袁玉珠

(福建工程學(xué)院建筑與規(guī)劃系，福建福州 350108)

閩清縣污水處理廠(chǎng)變形監(jiān)測(cè)方法的探討

袁玉珠?

(福建工程學(xué)院建筑與規(guī)劃系，福建福州 350108)

通過(guò)對(duì)閩清縣污水處理廠(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行分析，研究了使用全站儀對(duì)建筑物進(jìn)行傾斜監(jiān)測(cè)的原理和方法；通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)成果的系統(tǒng)分析，得出全站儀應(yīng)用于變形監(jiān)測(cè)的技術(shù)結(jié)論。

全站儀；傾斜監(jiān)測(cè)；成果分析

1 前 言

由于受樁基、地質(zhì)結(jié)構(gòu)或施工的影響，建筑物在施工或運(yùn)營(yíng)過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生變形，這種變形在一定范圍內(nèi)不會(huì)影響建筑物的使用，但是一旦超過(guò)規(guī)定的限度，就會(huì)影響建筑物的正常使用，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使建筑物發(fā)生傾覆，危及周邊建筑物及人身生命安全，因此為了建筑物施工和運(yùn)營(yíng)的安全，必須對(duì)建筑物進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，研究其變形規(guī)律，保證建筑物及居民生命和財(cái)產(chǎn)安全。

建筑物的變形監(jiān)測(cè)包括兩個(gè)方面:沉降監(jiān)測(cè)和傾斜監(jiān)測(cè)，本文主要從測(cè)量的基本原理入手，闡述建筑物傾斜監(jiān)測(cè)的方法。

2 工程介紹

閩清縣污水處理廠(chǎng)位于閩清縣城區(qū)，北面、南面為山體，西南面為梅溪，擬建建筑物設(shè)計(jì)場(chǎng)址原為溪邊果園、菜地等低洼地，利用土方回填；廠(chǎng)區(qū)主要構(gòu)筑物基礎(chǔ)采用沖孔灌注樁，計(jì)劃施工工期為3個(gè)月。由于原有基礎(chǔ)存在淤泥層，閩清縣建設(shè)局前期采用了強(qiáng)夯置換法置換淤泥，對(duì)周邊建筑物造成了一定的影響。為了確保鄰近建筑的安全，準(zhǔn)確了解鄰近建筑在樁基施工期間的變形情況，必須在污水處理廠(chǎng)施工期間對(duì)鄰近建筑物進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容為建筑主體沉降監(jiān)測(cè)、建筑物傾斜監(jiān)測(cè)和建筑物裂縫監(jiān)測(cè)。本文主要針對(duì)建筑物傾斜監(jiān)測(cè)進(jìn)行闡述。閩清縣污水處理廠(chǎng)及周邊情況如圖1所示。

常用的建筑物傾斜監(jiān)測(cè)方法主要有四種:吊錘線(xiàn)法、經(jīng)緯儀投測(cè)法、激光鉛垂儀投測(cè)法和傾斜儀法。前面兩種方法具有儀器設(shè)備簡(jiǎn)單、施工方法簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，但受外界風(fēng)力、現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件影響難以實(shí)施；對(duì)于激光鉛垂儀投測(cè)法和傾斜儀法，由于建筑物間距和房屋構(gòu)造原因，也難以實(shí)施；受現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，其他建筑物傾斜監(jiān)測(cè)的方法難以進(jìn)行，經(jīng)分析，我們采用了全站儀法進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

圖1 閩清縣污水處理廠(chǎng)及周邊情況

3 全站儀進(jìn)行傾斜監(jiān)測(cè)的原理和方法

3.1 用全站儀進(jìn)行傾斜監(jiān)測(cè)的原理

當(dāng)?shù)鼐用駱侵饕梢韵聝煞N建筑形式，如圖2所示，A型為分兩期修建的建筑，B型為一次修建的建筑。建筑物的頂點(diǎn)(A1、B1)和地面點(diǎn)(A2、B2)不在同一個(gè)鉛垂線(xiàn)上，同時(shí)，由于建筑物頂點(diǎn)(A1、B1)投影到地面上的點(diǎn)位于坡坎處或菜地內(nèi)，無(wú)法設(shè)立穩(wěn)定的標(biāo)志點(diǎn)，而且設(shè)站位置在施工場(chǎng)地內(nèi)，因此經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查，決定采用全站儀自由設(shè)站進(jìn)行傾斜監(jiān)測(cè)。

圖2 監(jiān)測(cè)房屋側(cè)面圖

傾斜監(jiān)測(cè)是根據(jù)建筑物高低點(diǎn)間的高差H，測(cè)出上標(biāo)志點(diǎn)與下標(biāo)志點(diǎn)間的水平距離D，則建筑物的傾斜率i＝D/H，傾斜率亦稱(chēng)傾斜度，D稱(chēng)為傾斜值。由于當(dāng)?shù)亟ㄖ锞鶠槠胀穹?，主要監(jiān)測(cè)的目的是發(fā)現(xiàn)在污水處理廠(chǎng)施工的過(guò)程中，建筑物是否有傾斜量的變化，因此只要監(jiān)測(cè)不同時(shí)段同一建筑物上、下標(biāo)志的相對(duì)位移量即可求得傾斜率的變化量。

要求出該建筑物的傾斜率變化量，就要求出1、2號(hào)點(diǎn)，3、4號(hào)點(diǎn)在污水處理廠(chǎng)施工期間水平距離的變化量，如圖3所示。

圖3 全站儀傾斜監(jiān)測(cè)原理示意圖

設(shè)在污水處理廠(chǎng)施工前1、2號(hào)點(diǎn)在全站儀自由設(shè)站坐標(biāo)系里的坐標(biāo)分別為1(X1，Y1)，2(X2，Y2)，則1、2間的水平距離△D0為:

