電力科學(xué)研究院辦公樓變形監(jiān)測研究

王虎勝

(山西省測繪工程院，山西太原 030002)

1 概述

為了客觀反映新湖濱項目工地在開挖基坑對電力科學(xué)研究院辦公樓(以下簡稱辦公樓)造成的影響，對辦公樓進(jìn)行了490 d的變形觀測。辦公樓位于迎澤大街與青年路交叉口東南角，北距新湖濱項目工地基坑約10 m～15 m，辦公樓樓層13層。擬進(jìn)行的監(jiān)測內(nèi)容包括建筑物沉降監(jiān)測、位移監(jiān)測、傾斜監(jiān)測。

2 實施過程

2．1 作業(yè)流程

變形監(jiān)測作業(yè)流程圖見圖1。

圖1 變形監(jiān)測作業(yè)流程

2．2 作業(yè)方法

沉降監(jiān)測采用國家二等水準(zhǔn)測量方法，設(shè)立穩(wěn)定的基準(zhǔn)點3個，按期對形變點進(jìn)行高程聯(lián)測，并且要求將形變點聯(lián)入水準(zhǔn)路線，同步分析基準(zhǔn)點和形變點的變化規(guī)律，觀測儀器使用1臺電子水準(zhǔn)儀DINI12配合銦瓦精密水準(zhǔn)尺。

平面位移監(jiān)測采用GPS靜態(tài)測量方法進(jìn)行，觀測級為C級。在大樓主體頂部設(shè)立強制對中觀測設(shè)施，選取位于太原市的4個連續(xù)運行的GPS基準(zhǔn)站作為基準(zhǔn)點參考點與4個觀測點同步構(gòu)網(wǎng)，約束平差采用基準(zhǔn)站賦值，結(jié)果采用單點無約束平差成果，分別對平面位置和大地高進(jìn)行監(jiān)測分析;儀器采用4臺徠卡雙頻GPS接收機。

傾斜監(jiān)測采用四等三角測量方法，對設(shè)立在樓底、樓頂?shù)膬蓷l豎向觀測線進(jìn)行夾角變化監(jiān)測，儀器使用1臺GTS-335全站儀。

2．3 作業(yè)過程

2．3．1 基準(zhǔn)點和觀測點的選取和布設(shè)

本監(jiān)測項目共布設(shè)沉降基準(zhǔn)點3個，沉降觀測點8個(利用原布設(shè)點，編號為ZB1，ZB2，…，ZB8);布設(shè)平面基準(zhǔn)點4個，平面觀測點4個(編號為1，2，3，4);布設(shè)傾斜基準(zhǔn)點2個，傾斜觀測點2對(編號為DXS—東西上、DXX—東西下、NBS—南北上、NBX—南北下)?；鶞?zhǔn)點選在變形影響范圍以外的穩(wěn)定位置;觀測點選在變形體上能反映變形特征的位置(見圖2)。

圖2 點位分布圖

2．3．2 變形監(jiān)測級別

辦公樓變形監(jiān)測級別為二級［1］，觀測等級及精度要求參照《建筑變形測量規(guī)范》中二級的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

2．3．3 沉降監(jiān)測

高程采用1956黃海高程系。

辦公樓沉降監(jiān)測采用幾何水準(zhǔn)測量，儀器使用電子水準(zhǔn)儀DINI12配合銦瓦精密水準(zhǔn)尺，按建筑變形測量規(guī)范二級水準(zhǔn)測量規(guī)程要求施測［1］。

作業(yè)過程中要求對水準(zhǔn)儀及標(biāo)準(zhǔn)的精確度做定期檢查，水準(zhǔn)儀要求i角誤差小于10 s，銦瓦合金標(biāo)尺的真實長度與名義長度之差應(yīng)小于0．1 mm。同時觀測過程中對發(fā)現(xiàn)的觀測體異常要做好記錄，及時繪制草圖并反饋給業(yè)主。

外業(yè)數(shù)據(jù)記錄:

