高精度電子水準儀在高層建筑沉降觀測中的應用

朱成軍 韋溪 張美叁

（貴州一零九地礦工程有限公司 興義 562400）

1 引言

隨著社會的發展進步，建筑技術的不斷提高和人口的劇增，高層建筑成為現在社會發展的趨勢，為了保證高層建筑物施工的安全性和質量，高層建筑在施工過程中須進行沉降觀測，測量出每個時間段各監測點的高程，以便了解建筑物沉降情況，從而為施工及設計部門提供可靠數據，并正確指導施工，確保建筑物安全，同時也為建筑物質量的評定提供客觀評判依據。本文以黔西南州某高層建筑進行沉降觀測為例，觀測中使用高精度電子水準儀進行測量，高精度電子水準儀相較于光學水準儀具有自動記錄、觀測速度快、精度高、人為誤差因素小等優勢，大幅度提高工作效率和工作質量。

2 監測頻率與周期

根據業主和設計單位要求，建筑物設計層數地面14層，每增加4層監測一次，預計施工時間8個月，建筑物封頂后每6 個月監測一次，監測期為2 年，預計觀測約9 次，具體見表1“高層建筑沉降觀測周期表”。

表1 高層建筑沉降觀測周期表

3 基準點及觀測點布設

3.1 基準點布設

基準控制點是整個變形觀測工作的基準，為保證觀測值的可靠性，根據有關規范，在基坑施工區附近（變形范圍外）共布設供變形觀測使用的4 個基準控制點，基準點為水泥地鉆孔埋入成型標志基準點，基準點標心采用不銹鋼材料，上部為球形。

3.2 沉降觀測點布設

根據《工程測量規范》GB50026-2007第10.5.8條規定，根據建筑結構特點并結合有關規范要求布設沉降觀測點，建筑物的主要墻角及沿外墻每10m～15m處或每隔2～3根柱基上埋設一個沉降觀測點，沉降觀測點布設在建筑物高于室內地坪0.2～0.5m墻體或柱基上，共布設16個監測點，采用鉆孔埋入成型標志，連續編號，詳見各建筑物沉降觀測點及基準點布設示意圖（圖1）及沉降觀測點實地埋設圖（圖2）。

圖1 沉降觀測點及基準點平面布設示意圖

圖2 沉降觀測點實地埋設圖

4 測量技術方法

依據《建筑變形測量規范》（JGJ 8-2016）第3.2.2條規定，地基基礎設計為甲、乙級的建筑變形監測，變形監測精度等級應采用二等，因此本項目變形監測等級確定為二級，測量采用Leica LS10電子精密水準儀觀測，設置好儀器限差，如最低視線高為0.5m，最遠目標距離≤50m，前后視距差不大于1.5米，前后視距累積差不大于3米等，設置后在觀測中如果出現人為或儀器本身因素導致數據不合格儀器會自動提醒，測量人員收到提醒后重新測量，測量時采用交替觀測程序（a后前前后）觀測方式，這種觀測方法可以消除視線傾斜誤差和水平足自動補償器的殘余誤差，從基準點出發，到建筑物觀測點之間采用單線路往返觀測，使用同一類型的儀器和轉點尺承，沿同一道路進行。往測時，奇數測站觀測順序為：后-前-前-后；偶數測站觀測順序為：前-后-后-前。返測時，奇、偶測站觀測順序與往測偶、奇測站相同。

5 數據處理

觀測點每周期監測工作結束后，立即對監測數據進行檢查，經檢查、復核正確后，進行平差解算，數據處理分4 部分：手簿計算、平差計算、精度評定、沉降量計算，手薄計算在外業測量時現場處理，外業測量完成后進行數據導出，選擇作業數據庫和轉換格式導出徠卡水準網評差軟件可讀的原始觀測數據*.mdt 格式文件，使用軟件進行評差處理，最后一次監測數據處理結果如圖3。

圖3 評差軟件處理結果圖

通過實際測量和軟件評差，前后視距累積差為2.1m，最大視距38m，閉合差為0.10mm，中誤差為0.05mm，所有指標均滿足要求，二級沉降觀測（水準測量）的主要技術要求及限差如下表2-表3。

表2 二級沉降觀測（水準測量）主要技術要求

表3 二級沉降觀測（水準測量）的限差（mm）

6 沉降分析

觀測點每周期監測工作結束后，立即對監測數據進行檢查，經檢查、復核正確后，進行平差解算，計算中以各觀測點的首次觀測值為初始值，以后觀測點各周期的高程值相對于初始值之差即為各觀測點累計沉降量。以各觀測點的前一次觀測值為初始值，本次觀測值與前一次觀測值之差即為本次觀測周期內沉降量。根據對黔西南州某高層建筑沉降監測成果分析，在監測期間，監測點1#～16#沉降量小，變化不大，沉降量最大值是監測點3#為13.68mm。

根據歷次觀測數據結果，進行數據統計和分析，繪制觀測點沉降量隨時間變化曲線圖4。

圖4 觀測點沉降量隨時間變化曲線圖

根據觀測點沉降量隨時間變化曲線圖可見：在觀測期間，構筑物觀測點累計沉降量較小，沉降量最大是3#觀測點為13.49mm，在觀測期間，沉降平均速率小，監測區域垂直位移總體上趨于緩和，處于穩定階段。

7 結束語

（1）通過高精度水準儀對黔西南州某高層建筑沉降監測項目應用，高精度水準儀在觀測中設置好儀器限差，儀器自帶計算和儲存功能，設置后在觀測中如果出現人為或儀器本身因素導致數據不合格儀器會自動提醒，測量人員收到提醒后重新測量，測量時采用交替觀測程序（a后前前后）觀測方式，這種觀測方法可以消除視線傾斜誤差和水平足自動補償器的殘余誤差，精準快速的測量出各觀測點的高程，計算出各觀測點的沉降量，從而為施工及設計部門提供可靠數據，并正確指導施工，在高層建筑沉降觀測中大幅度提高工作效率和工作質量。

（2）高精度電子水準儀相較于光學水準儀具有自動記錄、觀測速度快、精度高、數據處理快，人為誤差因素小等優點，在高層建筑沉降觀測中有著鮮明的優勢。