電力科學(xué)研究院辦公樓變形監(jiān)測(cè)研究

王虎勝

(山西省測(cè)繪工程院，山西太原 030002)

1 概述

為了客觀反映新湖濱項(xiàng)目工地在開(kāi)挖基坑對(duì)電力科學(xué)研究院辦公樓(以下簡(jiǎn)稱(chēng)辦公樓)造成的影響，對(duì)辦公樓進(jìn)行了490 d的變形觀測(cè)。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(xiàng)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(cè)內(nèi)容包括建筑物沉降監(jiān)測(cè)、位移監(jiān)測(cè)、傾斜監(jiān)測(cè)。

2 實(shí)施過(guò)程

2．1 作業(yè)流程

變形監(jiān)測(cè)作業(yè)流程圖見(jiàn)圖1。

圖1 變形監(jiān)測(cè)作業(yè)流程

2．2 作業(yè)方法

沉降監(jiān)測(cè)采用國(guó)家二等水準(zhǔn)測(cè)量方法，設(shè)立穩(wěn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)3個(gè)，按期對(duì)形變點(diǎn)進(jìn)行高程聯(lián)測(cè)，并且要求將形變點(diǎn)聯(lián)入水準(zhǔn)路線，同步分析基準(zhǔn)點(diǎn)和形變點(diǎn)的變化規(guī)律，觀測(cè)儀器使用1臺(tái)電子水準(zhǔn)儀DINI12配合銦瓦精密水準(zhǔn)尺。

平面位移監(jiān)測(cè)采用GPS靜態(tài)測(cè)量方法進(jìn)行，觀測(cè)級(jí)為C級(jí)。在大樓主體頂部設(shè)立強(qiáng)制對(duì)中觀測(cè)設(shè)施，選取位于太原市的4個(gè)連續(xù)運(yùn)行的GPS基準(zhǔn)站作為基準(zhǔn)點(diǎn)參考點(diǎn)與4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)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(diǎn)無(wú)約束平差成果，分別對(duì)平面位置和大地高進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析;儀器采用4臺(tái)徠卡雙頻GPS接收機(jī)。

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

2．3 作業(yè)過(guò)程

2．3．1 基準(zhǔn)點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)的選取和布設(shè)

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

圖2 點(diǎn)位分布圖

2．3．2 變形監(jiān)測(cè)級(jí)別

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

2．3．3 沉降監(jiān)測(cè)

高程采用1956黃海高程系。

辦公樓沉降監(jiān)測(cè)采用幾何水準(zhǔn)測(cè)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(cè)量規(guī)范二級(jí)水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)程要求施測(cè)［1］。

作業(yè)過(guò)程中要求對(duì)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(shí)長(zhǎng)度與名義長(zhǎng)度之差應(yīng)小于0．1 mm。同時(shí)觀測(cè)過(guò)程中對(duì)發(fā)現(xiàn)的觀測(cè)體異常要做好記錄，及時(shí)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(cè)采用電子手簿記錄野外觀測(cè)數(shù)據(jù)，極大的提高了觀測(cè)精度，保證了觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。記錄方法按ZBA 76003-87測(cè)量外業(yè)電子記錄基本規(guī)定和ZBA 76005-87水準(zhǔn)測(cè)量電子記錄規(guī)定執(zhí)行，并將觀測(cè)手簿按標(biāo)準(zhǔn)格式打印裝訂。對(duì)水準(zhǔn)測(cè)量外業(yè)采集的各測(cè)段觀測(cè)資料要進(jìn)行嚴(yán)格地檢查、整理，在確保計(jì)算檢查無(wú)誤、各項(xiàng)限差符合要求的基礎(chǔ)上，計(jì)算觀測(cè)高差的各項(xiàng)改正數(shù)和水準(zhǔn)點(diǎn)的概略高程。

各測(cè)段水準(zhǔn)測(cè)量成果需要進(jìn)行一下改正:

1)水準(zhǔn)尺長(zhǎng)度誤差改正。

依據(jù)水準(zhǔn)標(biāo)尺鑒定部門(mén)提供的檢定證書(shū)(檢定證書(shū))，各測(cè)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(cè)或返測(cè)高差，m。

2)正常水準(zhǔn)面不平行改正。

各測(cè)段高差改正數(shù)ε的計(jì)算:

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

3)水準(zhǔn)環(huán)線閉合差的改正。

對(duì)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(cè)段平距，m;S為總距離，m。

水準(zhǔn)點(diǎn)的高程為:H=Hi+Fi，推算各點(diǎn)的概略高程。

4)水準(zhǔn)測(cè)量的平差計(jì)算:

根據(jù)辦公樓現(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)的高程值、高差值及規(guī)范要求的各項(xiàng)精度指標(biāo)。根據(jù)每次測(cè)量成果計(jì)算每個(gè)沉降點(diǎn)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(cè)

平面位移監(jiān)測(cè)坐標(biāo)系采用獨(dú)立坐標(biāo)系，GPS靜態(tài)測(cè)量方法進(jìn)行，觀測(cè)級(jí)為C級(jí)。GPS觀測(cè)中要注意以下事項(xiàng):

1)開(kāi)始GPS觀測(cè)前要針對(duì)事先獲取的 GPS衛(wèi)星可見(jiàn)性預(yù)報(bào)表，制定合理的觀測(cè)計(jì)劃;

2)觀測(cè)人員按照作業(yè)計(jì)劃做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，保證按時(shí)開(kāi)機(jī)，保證觀測(cè)時(shí)段的同步;

3)開(kāi)始觀測(cè)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(kāi)始觀測(cè)前認(rèn)真檢查電源接頭，天線接頭，保證開(kāi)機(jī)后儀器安全且能正常工作;

5)開(kāi)機(jī)后及時(shí)量取儀器高，儀器高應(yīng)從間隔120°的三個(gè)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(shí)段長(zhǎng)度為4 h;儀器高量取2次(每時(shí)段開(kāi)機(jī)前、關(guān)機(jī)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(cè)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(jiàn)GPS測(cè)量技術(shù)規(guī)范。

GPS觀測(cè)作業(yè)過(guò)程:

根據(jù)技術(shù)要求，對(duì)辦公樓4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，利用4臺(tái)雙頻GPS，進(jìn)行同時(shí)段觀測(cè)，為了保證測(cè)量精度和效率，每次觀測(cè)前都做了GPS星歷預(yù)報(bào)，作業(yè)組對(duì)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(tái)儀器開(kāi)機(jī)時(shí)間記4 h，測(cè)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(jì)算基線，檢查基線是否合格。利用專(zhuān)業(yè)GPS平差軟件計(jì)算每個(gè)平面位移點(diǎn)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(cè)

通過(guò)觀測(cè)東西和南北方向的兩對(duì)觀測(cè)點(diǎn)的水平方向值，比較水平方向值的變化情況，來(lái)分析辦公樓的傾斜情況，使用GTS-335全站儀觀測(cè)水平角，水平角觀測(cè)6測(cè)回。

使用的全站儀，項(xiàng)目開(kāi)始前應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)，項(xiàng)目進(jìn)行中也應(yīng)定期檢驗(yàn)。

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

觀測(cè)成果超出限差時(shí)，應(yīng)按下列規(guī)定進(jìn)行重測(cè):

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

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

3)在方向觀測(cè)法一測(cè)回中，當(dāng)重測(cè)方向數(shù)超過(guò)所測(cè)方向總數(shù)的1/3時(shí)，應(yīng)重測(cè)該測(cè)回;

4)在一個(gè)測(cè)站上，采用方向觀測(cè)法，當(dāng)基本測(cè)回重測(cè)的方向測(cè)回?cái)?shù)超過(guò)全部方向測(cè)回總數(shù)的1/3時(shí)，應(yīng)重測(cè)該測(cè)站的全部方向;采用全組合測(cè)角法，當(dāng)重測(cè)的測(cè)回?cái)?shù)超過(guò)全部基本測(cè)回?cái)?shù)的1/3時(shí)，應(yīng)重測(cè)該測(cè)站;

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

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

3 成果匯報(bào)及結(jié)果反饋

每期變形監(jiān)測(cè)平差結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)計(jì)算本期變形量及總變形量，形成各期監(jiān)測(cè)報(bào)告。通常在下次觀測(cè)前提交上次觀測(cè)的觀測(cè)報(bào)告。如果變形量超過(guò)了允許的數(shù)值，應(yīng)及時(shí)通知業(yè)主，調(diào)整觀測(cè)方案，增加機(jī)動(dòng)觀測(cè)次數(shù)。在全部觀測(cè)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(lèi)圖標(biāo)，編寫(xiě)技術(shù)總結(jié)及相關(guān)技術(shù)資料和報(bào)告。

4 結(jié)語(yǔ)

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(duì)可能的變形情況確定了沉降監(jiān)測(cè)、位移監(jiān)測(cè)、傾斜監(jiān)測(cè)的作業(yè)方法、儀器要求、精度要求等內(nèi)容;同時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)成果的數(shù)據(jù)處理、成果匯報(bào)、意見(jiàn)反饋等內(nèi)容做了相應(yīng)的描述。

［1] JGJ 8-2007，建筑變形測(cè)量規(guī)范［S］．

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