于海濤

(淄博市勘察測(cè)繪研究院，山東淄博 250000)

免棱鏡全站儀在傾斜測(cè)量中可靠性探討

于海濤?

(淄博市勘察測(cè)繪研究院，山東淄博 250000)

探討了免棱鏡全站儀進(jìn)行高層建筑物傾斜測(cè)量的方法。通過(guò)與傳統(tǒng)的傾斜測(cè)量方法對(duì)比及用沉降觀測(cè)的數(shù)據(jù)計(jì)算大樓的傾斜率去印證說(shuō)明免棱鏡全站儀傾斜測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。其測(cè)量方法無(wú)論在精度上和實(shí)際應(yīng)用中都切實(shí)可行。

面棱鏡全站儀；傾斜測(cè)量；沉降觀測(cè)；偏移量

建筑物在施工或使用過(guò)程中，因各種原因常常發(fā)生幾何變形。其變形值在允許范圍內(nèi)，則是正常和安全的；若大于允許的限度，則會(huì)影響建筑物的安全施工和正常使用。在竣工驗(yàn)收中要求也很?chē)?yán)格。因此，高層建筑物在施工和使用過(guò)程中必須對(duì)其進(jìn)行變形觀測(cè)。變形觀測(cè)包括:沉降、傾斜、位移等測(cè)量。其中傾斜測(cè)量是建筑物變形的主要內(nèi)容之一。它是測(cè)定建筑物的頂部相對(duì)于底部的偏移量，包括傾斜的方向、大小等。在測(cè)定建筑物傾斜度的方法中最簡(jiǎn)單的方法是懸吊垂球法或經(jīng)緯儀懸投法，根據(jù)其偏差值直接確定建筑物的傾斜度。但是實(shí)際工作中，由于建筑物樓頂無(wú)防護(hù)裝置，人根本不敢靠近樓頂角，也有的大樓基坑未填埋也無(wú)法靠近。都造成傳統(tǒng)的傾斜測(cè)量方法很受局限，無(wú)法滿足現(xiàn)在越來(lái)越復(fù)雜的測(cè)量要求。

前段時(shí)間有一高層住宅的負(fù)責(zé)人找我們反映電梯廂懸吊垂直下落時(shí)擦碰井壁，可能是大樓傾斜了，委托我們對(duì)該樓進(jìn)行傾斜測(cè)量。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地查看、施工圖紙研究，該大樓為18層55 m高，長(zhǎng)方體型，有4條房角從散水一直到樓頂女兒墻。理論上這4條房角是垂直于大地水準(zhǔn)面的，否則該大樓是傾斜的。為了測(cè)定每條房角的傾斜方向和傾斜距離，決定使用NTS－362R型免棱鏡全站儀，測(cè)定樓頂4個(gè)角的坐標(biāo)和樓底4個(gè)角的坐標(biāo)。具體作法如下:

首先在該大樓北側(cè)離大樓100 m左右的地方選一控制點(diǎn)，架設(shè)儀器，如圖1所示。

然后假設(shè)測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)(225.00，225.00)。在照準(zhǔn)大樓頂角時(shí)要十字絲稍微向下幾厘米，照準(zhǔn)大樓底角時(shí)十字絲要稍微向上幾厘米。測(cè)完北墻4個(gè)角點(diǎn)A、A′、B、B′坐標(biāo)后。再通過(guò)樓大廳的門(mén)口前窗戶直接放控制點(diǎn)到南墻以南100 m左右的地方。把儀器架到這個(gè)點(diǎn)定完向后，重復(fù)上面的步驟測(cè)出南墻面4個(gè)角點(diǎn)C、C′、D、D′坐標(biāo)，坐標(biāo)成果如表1所示。

