張馬斌

(山西省建筑科學(xué)研究院，山西太原 030001)

0 引言

建筑物傾斜變形關(guān)系著建筑物健康運(yùn)行，攸關(guān)人民生命財產(chǎn)安全。由于全站型電子速測儀的普及使用，使得該項測量易于進(jìn)行。但由于現(xiàn)場環(huán)境的不同，原有的方法往往得適當(dāng)調(diào)整。

1 建筑物的變形監(jiān)測簡介

變形監(jiān)測是指對特定的建(構(gòu))筑物在其荷載情況下，在其外部周圍(不受影響)布設(shè)觀測網(wǎng)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，在監(jiān)測建(構(gòu))筑物上布設(shè)觀測點(diǎn)，定期地測量監(jiān)測點(diǎn)相對基準(zhǔn)點(diǎn)的變化量，對其定期監(jiān)測的數(shù)值進(jìn)行比較，完成對建筑物及其地基在建筑物本身的荷載或者受外力的作用下一定時間段內(nèi)所產(chǎn)生的變形量及其數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析和處理工作。變形監(jiān)測項目主要包括沉降、傾斜、位移等等。

1.1 變形監(jiān)測的目的

從宇宙中的每一顆星球到我們的地球以及區(qū)域、城市，甚至是一個具體的建筑物的構(gòu)件都存在著變形。變形是一直存在的，但變形超過一定的限度后就會給我們的生命和財產(chǎn)帶來危險。一個工程從施工開始到竣工結(jié)束，以及建成后使用的很長一段時間，高樓(沉降)、大壩(位移)、高煙囪(傾斜)等變形是不可避免的，所以變形監(jiān)測的一個重要目的是檢查各種工程建筑物和地質(zhì)構(gòu)造的穩(wěn)定性，通過數(shù)據(jù)的統(tǒng)計對變形進(jìn)行幾何分析，掌握規(guī)律，預(yù)測預(yù)報變形，達(dá)到工程安全運(yùn)行的目的。變形監(jiān)測的另外一個重要的作用是科學(xué)研究，解釋變形的成因，驗證工程建筑物的設(shè)計理論及地殼運(yùn)動的假說、地質(zhì)勘察資料和設(shè)計數(shù)據(jù)的可靠程度，研究變形的原因和規(guī)律，改進(jìn)工程建筑物設(shè)計，建立正確的變形預(yù)報的理論與方法。

1.2 變形監(jiān)測的特點(diǎn)

1)對精度的要求高。與其他測量工作對比，變形監(jiān)測要求的精度更高。在實用的過程中，一般要求精度達(dá)到1 mm。在對建筑物變形監(jiān)測中，為了準(zhǔn)確、真實、客觀地反映出建筑物的變形情況，測量的誤差要求小于變形量的1/10～1/20。

2)重復(fù)監(jiān)測。變形觀測網(wǎng)必須相隔一定時間進(jìn)行重復(fù)監(jiān)測，只有重復(fù)監(jiān)測，才能從監(jiān)測點(diǎn)的坐標(biāo)或高程的變化中發(fā)現(xiàn)變形。

3)內(nèi)業(yè)的數(shù)據(jù)處理要嚴(yán)密。有許多變形體的變形都相對較小，經(jīng)常與測量誤差處于相同的數(shù)量級，所以要對變形數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)密的平差，運(yùn)用一些辦法從含有觀測誤差的觀測值中分析出真實、客觀的變形信息。

4)與諸多學(xué)科交叉。變形監(jiān)測工作不僅需要測量知識，還與土木工程和動力學(xué)工程等多學(xué)科知識相互交叉，只有這樣才能有邏輯、條理性的分析變形信息。

5)責(zé)任重大。由于變形量都是微小變化，監(jiān)測測量工作要求嚴(yán)格認(rèn)真、一絲不茍，從帶有誤差的監(jiān)測值中分析并找出變形監(jiān)測的規(guī)律，從而及時預(yù)報危害變形，使人們可以避免災(zāi)害，保證人們的生命和財產(chǎn)安全，因此變形監(jiān)測的責(zé)任重大。

2 主體傾斜觀測方法與調(diào)整

實際工作中，由于投點(diǎn)法要求將經(jīng)緯儀安置在離建筑物的距離大于其高度的1.5倍以上的固定測站上，對現(xiàn)場要求較高，而沉降可以滿足實際需求，所以此文著重于主體傾斜觀測方法的選擇與調(diào)整。

