高精度電子水準(zhǔn)儀在高層建筑沉降觀測中的應(yīng)用

朱成軍 韋溪 張美叁

（貴州一零九地礦工程有限公司 興義 562400）

1 引言

隨著社會的發(fā)展進(jìn)步，建筑技術(shù)的不斷提高和人口的劇增，高層建筑成為現(xiàn)在社會發(fā)展的趨勢，為了保證高層建筑物施工的安全性和質(zhì)量，高層建筑在施工過程中須進(jìn)行沉降觀測，測量出每個時間段各監(jiān)測點的高程，以便了解建筑物沉降情況，從而為施工及設(shè)計部門提供可靠數(shù)據(jù)，并正確指導(dǎo)施工，確保建筑物安全，同時也為建筑物質(zhì)量的評定提供客觀評判依據(jù)。本文以黔西南州某高層建筑進(jìn)行沉降觀測為例，觀測中使用高精度電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行測量，高精度電子水準(zhǔn)儀相較于光學(xué)水準(zhǔn)儀具有自動記錄、觀測速度快、精度高、人為誤差因素小等優(yōu)勢，大幅度提高工作效率和工作質(zhì)量。

2 監(jiān)測頻率與周期

根據(jù)業(yè)主和設(shè)計單位要求，建筑物設(shè)計層數(shù)地面14層，每增加4層監(jiān)測一次，預(yù)計施工時間8個月，建筑物封頂后每6 個月監(jiān)測一次，監(jiān)測期為2 年，預(yù)計觀測約9 次，具體見表1“高層建筑沉降觀測周期表”。

表1 高層建筑沉降觀測周期表

3 基準(zhǔn)點及觀測點布設(shè)

3.1 基準(zhǔn)點布設(shè)

基準(zhǔn)控制點是整個變形觀測工作的基準(zhǔn)，為保證觀測值的可靠性，根據(jù)有關(guān)規(guī)范，在基坑施工區(qū)附近（變形范圍外）共布設(shè)供變形觀測使用的4 個基準(zhǔn)控制點，基準(zhǔn)點為水泥地鉆孔埋入成型標(biāo)志基準(zhǔn)點，基準(zhǔn)點標(biāo)心采用不銹鋼材料，上部為球形。

3.2 沉降觀測點布設(shè)

根據(jù)《工程測量規(guī)范》GB50026-2007第10.5.8條規(guī)定，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)特點并結(jié)合有關(guān)規(guī)范要求布設(shè)沉降觀測點，建筑物的主要墻角及沿外墻每10m～15m處或每隔2～3根柱基上埋設(shè)一個沉降觀測點，沉降觀測點布設(shè)在建筑物高于室內(nèi)地坪0.2～0.5m墻體或柱基上，共布設(shè)16個監(jiān)測點，采用鉆孔埋入成型標(biāo)志，連續(xù)編號，詳見各建筑物沉降觀測點及基準(zhǔn)點布設(shè)示意圖（圖1）及沉降觀測點實地埋設(shè)圖（圖2）。

圖1 沉降觀測點及基準(zhǔn)點平面布設(shè)示意圖

圖2 沉降觀測點實地埋設(shè)圖

4 測量技術(shù)方法

依據(jù)《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ 8-2016）第3.2.2條規(guī)定，地基基礎(chǔ)設(shè)計為甲、乙級的建筑變形監(jiān)測，變形監(jiān)測精度等級應(yīng)采用二等，因此本項目變形監(jiān)測等級確定為二級，測量采用Leica LS10電子精密水準(zhǔn)儀觀測，設(shè)置好儀器限差，如最低視線高為0.5m，最遠(yuǎn)目標(biāo)距離≤50m，前后視距差不大于1.5米，前后視距累積差不大于3米等，設(shè)置后在觀測中如果出現(xiàn)人為或儀器本身因素導(dǎo)致數(shù)據(jù)不合格儀器會自動提醒，測量人員收到提醒后重新測量，測量時采用交替觀測程序（a后前前后）觀測方式，這種觀測方法可以消除視線傾斜誤差和水平足自動補償器的殘余誤差，從基準(zhǔn)點出發(fā)，到建筑物觀測點之間采用單線路往返觀測，使用同一類型的儀器和轉(zhuǎn)點尺承，沿同一道路進(jìn)行。往測時，奇數(shù)測站觀測順序為：后-前-前-后；偶數(shù)測站觀測順序為：前-后-后-前。返測時，奇、偶測站觀測順序與往測偶、奇測站相同。