圖1 測(cè)量示意圖

表1

把此8個(gè)坐標(biāo)展繪到CAD軟件繪圖平臺(tái)上，連接AA′、BB′、CC′、DD′，發(fā)現(xiàn)這四條線段AA′、BB′、CC′、DD′相互平行，且長(zhǎng)度大體相等。說(shuō)明該大樓在垂直建筑物北墻的方向上整體向北傾斜，大約0.06 m。如果這4條線段不平行，說(shuō)明該樓在其他方向上還有傾斜。如果不相等說(shuō)明這四條房角傾斜率也不一樣。這樣就比較麻煩了，說(shuō)明該樓整體性不是很好，建筑質(zhì)量很一般。

根據(jù)A(125.000，200.000)A′(125.070，199.992)得:

A′對(duì)于A的偏移量:

AA′的高度:D＝ZA′－ZA＝55.04 m

傾斜度:i＝d/D＝0.13%

根據(jù)B(126.946，259.968)B′(127.016，259.961)得:

B′對(duì)于B的偏移量:

BB′的高度:D＝ZB′－ZB＝55.06 m

傾斜度:i＝d/D＝0.13%

根據(jù)C(111.954，260.455)C′(112.017，260.461)得:

C′對(duì)于C的偏移量:

CC′的高度:D＝ZC′－ZC＝55.08 m

傾斜度:i＝d/D＝0.11%

根據(jù)D(110.008，200.487)D′(110.063，200.489)得:

D′對(duì)于D的偏移量:

DD′的高度:D＝ZD′－ZD＝54.96 m

傾斜度:i＝d/D＝0.10%

根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)標(biāo)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007－2002第5.3.4條，對(duì)多層和高層建筑的整體傾斜率規(guī)定如表2所示。

表2

受檢建筑物結(jié)構(gòu)高度均約55.0 m，故對(duì)該建筑物傾斜安全性的判斷應(yīng)滿足“24＜Hg≤60”，建筑物整體傾斜率不大于0.003”的規(guī)定，由上面分析數(shù)據(jù)可以看出該建筑物整體傾斜率為:0.0012 m。此值遠(yuǎn)小于規(guī)范允許值(0.003)要求，由此表明受檢建筑物主體傾斜滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

于是我們與大樓建設(shè)單位、施工單位交流討論時(shí)得知，該樓北邊原設(shè)計(jì)沒(méi)有大型停車(chē)場(chǎng)，是大樓建成后加建的。全部用混凝土澆筑共3層，與該樓基礎(chǔ)緊密相接，無(wú)伸縮縫。車(chē)庫(kù)混凝土膨脹時(shí)對(duì)樓基礎(chǔ)產(chǎn)生向南的推力，使樓頂向北方向傾斜。于是與建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工單位認(rèn)識(shí)到雖然大樓傾斜滿足國(guó)家建筑傾斜規(guī)定，但是大樓會(huì)不會(huì)持續(xù)向北傾斜我們都沒(méi)把握。所以決定對(duì)大樓傾斜進(jìn)行調(diào)整。首先把車(chē)庫(kù)與大樓基礎(chǔ)隔離開(kāi)，通過(guò)定期的傾斜測(cè)量和沉降觀測(cè)來(lái)監(jiān)測(cè)大樓是否能夠自行調(diào)正。

通過(guò)5次歷時(shí)3個(gè)月的傾斜測(cè)量發(fā)現(xiàn)，該樓傾斜量不斷變小結(jié)果如表3所示。

表3

為了檢驗(yàn)NTS－362R面棱鏡全站儀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)精度我們同時(shí)進(jìn)行了沉降觀測(cè)，使用蔡司NI004精密水準(zhǔn)儀，因瓦合金精密水準(zhǔn)尺。傾斜觀測(cè)同步進(jìn)行了5次沉降觀測(cè)結(jié)果如表4所示。

沉降觀測(cè)結(jié)果表 表4

由觀測(cè)數(shù)據(jù)可知該樓北墻A、B兩沉降觀測(cè)點(diǎn)高程上升，南墻C、D兩沉降觀測(cè)點(diǎn)高程下降。根據(jù)公式:△i＝△h/b(其中△h表示兩次沉降量的差值，b表示該大樓的寬度)

