韓劭恒， 胡 陽， 王祥銳， 呂 成

（金陵科技學院 建筑工程學院， 江蘇 南京 211169）

0 引言

傳統(tǒng)人工測量的劣勢主要有以下三方面： ①誤差隨機性強。人工測量的測量精度，不僅受測量人員的測量技術和操作規(guī)范程度等人為因素的影響，而且會受氣溫、氣壓、空氣濕度等自然因素的影響。由于導致誤差的因素眾多，所以誤差的隨機性也較強；②不能做到連續(xù)測控。 根據(jù)建筑物施工進度的不同， 箱形基礎的變形測量間隔也不同， 一般間隔5-30d 測量一次。 若由于測量人員的疏忽，可能導致忘記測量，則無法進行后期的補測。 而測量間隔期間可能會因為惡劣天氣等多種外界因素， 造成在短時間內(nèi)產(chǎn)生較大形變， 使測量的滯后性給工程帶來更大的不利影響；③工作量大，效率低。 為了盡可能的減小偶然誤差，保證測量的精確度，傳統(tǒng)測量大多會選擇多次觀測取平均值的方法， 而這種方法的弊端會帶來工作量的大幅度增加。 有時因為一個數(shù)據(jù)的刪除失誤，甚至需要整體重新測量。 測量工作往往是對測量人員細致程度和身體耐力的雙重考驗。

自動化測量集數(shù)據(jù)的采集、處理、傳輸、顯示于一體，隨著計算機、網(wǎng)絡技術的發(fā)展及測量儀器的智能化，自動化測量已經(jīng)成為測繪行業(yè)的必然發(fā)展趨勢。 將測量與控制技術相結合的測控， 則更依賴于自動化測量帶來的實時性和簡易性，將采集數(shù)據(jù)直接交給計算機程序運算，最后反饋給用戶形變值，用戶只需和選用的限值進行比對，就可以了解到箱形基礎的形變情況。 這種速度快、 全天候、效率高的測控方式，有著很大的市場需求。

1 測控指標

1.1 總沉降量

箱形基礎的總沉降量主要包括上浮量和沉降量。 埋深較深的箱形基礎在施工階段可能會因地下水位回升而造成箱形基礎上浮，產(chǎn)生上浮量。 而隨著箱形基礎上部荷載的增加，還會有沉降的發(fā)生。

根據(jù)我國現(xiàn)行的《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007—2011，基礎的最終沉降量的計算是按分層總和法計算，即在地基壓縮層深度范圍內(nèi)， 根據(jù)基礎中心下的土柱所受附加壓力，分層計算其單項壓縮量，然后加以總和求出地基最終沉降變形量，見下式：

式中：S—最終沉降量；ΨS—沉降計算經(jīng)驗系數(shù)；P0—對應于荷載標準時的基礎底面處的附加壓力； 其余符號說明見規(guī)范GB50007-2011。

1.2 撓度值

箱形基礎地板面積大， 在不均勻受力下會受到不平衡的彎矩和剪力，這會導致箱形基礎的各個面產(chǎn)生撓度，即整體發(fā)生變形。埋深較大的箱形基礎具有較大的剛度，特別是隨著上層結構的施工，增加了建筑物的整體剛度。因此，一般說來，整體撓曲不是主要的問題。

1.3 橫向傾斜

若忽略如上所述1.2 中的內(nèi)部變形， 將箱形基礎視為一理想剛體。在水浮力和上部荷載的不均勻作用下，整體會產(chǎn)生橫向傾斜。

基礎埋深對箱形基礎傾斜有約束作用， 如果不考慮水平荷載， 這種約束作用產(chǎn)生的轉動中心一般位于2/3基礎埋深處，鋼板樁圍護結構拔出后，這種約束作用將因基礎側面土的松動而削弱。

較高的建筑物荷載重心將加大箱形基礎的傾斜。

圖1 箱形基礎橫向傾斜示意圖Fig.1 Lateral inclination of box foundation

2 測控裝置原理與組成

2.1 測控裝置原理

自動化實時測控裝置， 由一根帶有儀器的桿件將相鄰角點連接，測量出兩相鄰角點的位置關系，將已知點的坐標引入求得未知點。當采用多個本裝置聯(lián)合使用時，采用多點測量的方式，從而構建出整體。

2.2 測控裝置構造

箱形自動化實時測控裝置（如圖2 所示），包括左側固定板（1）、連接在左側固定板上的改進球鉸（2）、右側固定板 （5）、 連接在改進球鉸與右側固定板之間的伸縮桿（3）組成。

圖2 測控裝置整體構造Fig.2 Overall structure of measurement and control device

所述左側固定板（1）和右側固定板（5）分別在對角線位置開設有螺孔， 通過螺栓將左側固定板和右側固定板連接在墻體上。

圖3 為改進球鉸外觀示意， 圖4 為改進球鉸剖面示意圖， 包括球體（2）和球座（3），左側固定板（1）有兩個，相互垂直設置， 分別連接在球座的背面和側面，球體容納于球座中并能在球座中自由轉動， 伸縮桿（5）與球體相連，在球座中設置有用于感測球體的轉動的球體傳感器（4）。

圖3 改進球鉸外觀示意圖Fig.3 Appearance of improved Ball Joint

圖4 改進球鉸的剖面結構示意圖Fig.4 Profile of improved Ball Joint

伸縮桿 （如圖5 所示）包括分段的桿體（1、3）和伸縮套桿（2），其中伸縮套桿套設在相鄰的兩段桿體上或者伸縮套桿插設在相鄰的桿體中， 在伸縮套桿上設有長度傳感器， 伸縮套桿兩側的桿體上架設有角度測量裝置， 角度測量裝置包括設置在左側桿體和右側桿體上的固定座（4），連接在固定座上的架設桿（5）和設置在架設桿上的角度儀（6）。

圖5 伸縮桿中段結構示意圖Fig.5 Structure of middle section of Telescopic Rod

3 結束語

與現(xiàn)有技術相比，本測控方案的優(yōu)勢在于：

（1）本實用新型的裝置具有創(chuàng)新價值，將點位坐標變化量轉化為角度和長度變化量，此值易于直接測量；采用端頭球鉸處和桿中處聯(lián)測的方式，修正桿件受彎誤差；技術難度較低，無需價格昂貴的定位系統(tǒng)，易于批量生產(chǎn)；

（2）具有經(jīng)濟價值，隨著科技的進步和對裝置、系統(tǒng)的進一步改進，經(jīng)濟成本將遞減；

（3）具有實用價值，自動化測控具有實時性、精確性、高效性等多重優(yōu)勢，可挖掘的發(fā)展空間巨大。