5 數(shù)據(jù)處理

觀測點每周期監(jiān)測工作結(jié)束后，立即對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，經(jīng)檢查、復(fù)核正確后，進(jìn)行平差解算，數(shù)據(jù)處理分4 部分：手簿計算、平差計算、精度評定、沉降量計算，手薄計算在外業(yè)測量時現(xiàn)場處理，外業(yè)測量完成后進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)出，選擇作業(yè)數(shù)據(jù)庫和轉(zhuǎn)換格式導(dǎo)出徠卡水準(zhǔn)網(wǎng)評差軟件可讀的原始觀測數(shù)據(jù)*.mdt 格式文件，使用軟件進(jìn)行評差處理，最后一次監(jiān)測數(shù)據(jù)處理結(jié)果如圖3。

圖3 評差軟件處理結(jié)果圖

通過實際測量和軟件評差，前后視距累積差為2.1m，最大視距38m，閉合差為0.10mm，中誤差為0.05mm，所有指標(biāo)均滿足要求，二級沉降觀測（水準(zhǔn)測量）的主要技術(shù)要求及限差如下表2-表3。

表2 二級沉降觀測（水準(zhǔn)測量）主要技術(shù)要求

表3 二級沉降觀測（水準(zhǔn)測量）的限差（mm）

6 沉降分析

觀測點每周期監(jiān)測工作結(jié)束后，立即對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，經(jīng)檢查、復(fù)核正確后，進(jìn)行平差解算，計算中以各觀測點的首次觀測值為初始值，以后觀測點各周期的高程值相對于初始值之差即為各觀測點累計沉降量。以各觀測點的前一次觀測值為初始值，本次觀測值與前一次觀測值之差即為本次觀測周期內(nèi)沉降量。根據(jù)對黔西南州某高層建筑沉降監(jiān)測成果分析，在監(jiān)測期間，監(jiān)測點1#～16#沉降量小，變化不大，沉降量最大值是監(jiān)測點3#為13.68mm。

根據(jù)歷次觀測數(shù)據(jù)結(jié)果，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，繪制觀測點沉降量隨時間變化曲線圖4。

圖4 觀測點沉降量隨時間變化曲線圖

根據(jù)觀測點沉降量隨時間變化曲線圖可見：在觀測期間，構(gòu)筑物觀測點累計沉降量較小，沉降量最大是3#觀測點為13.49mm，在觀測期間，沉降平均速率小，監(jiān)測區(qū)域垂直位移總體上趨于緩和，處于穩(wěn)定階段。

7 結(jié)束語

（1）通過高精度水準(zhǔn)儀對黔西南州某高層建筑沉降監(jiān)測項目應(yīng)用，高精度水準(zhǔn)儀在觀測中設(shè)置好儀器限差，儀器自帶計算和儲存功能，設(shè)置后在觀測中如果出現(xiàn)人為或儀器本身因素導(dǎo)致數(shù)據(jù)不合格儀器會自動提醒，測量人員收到提醒后重新測量，測量時采用交替觀測程序（a后前前后）觀測方式，這種觀測方法可以消除視線傾斜誤差和水平足自動補償器的殘余誤差，精準(zhǔn)快速的測量出各觀測點的高程，計算出各觀測點的沉降量，從而為施工及設(shè)計部門提供可靠數(shù)據(jù)，并正確指導(dǎo)施工，在高層建筑沉降觀測中大幅度提高工作效率和工作質(zhì)量。

（2）高精度電子水準(zhǔn)儀相較于光學(xué)水準(zhǔn)儀具有自動記錄、觀測速度快、精度高、數(shù)據(jù)處理快，人為誤差因素小等優(yōu)點，在高層建筑沉降觀測中有著鮮明的優(yōu)勢。