高層建筑變形觀測系統(tǒng)建立與實施

韓 偉

(中山市五桂山測繪工程有限公司，廣東 中山 528400)

一、高層建筑變形觀測系統(tǒng)的建立

1、點位布設(shè)分為基準點布設(shè)及觀測點布設(shè)

(1)對基準點布設(shè)。把變形觀測中的高穩(wěn)定性的點作為基準點，在整個變形觀測中，它必須保持穩(wěn)定，不容易被破壞。在布設(shè)沉降基準點與傾斜基準點時要布成一體，所考慮到沉降和傾斜基準點埋設(shè)深度時，應該超過最大凍土線0.5米。在基準點在布設(shè)時進行相互校核，防止由于某個基準點高程變動出現(xiàn)差錯。并進行考慮了以下因素:

a、由于觀測系統(tǒng)精度比較高，觀測環(huán)線要布設(shè)成網(wǎng)型、測站數(shù)最少;b、對于基準點要考慮到其穩(wěn)定情況，在離建筑物最高點的1.5倍距離以外進行布設(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行基準點布設(shè);d、按規(guī)程規(guī)定，觀測的基準點應超過本地最大凍土線以下0.5米。觀測墩上表面預埋儀器連接盤，其尺寸為200×200×10mm的正方形。

(2)觀測系統(tǒng)觀測點的布設(shè)。在建筑物上布設(shè)觀測點，對其變形量進行測量，建筑物的變形的情況在布設(shè)位置應能反映出來，根據(jù)地質(zhì)情況、基坑周邊環(huán)境、支護結(jié)構(gòu)形式和建(構(gòu))筑物荷載情況來定點的位置與數(shù)量。以下因素在布設(shè)時考慮到:

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

2、沉降觀測精度的各項觀測指標要求如下:

(1)往返較差、附和或環(huán)線閉合差:△h=∑a－∑b≤l√n—，n表示為測站數(shù)。(或△h=∑a－∑b≤1.0√L—，L表示觀測路線距離);(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)沉降觀測點相對于后視點的高差容差:≤1.0mm

二、高層建筑變形觀測系統(tǒng)的實施

使用精密水準儀進行沉降觀測，定期進行水準測量建筑物上的觀測點和基準點之間的距離，對建筑物上觀測點的高程進行測量，這樣其下沉量可以計算出來。變形觀測中的高程控制點就是基準點，應檢查每次觀測的變動，按照精密水準測量(二等水準測量)的技術(shù)要求來觀測。

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

現(xiàn)以我市某塔傾斜觀測為例，對傾斜觀測方法進行說明。如下圖所示，選擇兩測站A、B在離塔1.5H(H為塔高度)遠的地方，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1、2與3、4用方向觀測法進行觀測，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點對O1點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O1的總傾斜位移量 (偏心距)e為:e=1/2(eB2+eA2)

因而，當塔高度為H時，則煙囪斜度i為:i=e/H

如果以AO1為基準方向，則e的傾斜方向角α為:α=tg－1(eA/eB)

圖1 觀測點布置圖

三、成果整理及觀測注意事項

1、觀測成果整理。第一次對沉降觀測，進行計算，賦予了一個起始值 (相當于一個基準)給各個沉降觀測點，在以后結(jié)束每次觀測后，各觀測點高程都可以根據(jù)基準點高程算出，同時應進行檢查手簿中的數(shù)據(jù)和計算，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觀測點的高程，對兩次觀測之間的變形量與及累計變形量進行計算，并對觀測日期和載荷情況進行注明。把每一觀測點的時間和變形的關(guān)系曲線圖畫出，為讓變形、載荷、時間的關(guān)系清楚表達出來。對于傾斜觀測，每次建筑物上下中點的投影圖根據(jù)所有觀測的角度等數(shù)據(jù)來繪制，因此可以得到傾斜變形值。

四、結(jié)束語

由于高層建筑物具有自身的復雜性和特殊性，因此在變形監(jiān)測過程中，高層建筑物變形情況難以直接利用變形監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行反饋與評估，工作人員要根據(jù)高層建筑物變形監(jiān)測的要求，同時與高層建筑物的實際情況結(jié)合，確保高層建筑物的安全穩(wěn)定性，監(jiān)測手段和方法選擇科學合理，對高層建筑物的積的穩(wěn)定狀態(tài)進行科學評估。

［1］周國中，文愛強.建筑物沉降觀測實例［J］.礦山測量.2006.06