水準(zhǔn)觀測采用電子手簿記錄野外觀測數(shù)據(jù)，極大的提高了觀測精度，保證了觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。記錄方法按ZBA 76003-87測量外業(yè)電子記錄基本規(guī)定和ZBA 76005-87水準(zhǔn)測量電子記錄規(guī)定執(zhí)行，并將觀測手簿按標(biāo)準(zhǔn)格式打印裝訂。對水準(zhǔn)測量外業(yè)采集的各測段觀測資料要進(jìn)行嚴(yán)格地檢查、整理，在確保計算檢查無誤、各項限差符合要求的基礎(chǔ)上，計算觀測高差的各項改正數(shù)和水準(zhǔn)點的概略高程。

各測段水準(zhǔn)測量成果需要進(jìn)行一下改正:

1)水準(zhǔn)尺長度誤差改正。

依據(jù)水準(zhǔn)標(biāo)尺鑒定部門提供的檢定證書(檢定證書)，各測段高差改正數(shù)δ=f×h。

其中，δ為標(biāo)尺改正數(shù)，mm;f為標(biāo)尺改正系數(shù)，mm/m;h為往測或返測高差，m。

2)正常水準(zhǔn)面不平行改正。

各測段高差改正數(shù)ε的計算:

其中，A為常系數(shù)，以測段始、末點緯度平均值Φm為引數(shù);H為測段始、末點近似高程平均值，m;ΔΦ為測段末點緯度減去始點緯度的差值，(')。

3)水準(zhǔn)環(huán)線閉合差的改正。

對閉合環(huán)線的不符值按距離定權(quán)以下式進(jìn)行配賦:

其中，F(xiàn)為配賦值，mm;BH為閉合差，mm;LI為測段平距，m;S為總距離，m。

水準(zhǔn)點的高程為:H=Hi+Fi，推算各點的概略高程。

4)水準(zhǔn)測量的平差計算:

根據(jù)辦公樓現(xiàn)場情況，地形起伏不大，可以按距離進(jìn)行平差，平差后成果輸出平差后點的高程值、高差值及規(guī)范要求的各項精度指標(biāo)。根據(jù)每次測量成果計算每個沉降點的沉降量及累積沉降量，初步分析辦公樓的沉降規(guī)律。

2．3．4 平面位移監(jiān)測

平面位移監(jiān)測坐標(biāo)系采用獨立坐標(biāo)系，GPS靜態(tài)測量方法進(jìn)行，觀測級為C級。GPS觀測中要注意以下事項:

1)開始GPS觀測前要針對事先獲取的 GPS衛(wèi)星可見性預(yù)報表，制定合理的觀測計劃;

2)觀測人員按照作業(yè)計劃做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，保證按時開機，保證觀測時段的同步;

3)開始觀測前做好相關(guān)設(shè)備的狀態(tài)檢查工作，保證不遺漏、丟失設(shè)備;

4)開始觀測前認(rèn)真檢查電源接頭，天線接頭，保證開機后儀器安全且能正常工作;

5)開機后及時量取儀器高，儀器高應(yīng)從間隔120°的三個方向量取并求平均值，不同方向量取的值誤差應(yīng)小于±1 mm;

6)時段長度為4 h;儀器高量取2次(每時段開機前、關(guān)機后各量一次，兩次量高誤差不應(yīng)大于±1 mm，取平均值作為最后天線高)。

GPS觀測主要技術(shù)指標(biāo):

GPS外業(yè)數(shù)據(jù)采集用靜態(tài)定位作業(yè)模式進(jìn)行。采用邊連式布網(wǎng)。技術(shù)指標(biāo)參見GPS測量技術(shù)規(guī)范。

GPS觀測作業(yè)過程:

根據(jù)技術(shù)要求，對辦公樓4個觀測點進(jìn)行觀測，利用4臺雙頻GPS，進(jìn)行同時段觀測，為了保證測量精度和效率，每次觀測前都做了GPS星歷預(yù)報，作業(yè)組對完成儀器即周邊設(shè)備狀態(tài)檢查后，量取儀器高，從最后一臺儀器開機時間記4 h，測量結(jié)束后，下載數(shù)據(jù)文件，登錄各種信息數(shù)據(jù)，并且計算基線，檢查基線是否合格。利用專業(yè)GPS平差軟件計算每個平面位移點的坐標(biāo)增量及累積坐標(biāo)增量，初步分析辦公樓的位移規(guī)律。

