閩清縣污水處理廠變形監測方法的探討

袁玉珠

(福建工程學院建筑與規劃系，福建福州 350108)

閩清縣污水處理廠變形監測方法的探討

袁玉珠?

(福建工程學院建筑與規劃系，福建福州 350108)

通過對閩清縣污水處理廠的現場條件進行分析，研究了使用全站儀對建筑物進行傾斜監測的原理和方法；通過對監測成果的系統分析，得出全站儀應用于變形監測的技術結論。

全站儀；傾斜監測；成果分析

1 前 言

由于受樁基、地質結構或施工的影響，建筑物在施工或運營過程中可能會產生變形，這種變形在一定范圍內不會影響建筑物的使用，但是一旦超過規定的限度，就會影響建筑物的正常使用，嚴重時還會使建筑物發生傾覆，危及周邊建筑物及人身生命安全，因此為了建筑物施工和運營的安全，必須對建筑物進行變形監測，研究其變形規律，保證建筑物及居民生命和財產安全。

建筑物的變形監測包括兩個方面:沉降監測和傾斜監測，本文主要從測量的基本原理入手，闡述建筑物傾斜監測的方法。

2 工程介紹

閩清縣污水處理廠位于閩清縣城區，北面、南面為山體，西南面為梅溪，擬建建筑物設計場址原為溪邊果園、菜地等低洼地，利用土方回填；廠區主要構筑物基礎采用沖孔灌注樁，計劃施工工期為3個月。由于原有基礎存在淤泥層，閩清縣建設局前期采用了強夯置換法置換淤泥，對周邊建筑物造成了一定的影響。為了確保鄰近建筑的安全，準確了解鄰近建筑在樁基施工期間的變形情況，必須在污水處理廠施工期間對鄰近建筑物進行變形監測，監測內容為建筑主體沉降監測、建筑物傾斜監測和建筑物裂縫監測。本文主要針對建筑物傾斜監測進行闡述。閩清縣污水處理廠及周邊情況如圖1所示。

常用的建筑物傾斜監測方法主要有四種:吊錘線法、經緯儀投測法、激光鉛垂儀投測法和傾斜儀法。前面兩種方法具有儀器設備簡單、施工方法簡便的優點，但受外界風力、現場場地條件影響難以實施；對于激光鉛垂儀投測法和傾斜儀法，由于建筑物間距和房屋構造原因，也難以實施；受現場條件的限制，其他建筑物傾斜監測的方法難以進行，經分析，我們采用了全站儀法進行監測。

圖1 閩清縣污水處理廠及周邊情況

3 全站儀進行傾斜監測的原理和方法

3.1 用全站儀進行傾斜監測的原理

當地居民樓主要由以下兩種建筑形式，如圖2所示，A型為分兩期修建的建筑，B型為一次修建的建筑。建筑物的頂點(A1、B1)和地面點(A2、B2)不在同一個鉛垂線上，同時，由于建筑物頂點(A1、B1)投影到地面上的點位于坡坎處或菜地內，無法設立穩定的標志點，而且設站位置在施工場地內，因此經過現場勘查，決定采用全站儀自由設站進行傾斜監測。

圖2 監測房屋側面圖

傾斜監測是根據建筑物高低點間的高差H，測出上標志點與下標志點間的水平距離D，則建筑物的傾斜率i＝D/H，傾斜率亦稱傾斜度，D稱為傾斜值。由于當地建筑物均為普通民房，主要監測的目的是發現在污水處理廠施工的過程中，建筑物是否有傾斜量的變化，因此只要監測不同時段同一建筑物上、下標志的相對位移量即可求得傾斜率的變化量。

要求出該建筑物的傾斜率變化量，就要求出1、2號點，3、4號點在污水處理廠施工期間水平距離的變化量，如圖3所示。

圖3 全站儀傾斜監測原理示意圖

設在污水處理廠施工前1、2號點在全站儀自由設站坐標系里的坐標分別為1(X1，Y1)，2(X2，Y2)，則1、2間的水平距離△D0為:

開始施工后，按照要求進行監測，第n次監測實測出1、2號點的坐標分別為1(X1n，Y1n)，2(X2n，Y2n)，則1、2間的水平距離△Dn為:

由公式(1)和(2)可得，該建筑物在該部位的傾斜率變化量為:

上式中H為實測的，但是在頂部傾斜值為10 cm時，高程變化量僅為0.33 mm，對于傾斜率變化量的影響可以忽略不計，因此在原始值監測時對建筑物高程進行測量，中間監測時不再進行測量。

3.2 全站儀進行傾斜監測的方法

根據前面的公式可以知道，只要能求出1、2號點在每次自由設站的坐標系下兩個點間的水平距離就可以求出傾斜率變化量。而全站儀可以很快地測出待測點的三維坐標，進而求出兩點之間的水平距離。用全站儀進行觀測時，如果采用架設棱鏡頭的方式，很難保證每次都架設到同一位置，因此會造成測量偏差。這時可以使用全站儀中的新技術，利用反射片代替棱鏡頭或者利用免棱鏡激光測距來實現監測點坐標的測量工作。由于采用全站儀自由設站的方式，每次設站可能不在同一位置，而且建筑物表面也不夠光滑，而采用免棱鏡測距的方式會存在瞄準的誤差，所以本工程采用反射片代替棱鏡頭來測量點的坐標。

在實施測量的過程中，為了保證每次反射片能放置在同一位置，在放置反射片的地方做好標識。由于受場地限制，豎直角較大，我們還配合彎管目鏡進行觀測，并且在整平過程中要求精確整平，以保證測量具有足夠的精度。

4 監測成果分析

閩清縣污水處理廠附近的主體建筑為5層，按照每層3 m的層高計算，地面以上的建筑物高度大約為15 m。根據項目要求，對閩清縣污水處理廠周邊建筑物進行了為期3個月、共9次的監測，第一次觀測采用盤左盤右的方式進行兩測回監測，在滿足精度要求前提下，取平均值作為原始監測值。其余每次觀測采用盤左盤右取平均、測一個測回。監測成果見表1，由Excel繪制出建筑物傾斜率與時間關系曲線如圖4所示。

監測點傾斜率變化量 表1

圖4 建筑物傾斜率與時間關系曲線

從表1可以看出，該污水處理廠附近建筑物有傾斜變化，最大傾斜率變化量為0.000 27，最小傾斜率變化量為0.000 0，根據《建筑地基基礎設計規范》中多層和高層建筑的整體傾斜當Hg≤24 m時，傾斜率不大于0.004，高聳結構基礎的傾斜Hg≤20 m時，傾斜率不大于0.008的要求，可見閩清縣污水處理廠的施工對鄰近建筑的影響較小，變形在安全范圍之內。

5 結 論

本文利用全站儀法進行變形監測是建筑物變形監測方法的一個嘗試，監測時采用了盤左盤右取平均值的方法，大大提高了監測的精度。該方法原理簡單、可操作性強，受周邊環境條件及風力條件的影響較少，可以在層數較少，觀測場地受限的建筑物的傾斜監測中使用。

[1] 雷巨光，劉成龍，高淑照.全站儀中的新技術在高層建筑垂直度監測中的應用[J].測繪，2009，32(1):16～29

[2] 董春來，鄧咯中.建筑物傾斜觀測的經緯儀法分析[J].測繪通報，2009(11):47～48

[3] 雒為民.無反射電子全站儀在工程測量傾斜觀測中的應用[J].鐵道勘察，2009(5):35～38

[4] 周青，黃張裕.高層建筑垂直度監測技術探討及應用[J].測繪通報，2003(10):33～34

Investigation of Deformation Monitoring’s Methods about Minqing County Sewage Treatment Plant

Yuan YuZhu
(Department of Architecture and Planning，Fujian University of Technology，Fuzhou 350108，China)

Through the analysis of Minqing County sewage treatment plant’s on－site conditions，researched the principles and methods on buildings oblique observation using the total station；Through systematic analysis of the monitoring results，it can obtain the technical conclusions of using Total Station in Deformation Monitoring.

Total station；Oblique observation；Results analysis

1672－8262(2010)06－143－03

P258

B

2010—06—04

袁玉珠(1979—)，女，助理實驗師，主要研究方向為大工程測量及3S應用。

福建工程學院科研發展青年基金項目，項目編號:GY－Z09095。