基于激光垂準儀的建筑傾斜監測在實際中的應用

王海龍

（四川極坐標地理信息有限公司，四川 綿陽 621000）

0 引言

伴隨現代社會的高速發展，城市建設中出現了大量高層建筑，如何把握建筑物的實際性狀，科學、正確、及時的分析和預告工程建筑物的變形情況，對工程建筑物的施工和運營治理極為重要。本文立足于《建筑變形測量規范》JGJ 8-2016，對具體使用激光垂準儀進行高層建筑傾斜監測的方法進行論證，并通過數據分析建筑傾斜發展情況等，從而達到合理運用技術手段進行有效監測的目的。

1 激光準直傾斜測量的原理

1.1、激光垂準儀測量的方法

觀測建筑主體的傾斜變形，應測定建筑物頂部相對于底部的位移值，根據建筑物的高度，計算建筑物的傾斜度。選擇與地面通視的建筑頂部四周墻角邊緣處各布設一塊20×50cm 的規定標靶，一半固定在墻體頂端，伸出部分約25cm 左右，標靶應選用透明或半透明材料最好預先制作刻度標識；在建筑底部設置一固定標志，每次測量時激光垂準儀應對中整平至固定標志處。

A、測出建筑的高度h（建筑物頂部和底部，固定標靶和固定標志的垂直距離作為建筑物高度）。

B、使用游標卡尺和量角器量出每次激光投點P 偏離標靶中心的距離d 及方向。作業中，激光垂準儀應置平、對中。應在0°、90°、180°和270°四個位置分別捕捉四個光點，并應取該四個光點的幾何中心位置作為觀測結果。

主體傾斜率l=d/h

主體傾斜度v=arctan（d/h）

下一次測量同樣計算出傾斜率，按照測量的時間和兩次傾斜率的差別可計算出傾斜速率。

1.2、激光垂準儀測量的精度分析

采用激光垂準儀進行建筑傾斜監測時由于測量方法簡單，測量受誤差影響因素較少，主要工作為量距。激光垂準儀在測量工作中精度受到以下誤差影響：a、儀器向上一測回垂準測量偏差、向下對徑觀測極限偏差（儀器誤差）σ1；b、儀器對中誤差σ2；c、激光投點量取誤差σ3。

2 激光垂準儀在建筑傾斜監測中的應用分析

本次研究對象選用為位于四川某一移民小區3#樓，該樓共計27 層78.9 米高。該樓由于地處河邊，地質情況較差，在施工期間產生了較大值的沉降量，對建筑后期可能會產生的傾斜會有較大影響，因此選用此樓作為實驗對象。主體建筑結構較為高聳，且周邊觀測環境較差（建筑遮擋，臨近大面積水域邊、靠近大橋及山體）常規測量方法很難滿足測斜要求。例如全站儀無法選擇較為合適的監測基點；采用GPS 靜態觀測的方法，在觀測條件和精度上難以滿足工程的需要。特采用了激光準直法對該樓進行了建筑封頂后的傾斜監測。

為了考察該建筑在施工期間產生的較大不均勻沉降在竣工后造成建筑主體的傾斜是否有較大影響，對該建筑不僅進行了沉降監測還進行了傾斜監測。為方便數據分析和傾斜方向以建筑主軸向為北方向。如圖1所示：

監測成果數據對比分析方面，本次實驗對同一棟建筑采用2 種方法實驗，監測歷時6 個月，按照1月/次的頻率測量了6 期數據，形成了以下測量成果 ：

從建筑封頂后沉降點累計沉降量表，可看出：建筑物在封頂后并沒有立刻傾斜，傾斜發生的主要時間段為封頂后65d-120d 間，傾斜度最大值達到了0.65‰。在此期間建筑物沉降量達到峰值后逐漸處于沉降收斂狀態，建筑物的傾斜并不是緊隨建筑的不均勻沉降而即時發生的，也反映出了建筑物及其基礎是一個完整剛體結構，不均勻沉降發生時建筑物內部應力首先發生改變，后期逐漸體現出建筑整體傾斜的結果，因此諸多建筑在剛竣工時未有明顯傾斜現象，在經過一段時間后方才發現傾斜。

3 結語

激光垂準儀在建筑物沉降監測使用中，存在以下不足：

1、地面固定標志與樓頂標靶必須通視，并且在點位埋設時需注意標靶與激光投點的位置，因此在設置標靶時就需將激光垂準儀設置在固定點上，并且在樓頂邊緣長時間作業存在一定安全隱患，作業時需佩戴安全繩。

2、標靶的大小決定了樓頂的位移值，當位移值超出標靶可量取的范圍時將無法進行觀測。

3、由于標靶處于樓頂外測，且目標較大，受施工影響的因素和環境因素的影響容易遭到破壞，當觀測周期較長時不方便保存。

激光垂準儀測量方法在城市高層建筑的傾斜監測中精度是可靠的，當建筑傾斜度不是很大的情況下使用此種方法能提高工作效率、降低監測難度和監測成本；當全站儀和GPS 等監測手段受限時，使用此種方法可彌補建筑變形中的傾斜測量。通過實踐表明，沉降測量不能完全的代表建筑的竣工姿態，只有將沉降測量和傾斜測量兩者數據結合，互相計算印證才能對建筑安全狀況作出評估。