2．3．5 傾斜監(jiān)測

通過觀測東西和南北方向的兩對觀測點的水平方向值，比較水平方向值的變化情況，來分析辦公樓的傾斜情況，使用GTS-335全站儀觀測水平角，水平角觀測6測回。

使用的全站儀，項目開始前應(yīng)進(jìn)行檢驗，項目進(jìn)行中也應(yīng)定期檢驗。

觀測應(yīng)在天氣晴朗、成像清晰、氣溫穩(wěn)定的時段進(jìn)行。觀測中間應(yīng)適當(dāng)為儀器遮陽，如儀器管氣泡居中不超過一格，應(yīng)在測回間整平儀器。觀測宜采用雙照準(zhǔn)法，在半測回中每個方向連續(xù)照準(zhǔn)兩次，并各讀數(shù)一次。每站觀測中，應(yīng)避免二次調(diào)焦，當(dāng)觀測方向的邊長懸殊較大、有關(guān)方向應(yīng)調(diào)焦時，宜采用正倒鏡同時觀測法，此時可不考慮兩倍視準(zhǔn)誤差2C變動范圍。對于大傾斜方向的觀測，應(yīng)嚴(yán)格控制水平氣泡偏移，當(dāng)垂直角超過3°時，應(yīng)進(jìn)行儀器豎軸傾斜改正。

觀測成果超出限差時，應(yīng)按下列規(guī)定進(jìn)行重測:

1)當(dāng)2C互差或各測回互差超限時，應(yīng)重測超限方向，并聯(lián)測零方向;

2)當(dāng)歸零差或零方向的2C互差超限時，應(yīng)重測該測回;

3)在方向觀測法一測回中，當(dāng)重測方向數(shù)超過所測方向總數(shù)的1/3時，應(yīng)重測該測回;

4)在一個測站上，采用方向觀測法，當(dāng)基本測回重測的方向測回數(shù)超過全部方向測回總數(shù)的1/3時，應(yīng)重測該測站的全部方向;采用全組合測角法，當(dāng)重測的測回數(shù)超過全部基本測回數(shù)的1/3時，應(yīng)重測該測站;

5)基本測回成果和重測成果均應(yīng)記入手簿。重測與基本測回結(jié)果不取中數(shù)，每一測回只取用一個符合限差的結(jié)果;

6)水平角觀測的技術(shù)要求及方向觀測法的各項限差參照《建筑變形測量規(guī)范》執(zhí)行。

3 成果匯報及結(jié)果反饋

每期變形監(jiān)測平差結(jié)束后，應(yīng)及時計算本期變形量及總變形量，形成各期監(jiān)測報告。通常在下次觀測前提交上次觀測的觀測報告。如果變形量超過了允許的數(shù)值，應(yīng)及時通知業(yè)主，調(diào)整觀測方案，增加機動觀測次數(shù)。在全部觀測工作完成之后，要結(jié)合相關(guān)情況依據(jù)規(guī)范要求繪制各類圖標(biāo)，編寫技術(shù)總結(jié)及相關(guān)技術(shù)資料和報告。

4 結(jié)語

本文在分析了電力科學(xué)研究院辦公樓結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，針對可能的變形情況確定了沉降監(jiān)測、位移監(jiān)測、傾斜監(jiān)測的作業(yè)方法、儀器要求、精度要求等內(nèi)容;同時對監(jiān)測成果的數(shù)據(jù)處理、成果匯報、意見反饋等內(nèi)容做了相應(yīng)的描述。

［1] JGJ 8-2007，建筑變形測量規(guī)范［S］．

［2] 王恒東，韓吉德，王祖順．變形觀測在高層住宅樓糾傾加固工程中的應(yīng)用［J］．測繪與空間地理信息，2010(33):207-214．