均值作为观测值。
10.4.12 电磁波测距三角高程测量宜采用中点单觇法，也可采用直返觇法。主要技术要求应符合下列规定：
    1 垂直角宜采用1″级仪器中丝法对向观测各六测回，测回间垂直角较差不应大于6″；
    2 测距长度宜小于500m，测距中误差不应超过3mm；
    3 觇标（仪器）高应精确量至0.1mm；
    4 测站观测前后应各测量1次气温、气压，计算时加入相应改正。
10.4.13 主体倾斜和挠度观测应符合下列规定：
    1 可采用监测体顶部及相应底部变形观测点的相对水平位移值计算主体倾斜；
    2 可采用基础差异沉降推算主体倾斜值和基础的挠度；
    3 直立监测体的挠度观测，工程需要时可采用正倒垂线法、电垂直梁法；
    4 监测体的主体倾斜率和按差异沉降推算主体倾斜值，应按本标准附录E的公式计算。按差异沉降推算基础相对倾斜值和基础挠度，应按本标准附录F的公式计算。
10.4.14 当监测体出现裂缝时，应根据需要进行裂缝观测，并应符合下列规定：
    1 裂缝观测点，应根据裂缝的走向和长度，分别布设在裂缝的最宽处和裂缝的末端；
    2 裂缝观测标志应跨裂缝安装；标志可选用镶嵌式金属标志、粘贴式金属片标志、钢尺条、坐标格网板或专用量测标志等；
    3 标志安装完成后，应拍摄裂缝观测初期的照片；
    4 裂缝的量测可采用比例尺、小钢尺、游标卡尺或坐标格网板等工具进行，量测应精确至0.1mm；
    5 裂缝的观测周期应根据裂缝变化速度而定。裂缝初期可每半个月观测1次，裂缝变化速度减缓后宜每月观测1次，当发现裂缝加大时，应每周或每3天观测1次，并宜持续观测。
10.4.15 全站仪自动跟踪测量的主要技术要求应符合下列规定：
    1 测站应设立在基准点或工作基点上，并应采用有强制对中装置的观测台或观测墩；测站视野应开阔无遮挡，周围应设立安全警示标志；应同时具有防水、防尘设施；
    2 监测体上的变形观测点宜采用观测棱镜，也可采用反射片；
    3 数据通信宜采用光缆、专用数据电缆通信，也可采用无线网络通信；
    4 作业前，应将自动观测成果与人工测量成果进行比对，应在自动观测成果满足要求后，再进行自动监测；
    5 测站和数据终端设备应备有不间断电源；
    6 数据处理软件应具有观测数据自动检核，超限数据自动处理，不合格数据自动重测，观测目标被遮挡时可自动延时观测以及变形数据自动处理、分析、预报和预警等功能。
10.4.16 当采用摄影测量方法时，应符合下列规定：
    1 应根据监测体的变形特点、监测规模和精度要求选用作业方法，可采用时间基线视差法、立体摄影测量方法或实时数字摄影测量方法等；
    2 监测点标志可采用十字形或同心圆形，标志的颜色应与背景的颜色色差分明，可采用黑、白、黄色或两色相间；
    3 像控点应布设在监测体的四周；当监测体的景深较深时，应在景深范围内均匀布设；像控点的点位精度不宜低于监测体监测精度的1/3；当采用直接线性变换法解算待定点时，一个像对的控制点宜布设6个～9个；当采用时间基线视差法时，一个像对宜布设4个以上控制点；
    4 对规模较大的监测项目，宜进行监测方案专门设计；可采用多标志、多摄站、多相片及多量测的方法进行；
    5 摄影站应设置在带有强制归心装置的观测墩上；对于长方形的监测体，摄影站宜布设在与物体长轴相平行的一条直线上，并应使摄影主光轴垂直于被摄物体的主立面；对于圆柱形监测体，摄影站可均匀布设在与物体中轴线等距的周围；
    6 多像对摄影时，应布设像对间起连接作用的标志点；
    7 变形摄影测量的其他技术要求应符合现行国家标准《工程摄影测量规范》GB50167的有关规定。
10.4.17 当采用卫星定位实时动态测量方法时，主要技术要求应符合下列规定：
    1 应设立永久性参考站作为变形监测的基准点，并应建立实时监控中心；
    2 参考站应设立在变形区之外，对空开阔，无高度角超过10°的障碍物，无反射导航定位卫星信号的大面积水域或大型玻璃幕墙建（构）筑物等，无高压线、电视台、无线电发射站、微波站等干扰源；