第二次沉降觀測(cè)相對(duì)于第一次沉降觀測(cè)結(jié)果變化的傾斜率為:△i＝△h/b＝0.006/15＝0.04%

第三次沉降觀測(cè)相對(duì)于第二次沉降觀測(cè)結(jié)果變化的傾斜率為:△i＝△h/b＝0.004/15＝0.03%

第四次沉降觀測(cè)相對(duì)于第三次沉降觀測(cè)結(jié)果變化的傾斜率為:△i＝△h/b＝0.003/15＝0.02%

由此可見(jiàn)每次沉降觀測(cè)所得該樓的傾斜度變化量與全站儀傾斜測(cè)量所得傾斜度變化量是一致的，也證明了免棱鏡全站儀在傾斜測(cè)量中的可靠性。普通全站儀傾斜測(cè)量的精度、成果的可靠程度，取決于大樓測(cè)量點(diǎn)的選擇和棱鏡的放置方法。由于棱鏡可以平臥在房間角也可以側(cè)放、斜放在房角，放置位置很多對(duì)測(cè)量坐標(biāo)數(shù)據(jù)的影響很大，幾乎掩蓋了大樓房角傾斜量的數(shù)值?，F(xiàn)在使用免棱鏡全站儀，就不用考慮棱鏡放置位置的影響。直接照準(zhǔn)房角上一點(diǎn)就可以測(cè)出任意高度的坐標(biāo)值。像有的無(wú)法爬上的樓頂、無(wú)法接近的樓底角用免棱鏡全站儀就很方便了。同時(shí)進(jìn)行的沉降觀測(cè)成果也佐證了傾斜測(cè)量的準(zhǔn)確性。當(dāng)車(chē)庫(kù)與大樓基礎(chǔ)斷開(kāi)后，北邊一側(cè)所設(shè)的沉降觀測(cè)點(diǎn)A、B上升，南邊所設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)下沉。根據(jù)每次每個(gè)點(diǎn)沉降量及相互間幾何關(guān)系推算出的大樓傾斜角度與傾斜測(cè)量的角度很接近，相差最大的也就0.003°。這也證明了免棱鏡全站儀測(cè)量樓角坐標(biāo)分析計(jì)算建筑物傾斜的方法是可靠的。免棱鏡測(cè)量技術(shù)為測(cè)量一些人員無(wú)法達(dá)到建筑物頂部或接近建筑物底部的傾斜測(cè)量工作提供了必要條件。比傳統(tǒng)方法不但提高了效率，精度也大大提高。再加上CAD三維立體模型技術(shù)更能夠準(zhǔn)確直觀的描繪出建筑物傾斜的方向，傾斜率。

[1] 顧孝烈，鮑峰，程效軍.測(cè)量學(xué)[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，1999

[2] 付新啟，張國(guó)輝.建筑物傾斜觀測(cè)的通用方法[J].測(cè)繪通報(bào)，2004(4)

[3] GB50007－2002.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] JGJ/T8－97.建筑變形測(cè)量規(guī)程[S].

Prism Total Station in the Tilt Measurement Reliability

Yu HaiTao
(Survey Institute of Surveying and Mapping，Zibo 250000，China)

The Prism Total Station for high－rise buildings tilt measurement.Tilt measurement with the traditional method of comparing and calculating with the settlement observation data rate of the building to tilt as illustrated Prism Total Station slope measurements are accurate and reliable.Measurement methods in terms of accuracy and practical application of all feasible.

Face Prism；tilt measurement；settlement observation；offset

1672－8262(2011)01－140－02

P258

B

2010—04—07

于海濤(1978—)，男，助理工程師，主要從事高層建筑變形觀測(cè)，地基沉降處理等工作。