高層建筑變形觀測(cè)系統(tǒng)建立與實(shí)施

韓 偉

(中山市五桂山測(cè)繪工程有限公司，廣東 中山 528400)

一、高層建筑變形觀測(cè)系統(tǒng)的建立

1、點(diǎn)位布設(shè)分為基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)及觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)

(1)對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)。把變形觀測(cè)中的高穩(wěn)定性的點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，在整個(gè)變形觀測(cè)中，它必須保持穩(wěn)定，不容易被破壞。在布設(shè)沉降基準(zhǔn)點(diǎn)與傾斜基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)要布成一體，所考慮到沉降和傾斜基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)深度時(shí)，應(yīng)該超過最大凍土線0.5米。在基準(zhǔn)點(diǎn)在布設(shè)時(shí)進(jìn)行相互校核，防止由于某個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)高程變動(dòng)出現(xiàn)差錯(cuò)。并進(jìn)行考慮了以下因素:

a、由于觀測(cè)系統(tǒng)精度比較高，觀測(cè)環(huán)線要布設(shè)成網(wǎng)型、測(cè)站數(shù)最少;b、對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)要考慮到其穩(wěn)定情況，在離建筑物最高點(diǎn)的1.5倍距離以外進(jìn)行布設(shè)，這樣避開了下沉范圍;c、在明顯且通視良好、保證安全的地方、接近建筑物的軸線進(jìn)行基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè);d、按規(guī)程規(guī)定，觀測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)超過本地最大凍土線以下0.5米。觀測(cè)墩上表面預(yù)埋儀器連接盤，其尺寸為200×200×10mm的正方形。

(2)觀測(cè)系統(tǒng)觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)。在建筑物上布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)其變形量進(jìn)行測(cè)量，建筑物的變形的情況在布設(shè)位置應(yīng)能反映出來，根據(jù)地質(zhì)情況、基坑周邊環(huán)境、支護(hù)結(jié)構(gòu)形式和建(構(gòu))筑物荷載情況來定點(diǎn)的位置與數(shù)量。以下因素在布設(shè)時(shí)考慮到:

a、在建筑物變形變化顯著的地方進(jìn)行布設(shè)，并要考慮好觀測(cè)的地方，在施工期間乃至使用后仍能進(jìn)行觀測(cè);b、在不同基礎(chǔ)形式時(shí)，埋設(shè)觀測(cè)點(diǎn)在各種形式變化的基礎(chǔ)上;在我市某塔上布設(shè)了4個(gè)點(diǎn)沉降觀測(cè)點(diǎn)，布設(shè)了5個(gè)點(diǎn)在后澆帶另一側(cè)，對(duì)后澆帶另一側(cè)與塔身的沉降差進(jìn)行觀察。使用激光測(cè)距棱鏡確定傾斜觀測(cè)點(diǎn)，在塔身高低兩個(gè)水平上進(jìn)行埋設(shè)，設(shè)置4個(gè)在80米的環(huán)梁上，再設(shè)置4個(gè)10米環(huán)梁左右，采用距離和角度兩種方案進(jìn)行傾斜觀測(cè)欲，又粘貼激光反射貼片在埋設(shè)棱鏡的地方，可以進(jìn)行測(cè)量角度。

2、沉降觀測(cè)精度的各項(xiàng)觀測(cè)指標(biāo)要求如下:

(1)往返較差、附和或環(huán)線閉合差:△h=∑a－∑b≤l√n—，n表示為測(cè)站數(shù)。(或△h=∑a－∑b≤1.0√L—，L表示觀測(cè)路線距離);(2)前后視距:≤30m;(3)前后視距差:≤1.0m;(4)前后視距累積差≤3.0m;(5)沉降觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于后視點(diǎn)的高差容差:≤1.0mm

二、高層建筑變形觀測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施

使用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行沉降觀測(cè)，定期進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量建筑物上的觀測(cè)點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)之間的距離，對(duì)建筑物上觀測(cè)點(diǎn)的高程進(jìn)行測(cè)量，這樣其下沉量可以計(jì)算出來。變形觀測(cè)中的高程控制點(diǎn)就是基準(zhǔn)點(diǎn)，應(yīng)檢查每次觀測(cè)的變動(dòng)，按照精密水準(zhǔn)測(cè)量(二等水準(zhǔn)測(cè)量)的技術(shù)要求來觀測(cè)。

