獨立高程系統在建筑物沉降觀測中的應用

曾 秋

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

1 水準測量

水準測量就是利用水準儀提供的一條水平視線,來測定兩點之間的高差,從而得出相關點的高程。如圖1所示,在 A點上標尺的讀數為a,B點上標尺的讀數為b,根據水準測量的原理得A,B兩點之間的高差是:

而根據高差的定義可得到:

從式(1)中得到的hAB只是與水準尺上的讀數有關,與高程參考面選取無關。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之間的高差與高程參考面的選取無關。

2 建筑物的沉降觀測

2.1 獨立高程系統的選取及水準基點測量

根據建筑物本身的特點和布局,以及現場的測量環境條件等實際情況,制訂高程系統選取方案。對于建筑物面積小,觀測環境比較好的情況,可以布設不少于3個固定的穩定點作為水準基點,在測量時,將這些水準基點連在一起進行測量和平差,求取各基點的高程值,這時選取了一個獨立高程系統。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,導致部分水準基點間的測量比較困難。為了解決這樣的問題,根據水準測量中兩點之間高差與高程參考面的選取無關這一原理,可以根據實際情況對建筑物的高程系統進行分割,即分割成兩個或兩個以上的獨立高程系統,對建筑物的沉降進行觀測。

不管是一個獨立高程系統還是多個獨立高程系統,對于建筑物沉降來說,它都必須滿足建筑變形測量規范的要求。由于獨立高程系統運用比較靈活,所以,獨立高程系統中的水準基點必須是最有利于沉降觀測的。各水準基點的布設,在各自獨立的高程系統內必須呈環狀或網狀結構,測量、平差時都是在各自的獨立系統內進行。各獨立系統不作聯測要求。如圖2所示,在橋梁的東面建立一套獨立高程系統,其水準基點為EBM1,EBM2,EBM3,三點構成一個閉合環。在橋梁的西面建立一套獨立高程系統,其水準基點為WBM1,WBM2,WBM3,三點也構成一個閉合環。此兩獨立高程系統相互獨立,不聯測。

2.2 沉降點布設及沉降測量

沉降點測布設的先決條件就是滿足《建筑變形測量規法》和實際工程的要求。如圖2所示,工程上要求對橋梁的12個橋墩進行5年的長期監測,其目的是監控橋墩的沉降情況,掌握橋墩沉降的第一手材料,以便了解橋梁的安全營運狀況。

根據《建筑變形測量規法》和實際工程的要求,橋墩的沉降觀測點布設在12個橋墩的下面,如圖2所示。

沉降點測量采用分系統觀測,東側的6個橋墩由東側的獨立高程系統(由EBM1,EBM2,EBM3構成)對其進行高程傳遞。西側的6個橋墩由西側的獨立高程系統(由WBM1,WBM2,WBM3構成)對其進行高程傳遞。

表1 西側橋墩各期累計沉降匯總表

表2 東側橋墩各期累計沉降匯總表

2.3 數據處理

通過采用東西兩套獨立系統,對橋墩進行長達5年的沉降觀測,其觀測結果見表1,表 2,對應的變化圖見圖3和圖4。

3 結語

1)高差的測定與高程系統的選擇無關。

2)采用多個獨立的高程系統進行沉降測量是可行的。

3)為了減少測量誤差,應固定不同時期沉降測量線路走向。

4)各獨立高程系統的測量精度應該保持一致。

5)在外界觀測環境不利于觀測時,為了有效的進行測量,保證測量的精度,應分不同高程系統以最有利的觀測環境對不同的測點進行觀測;在外部條件允許的情況下,各獨立高程系統間盡可能聯測。

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