    3 流动站的接收天线应永久设置在监测体的变形观测点上，并应采取保护措施；接收天线的周围无高度角超过10°的障碍物；变形观测点的数目应根据具体的监测项目和监测体的结构布设；有效观测卫星数不应少于5颗，并应采用固定解成果；
    4 数据通信可根据工程需要采用光缆或专用数据电缆通信，也可采用无线通信网络传输数据。
10.4.18 应力、应变监测的主要技术要求应符合下列规定：
    1 监测点应根据设计要求和工程需要综合布设；
    2 传感器的强度应满足使用环境的要求，应具有抗腐蚀性、耐久性、抗震和抗冲击性能；传感器的量程宜为设计最大压力的1.2倍，精度应满足工程监控的要求；连接电缆应采用耐酸碱、防水、绝缘的专用电缆；
    3 传感器埋设前，应进行密封性检验、力学性能检验和温度性能检验，应在满足要求后使用；
    4 传感器埋设的回填土应夯实，承压面应与受力方向垂直；连接电缆应进行编号；
    5 传感器埋设达到初始状态后，应测定静态初始值；
    6 应力、应变的数据采集宜自动化，监测周期宜与变形监测周期同步。
10.4.19 地基雷达干涉测量设备用于变形监测，应符合下列规定：
    1 作业前，应分析项目变形特点，预估变形速率，确定监测特性和监测周期，选用具有相应参数的雷达设备，搭建监测平台。
    2 地基雷达干涉测量作业应符合下列规定：
        1）应以雷达波束中心线为参考设计雷达测量视角，并应将主要监测目标置于雷达波束最优辐射区域内，目标主变形方向和雷达视线夹角不宜超过60°；
        2）雷达设备启动后应进行预热，并应舍弃初始5景～10景影像；
        3）应选择雷达波束辐射范围内稳定区域作为主要变形区域变形计算的参考基准；
        4）测区目标应具有后向散射能力；当回波信号强度整体较弱时，可布设人工角反射器等协作目标，角反射器大小应根据雷达分辨能力综合确定；
        5）连续性准实时变形监测系统设计时，应加快高相干点目标选取和干涉处理的速度。
    3 分析处理影像数据提取变形时应符合下列规定：
        1）数据处理与变形计算应基于稳定的高相干点目标进行，并应剔除虚假信号像元、低相干点目标像元；
        2）连续性变形监测数据后处理可采用时域相位差分方式计算变形序列；周期性变形监测数据后处理可将各周期影像之间构成干涉对，采用差分干涉处理或时序分析思路提取变形序列；
        3）地基雷达变形测量数据应借助外部地形数据进行唯一的地理编码、坐标变换和变形投影，恢复像元的三维位置；
        4）应分析改正环境因素对雷达影像数据的影响；根据测区横纵跨度大小，可利用参考点采用距离的一元改正模型进行环境改正；也可采用多元改正模型或结合精细的气象模型进行环境改正；采用多元改正模型时，应在监测过程中同时采集气象参数；
        5）预先确定主变形方向后，可将雷达视线向变形分量成果转换计算至主变形方向上。
    4 地基雷达干涉测量作业还应符合下列规定：
        1）观测时段应避开雷电、降雨和降雪等恶劣天气及强电磁场干扰，并应防止设备曝晒；
        2）监测基础平台应避免震动，设备应连续供电，作业过程中应排除人员走动等干扰；
        3）设备应连续供电，连续性变形监测应确保设备稳定持续的采集影像，因断电、人为调整或故障等原因导致影像采集中断的，中断后应重新开始影像采集；
        4）对周期性变形监测，在每个监测周期内应连续稳定采集多景影像；
        5）准实时变形监测应搭建能够实时传输和管理数据的网络数据库管理系统，并应配套准实时处理和分析雷达影像数据的软件平台。
10.4.20 光纤光栅传感器技术用于变形监测应符合下列规定：
    1 传感器宜安置在监测体表面变形敏感区域，也可埋设在监测体内部；传感器的量测方向应与监测体的变形方向一致；传感器的量程宜为预计最大变形值的1.2倍；
    2 安置光纤光栅解调器应与传感器和计算机连接；光缆连接应满足设计要求，并应采取保护措施，不得折损；
    3 解调器不宜满负荷工作，应预留多个的传感器接口；
    4 宜使用固定IP地址网络服务器传输数据。