開(kāi)始施工后，按照要求進(jìn)行監(jiān)測(cè)，第n次監(jiān)測(cè)實(shí)測(cè)出1、2號(hào)點(diǎn)的坐標(biāo)分別為1(X1n，Y1n)，2(X2n，Y2n)，則1、2間的水平距離△Dn為:

由公式(1)和(2)可得，該建筑物在該部位的傾斜率變化量為:

上式中H為實(shí)測(cè)的，但是在頂部?jī)A斜值為10 cm時(shí)，高程變化量?jī)H為0.33 mm，對(duì)于傾斜率變化量的影響可以忽略不計(jì)，因此在原始值監(jiān)測(cè)時(shí)對(duì)建筑物高程進(jìn)行測(cè)量，中間監(jiān)測(cè)時(shí)不再進(jìn)行測(cè)量。

3.2 全站儀進(jìn)行傾斜監(jiān)測(cè)的方法

根據(jù)前面的公式可以知道，只要能求出1、2號(hào)點(diǎn)在每次自由設(shè)站的坐標(biāo)系下兩個(gè)點(diǎn)間的水平距離就可以求出傾斜率變化量。而全站儀可以很快地測(cè)出待測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，進(jìn)而求出兩點(diǎn)之間的水平距離。用全站儀進(jìn)行觀(guān)測(cè)時(shí)，如果采用架設(shè)棱鏡頭的方式，很難保證每次都架設(shè)到同一位置，因此會(huì)造成測(cè)量偏差。這時(shí)可以使用全站儀中的新技術(shù)，利用反射片代替棱鏡頭或者利用免棱鏡激光測(cè)距來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)的測(cè)量工作。由于采用全站儀自由設(shè)站的方式，每次設(shè)站可能不在同一位置，而且建筑物表面也不夠光滑，而采用免棱鏡測(cè)距的方式會(huì)存在瞄準(zhǔn)的誤差，所以本工程采用反射片代替棱鏡頭來(lái)測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)。

在實(shí)施測(cè)量的過(guò)程中，為了保證每次反射片能放置在同一位置，在放置反射片的地方做好標(biāo)識(shí)。由于受場(chǎng)地限制，豎直角較大，我們還配合彎管目鏡進(jìn)行觀(guān)測(cè)，并且在整平過(guò)程中要求精確整平，以保證測(cè)量具有足夠的精度。

4 監(jiān)測(cè)成果分析

閩清縣污水處理廠(chǎng)附近的主體建筑為5層，按照每層3 m的層高計(jì)算，地面以上的建筑物高度大約為15 m。根據(jù)項(xiàng)目要求，對(duì)閩清縣污水處理廠(chǎng)周邊建筑物進(jìn)行了為期3個(gè)月、共9次的監(jiān)測(cè)，第一次觀(guān)測(cè)采用盤(pán)左盤(pán)右的方式進(jìn)行兩測(cè)回監(jiān)測(cè)，在滿(mǎn)足精度要求前提下，取平均值作為原始監(jiān)測(cè)值。其余每次觀(guān)測(cè)采用盤(pán)左盤(pán)右取平均、測(cè)一個(gè)測(cè)回。監(jiān)測(cè)成果見(jiàn)表1，由Excel繪制出建筑物傾斜率與時(shí)間關(guān)系曲線(xiàn)如圖4所示。

監(jiān)測(cè)點(diǎn)傾斜率變化量 表1

圖4 建筑物傾斜率與時(shí)間關(guān)系曲線(xiàn)

從表1可以看出，該污水處理廠(chǎng)附近建筑物有傾斜變化，最大傾斜率變化量為0.000 27，最小傾斜率變化量為0.000 0，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中多層和高層建筑的整體傾斜當(dāng)Hg≤24 m時(shí)，傾斜率不大于0.004，高聳結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的傾斜Hg≤20 m時(shí)，傾斜率不大于0.008的要求，可見(jiàn)閩清縣污水處理廠(chǎng)的施工對(duì)鄰近建筑的影響較小，變形在安全范圍之內(nèi)。

5 結(jié) 論

本文利用全站儀法進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)是建筑物變形監(jiān)測(cè)方法的一個(gè)嘗試，監(jiān)測(cè)時(shí)采用了盤(pán)左盤(pán)右取平均值的方法，大大提高了監(jiān)測(cè)的精度。該方法原理簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)，受周邊環(huán)境條件及風(fēng)力條件的影響較少，可以在層數(shù)較少，觀(guān)測(cè)場(chǎng)地受限的建筑物的傾斜監(jiān)測(cè)中使用。

[1] 雷巨光，劉成龍，高淑照.全站儀中的新技術(shù)在高層建筑垂直度監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].測(cè)繪，2009，32(1):16～29

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Investigation of Deformation Monitoring’s Methods about Minqing County Sewage Treatment Plant

Yuan YuZhu
(Department of Architecture and Planning，F(xiàn)ujian University of Technology，F(xiàn)uzhou 350108，China)

Through the analysis of Minqing County sewage treatment plant’s on－site conditions，researched the principles and methods on buildings oblique observation using the total station；Through systematic analysis of the monitoring results，it can obtain the technical conclusions of using Total Station in Deformation Monitoring.

Total station；Oblique observation；Results analysis

1672－8262(2010)06－143－03

P258

B

2010—06—04

袁玉珠(1979—)，女，助理實(shí)驗(yàn)師，主要研究方向?yàn)榇蠊こ虦y(cè)量及3S應(yīng)用。

福建工程學(xué)院科研發(fā)展青年基金項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào):GY－Z09095。