2.1 主體傾斜觀測方法及數(shù)據(jù)分析

對于主體傾斜測量一般采用投點(diǎn)法。投點(diǎn)法的理論方法如下:

觀測的時候，應(yīng)該在底部觀測點(diǎn)的位置上安置測量設(shè)施(如水平讀數(shù)尺等)。在每測站安置經(jīng)緯儀投影時，應(yīng)按正倒鏡法測量每對上下觀測點(diǎn)標(biāo)志間的水平位移的分量，按矢量相加法求得水平位移值(傾斜量)和位移方向(傾斜方向)。

對需要觀測的建筑物，通常對建筑物的四個陽角進(jìn)行傾斜觀測，綜合分析整棟建筑物的傾斜情況。其中經(jīng)緯儀要求盡量設(shè)置在離建筑物較遠(yuǎn)的地方(距離最好大于1.5倍建筑物的高度)，盡量避免儀器縱軸不垂直的影響。觀測的時候瞄準(zhǔn)墻頂一點(diǎn)，向下投影得一點(diǎn)N，投影時經(jīng)緯儀在固定測站應(yīng)該對中嚴(yán)格整平，用盤左、盤右兩個度盤位置分別往下投影，然后量取水平距離，取其平均值即為NN間的水平距離a。以M點(diǎn)為基準(zhǔn)，然后用經(jīng)緯儀測出角度α。H和H1也可用鋼尺量取，或用手持式激光測距儀測量。

最后，通過對四個陽角的傾斜度的綜合分析，可以描述整幢建筑物的傾斜情況。

2.2 其他輔助手段

隨著科技的發(fā)展，變形監(jiān)測測量儀器的功能越發(fā)完善，配件也越來越豐富，對測量數(shù)據(jù)的真實性及精度的提高給予了很大幫助。如:反射片，彎管目鏡(見圖1)。

2.3 傾斜觀測調(diào)整實例

1)工程概況。

該住宅樓位于雙塔西街南側(cè)，太原供電分公司西側(cè)，樓高4層，地下1層，磚混結(jié)構(gòu)。2011年12月11日該住宅樓北側(cè)道路路面塌陷，地下室積水。

受建設(shè)單位委托，我院對該建筑進(jìn)行沉降觀測。

2)使用儀器。

本項目沉降觀測采用天寶DiNi03型電子水準(zhǔn)儀及配套的2 m銦鋼尺，建筑傾斜觀測采用拓普康GTS-332N型全站儀。

3)工程建筑物變形觀測的過程。

圖1 測量儀器配件圖

由于場地的實際情況，地面下沉，投點(diǎn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，所以在宿舍隔離墻接近墻角處找一條平行于地面的直線AB與EF，并將點(diǎn)投到AB與EF處，觀測點(diǎn)盡量固定且垂直于墻面。

如圖2所示，將經(jīng)緯儀安置在離建筑物的距離大于其高度的1.5倍以上的固定測站上，瞄準(zhǔn)上部的觀測點(diǎn)M，用盤左和盤右分中投點(diǎn)法定出下面觀測點(diǎn)C。用同樣的方法，在與原觀測方向相互垂直的另一方向，定出上觀測點(diǎn)N與下觀測點(diǎn)D。相隔一段時間后，在原固定測站上安置經(jīng)緯儀，分別瞄準(zhǔn)上觀測點(diǎn)M，N，仍用盤左、盤右分中投點(diǎn)法得 C'，D'，若 C與 C'，D與 D'不重合，則發(fā)生傾斜。用尺量出傾斜位移量CC'，DD'，然后求得建筑物的總傾斜位移量E，即E2=CC'2+DD'2。則建筑物的傾斜度i=E/H=tanα。

圖2 建筑物變形觀測示意圖

3 結(jié)語

由于工作環(huán)境的復(fù)雜，很多時候滿足不了工作的標(biāo)準(zhǔn)與精度。但為了達(dá)到建筑變形測量的目的，我們只有通過與實際環(huán)境結(jié)合，多次測量減小誤差的辦法完成工作要求。

［1］合肥工業(yè)大學(xué).測量學(xué)［M］.第4版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1995.

［2］GB 50026-2007，工程測量規(guī)范［S］.

［3］郭宗河.測量學(xué)實用教程［M］.北京:中國電力出版社，2006.

［4］劉 波，劉娟麗，鄧 軍.變形監(jiān)測技術(shù)研究進(jìn)展綜述［J］.山西建筑，2011，37(23):205-206.