獨(dú)立高程系統(tǒng)在建筑物沉降觀測中的應(yīng)用

曾 秋

近年來,現(xiàn)代的大型建筑物不斷出現(xiàn),對建筑物進(jìn)行沉降觀測是掌握建筑物動(dòng)態(tài),以便及時(shí)采取檢修措施所不可缺少的一項(xiàng)變形觀測工作。但是在沉降檢測中,往往受到地形以及有關(guān)現(xiàn)場狀況的影響,從而使得觀測效率降低,在一定程度上也對測量的精度產(chǎn)生影響。因此,在滿足沉降測量精度的基礎(chǔ)上,如何靈活選擇高程系統(tǒng),以提高觀測效率,就成了這項(xiàng)工作的重要內(nèi)容之一。

1 水準(zhǔn)測量

水準(zhǔn)測量就是利用水準(zhǔn)儀提供的一條水平視線,來測定兩點(diǎn)之間的高差,從而得出相關(guān)點(diǎn)的高程。如圖1所示,在 A點(diǎn)上標(biāo)尺的讀數(shù)為a,B點(diǎn)上標(biāo)尺的讀數(shù)為b,根據(jù)水準(zhǔn)測量的原理得A,B兩點(diǎn)之間的高差是:

而根據(jù)高差的定義可得到:

從式(1)中得到的hAB只是與水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)有關(guān),與高程參考面選取無關(guān)。而式(2)中的HB,HA可以是絕對高程,也可以是相對高程。由此可知,hAB對高程參考面選取具有不確定性。因此,測定地面上任意兩點(diǎn)之間的高差與高程參考面的選取無關(guān)。

2 建筑物的沉降觀測

2.1 獨(dú)立高程系統(tǒng)的選取及水準(zhǔn)基點(diǎn)測量

根據(jù)建筑物本身的特點(diǎn)和布局,以及現(xiàn)場的測量環(huán)境條件等實(shí)際情況,制訂高程系統(tǒng)選取方案。對于建筑物面積小,觀測環(huán)境比較好的情況,可以布設(shè)不少于3個(gè)固定的穩(wěn)定點(diǎn)作為水準(zhǔn)基點(diǎn),在測量時(shí),將這些水準(zhǔn)基點(diǎn)連在一起進(jìn)行測量和平差,求取各基點(diǎn)的高程值,這時(shí)選取了一個(gè)獨(dú)立高程系統(tǒng)。對于比較大的建筑物(如跨江大橋等),由于受外界測量條件的影響,導(dǎo)致部分水準(zhǔn)基點(diǎn)間的測量比較困難。為了解決這樣的問題,根據(jù)水準(zhǔn)測量中兩點(diǎn)之間高差與高程參考面的選取無關(guān)這一原理,可以根據(jù)實(shí)際情況對建筑物的高程系統(tǒng)進(jìn)行分割,即分割成兩個(gè)或兩個(gè)以上的獨(dú)立高程系統(tǒng),對建筑物的沉降進(jìn)行觀測。

不管是一個(gè)獨(dú)立高程系統(tǒng)還是多個(gè)獨(dú)立高程系統(tǒng),對于建筑物沉降來說,它都必須滿足建筑變形測量規(guī)范的要求。由于獨(dú)立高程系統(tǒng)運(yùn)用比較靈活,所以,獨(dú)立高程系統(tǒng)中的水準(zhǔn)基點(diǎn)必須是最有利于沉降觀測的。各水準(zhǔn)基點(diǎn)的布設(shè),在各自獨(dú)立的高程系統(tǒng)內(nèi)必須呈環(huán)狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),測量、平差時(shí)都是在各自的獨(dú)立系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行。各獨(dú)立系統(tǒng)不作聯(lián)測要求。如圖2所示,在橋梁的東面建立一套獨(dú)立高程系統(tǒng),其水準(zhǔn)基點(diǎn)為EBM1,EBM2,EBM3,三點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)閉合環(huán)。在橋梁的西面建立一套獨(dú)立高程系統(tǒng),其水準(zhǔn)基點(diǎn)為WBM1,WBM2,WBM3,三點(diǎn)也構(gòu)成一個(gè)閉合環(huán)。此兩獨(dú)立高程系統(tǒng)相互獨(dú)立,不聯(lián)測。

2.2 沉降點(diǎn)布設(shè)及沉降測量

沉降點(diǎn)測布設(shè)的先決條件就是滿足《建筑變形測量規(guī)法》和實(shí)際工程的要求。如圖2所示,工程上要求對橋梁的12個(gè)橋墩進(jìn)行5年的長期監(jiān)測,其目的是監(jiān)控橋墩的沉降情況,掌握橋墩沉降的第一手材料,以便了解橋梁的安全營運(yùn)狀況。

根據(jù)《建筑變形測量規(guī)法》和實(shí)際工程的要求,橋墩的沉降觀測點(diǎn)布設(shè)在12個(gè)橋墩的下面,如圖2所示。

沉降點(diǎn)測量采用分系統(tǒng)觀測,東側(cè)的6個(gè)橋墩由東側(cè)的獨(dú)立高程系統(tǒng)(由EBM1,EBM2,EBM3構(gòu)成)對其進(jìn)行高程傳遞。西側(cè)的6個(gè)橋墩由西側(cè)的獨(dú)立高程系統(tǒng)(由WBM1,WBM2,WBM3構(gòu)成)對其進(jìn)行高程傳遞。

表1 西側(cè)橋墩各期累計(jì)沉降匯總表

表2 東側(cè)橋墩各期累計(jì)沉降匯總表

2.3 數(shù)據(jù)處理

通過采用東西兩套獨(dú)立系統(tǒng),對橋墩進(jìn)行長達(dá)5年的沉降觀測,其觀測結(jié)果見表1,表 2,對應(yīng)的變化圖見圖3和圖4。

3 結(jié)語

1)高差的測定與高程系統(tǒng)的選擇無關(guān)。

2)采用多個(gè)獨(dú)立的高程系統(tǒng)進(jìn)行沉降測量是可行的。

3)為了減少測量誤差,應(yīng)固定不同時(shí)期沉降測量線路走向。

4)各獨(dú)立高程系統(tǒng)的測量精度應(yīng)該保持一致。

5)在外界觀測環(huán)境不利于觀測時(shí),為了有效的進(jìn)行測量,保證測量的精度,應(yīng)分不同高程系統(tǒng)以最有利的觀測環(huán)境對不同的測點(diǎn)進(jìn)行觀測;在外部條件允許的情況下,各獨(dú)立高程系統(tǒng)間盡可能聯(lián)測。

[1]李清岳.工程測量學(xué)[M].北京:測繪出版社,1990:298-300.

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