使用全站儀進(jìn)行傾斜觀測(cè)，其垂直度和傾斜變形值在觀測(cè)墩上進(jìn)行觀測(cè)。通過角度和觀測(cè)距離兩種數(shù)據(jù)可以得出變動(dòng)值。

現(xiàn)以我市某塔傾斜觀測(cè)為例，對(duì)傾斜觀測(cè)方法進(jìn)行說明。如下圖所示，選擇兩測(cè)站A、B在離塔1.5H(H為塔高度)遠(yuǎn)的地方，且要求BO1(O1為塔底中心)盡可能垂直AO1。以A1起始方向，先置經(jīng)緯儀與A站，分別與塔底部和頂部相切并且等高之點(diǎn)1、2與3、4用方向觀測(cè)法進(jìn)行觀測(cè)，然后把水平度盤讀數(shù) a1、a2、a3、a記下4，則夾角 δA在∠1A2與∠3A4之分角線間:

δA= ［(a2+a1)－ (a4+a3)］/2

在B站以同樣方法，通過觀測(cè)可得，角δB在∠5B6和∠7B8之分角線間:δB= ［(a6+a5)－ (a8+a7)］/2

因此，塔頂部中心o2點(diǎn)對(duì)O1點(diǎn)的傾斜位移分量則為:eA= ［δA(R+LA)］/ρ eB= ［δB(R+LB)］/ρ

分別以A與B到塔底座外墻的最短距作為離式中 LA、LB;R——為塔底座半徑;ρ=206265″。故O2對(duì)O1的總傾斜位移量 (偏心距)e為:e=1/2(eB2+eA2)

因而，當(dāng)塔高度為H時(shí)，則煙囪斜度i為:i=e/H

如果以AO1為基準(zhǔn)方向，則e的傾斜方向角α為:α=tg－1(eA/eB)

圖1 觀測(cè)點(diǎn)布置圖

三、成果整理及觀測(cè)注意事項(xiàng)

1、觀測(cè)成果整理。第一次對(duì)沉降觀測(cè)，進(jìn)行計(jì)算，賦予了一個(gè)起始值 (相當(dāng)于一個(gè)基準(zhǔn))給各個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，在以后結(jié)束每次觀測(cè)后，各觀測(cè)點(diǎn)高程都可以根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)高程算出，同時(shí)應(yīng)進(jìn)行檢查手簿中的數(shù)據(jù)和計(jì)算，確保是否正確、合理、精度是否合格等。然后在成果表中列入歷次各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的高程，對(duì)兩次觀測(cè)之間的變形量與及累計(jì)變形量進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)觀測(cè)日期和載荷情況進(jìn)行注明。把每一觀測(cè)點(diǎn)的時(shí)間和變形的關(guān)系曲線圖畫出，為讓變形、載荷、時(shí)間的關(guān)系清楚表達(dá)出來。對(duì)于傾斜觀測(cè)，每次建筑物上下中點(diǎn)的投影圖根據(jù)所有觀測(cè)的角度等數(shù)據(jù)來繪制，因此可以得到傾斜變形值。

四、結(jié)束語(yǔ)

由于高層建筑物具有自身的復(fù)雜性和特殊性，因此在變形監(jiān)測(cè)過程中，高層建筑物變形情況難以直接利用變形監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋與評(píng)估，工作人員要根據(jù)高層建筑物變形監(jiān)測(cè)的要求，同時(shí)與高層建筑物的實(shí)際情況結(jié)合，確保高層建筑物的安全穩(wěn)定性，監(jiān)測(cè)手段和方法選擇科學(xué)合理，對(duì)高層建筑物的積的穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)評(píng)估。

［1］周國(guó)中，文愛強(qiáng).建筑物沉降觀測(cè)實(shí)例［J］.礦山測(cè)量.2006.06