关于建筑工程测量形监测的述

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【摘 要】随着我国城市经济的快速发展和城市化进程的加快,城市中高层和超高层建筑也越来越多.但,由于种种原因,这些建筑物在运营过程中都会发生不同程度的变形.如不及时采取防范措施,严重时将会对人民的人身财产安全造成威胁.所以每个建筑物从施工开始到工程竣工,甚至到以后的运行都需要对该建筑进行持续的监测,以便及时发现问题,保证建筑物的安全.

【关 键 词 】工程测量；精度；变形监测；观测方法

1.建筑物变形的任务和内容

变形观测的任务是周期性地对观测点进行重复观测,求得其在各观测周期间的变化量.一般需要长期的观测,捕捉变形敏感部位和各观测期间的变形观测点的变形信息.

对于基础而言,主要观测内容是均匀沉陷和不均匀沉陷.对于建筑物本身来说,则主要是倾斜与裂缝观测.对于工业企业、科学实验设施和军事设施中的各种工艺设备、导轨等,其主要的观测内容是水平位移和垂直位移.对于高大的塔式建筑物和高层房屋,还应该观测其瞬时的变形、可逆变形和扭转.

2.建筑物变形监测方法

建筑物变形监测方法最为常用的有：地面测量方法和GPS测量方法.

2.1 地面测量法

使用常规测量仪器（经纬仪、测距仪、水准仪）测量角度、边长和高程的变化来测定变形.它们是目前测量的主要手段,能够提供整体变形状态,适用于不同的精度要求、不同形式的变形和不同的外界条件.常规地面测量方法的完善与发展,其显著进步是全站型仪器的广泛使用,尤其是全自动跟踪全站仪,也称测量机器人,可以进行一定范围内无人值守、全天候、全方位的自动监测,其监测精度可达到亚毫米级.特殊的测量手段是集光、机、电技术一体化的特殊和专用的监测仪器.可用于变形监测的自动监测.它们测量过程简单,容易实现自动化观测和连续监测,提供局部变形信息.例如,遥测垂线坐标仪,采用自动读数设备,其分辨率可达0.01mm,用光纤传感器测量系统将信号测量与信号传输合二为一,具有很强的抗雷击、抗电磁场干扰和抗恶劣环境的能力,便于组成遥测系统,实现在线分布式监测.

2.2 GPS测量法

GPS作为一种全新的现代空间定位技术,已逐渐在越来越多的领域取代了常规光学和电子测量仪器.它使建立三维网的监测变得简单,将测绘定位技术从静态扩展到动态,且不需要测站间的通视,可以免去建标、砍树之类的工作.全球定位系统可以提供1.0×10-6的相对定位精度,可以预计,1.0×10-6或更高的精度将可以达到.数据通讯技术、计算机技术和以GPS为代表的空间定位技术的日益发展和完善,使得GPS由原来的周期性观测逐渐走向高精度、实时、连续、自动监测.

3.工程建筑物变形观测的具体实施

3.1工程建筑物变形观测的过程

3.1.1 筹备工作

设计单位要编写一个实施观测工作的技术任务书.其中包括水准标石和沉降标志的布设方案,确定沉降的相对精度指标及观测周期和观测期限.承担观测工作的测量单位要根据技术任务书编写测量工作计划,计划必须包括：水准标石的布设略图及其类型、沉降标志的结构及其固定方法、水准测量线路略图、精度估算和观测方法以及平差计算方法.

3.1.2 外业布点、观测及成果处理

工作计划确定后,就要埋设高程控制标志和沉降标志.为此要沿测区的所有水准标石敷设水准路线,而水准标石的高程应在国家高程系统中确定,因此要在这些水准标石和最近的一个国家高程点之间敷设水准路线.在测区建立了高程控制之后,就开始建筑物的沉降观测,对沉降标志进行水准测量的同时要测量建筑物体的温度,确定地下水位及其化学成分,以及获取对产生沉降原因能够做出正确解释的许多其它数据.在一期外业观测结束之后,要编绘标有水准标石和沉降标志之间的高差和距离的水准路线略图,计算闭合环的闭合差.如果闭合差在限差之内,则可以对线路进行平差,评定外业观测精度,并计算沉降速度.

3.1.3 建筑物沉降和地基相对变形的确定

最后的工作是编制标志的高程和沉降一览表,并附简短说明.有关建筑物地基的沉降和变形的资料还要补充建筑物的温度和地下水位的波动曲线图,以及建筑物基础和墙壁的目视观测成果.

3.2 观测网点的布设方案

变形观测网是由水准基点和观测点组成.水准基点是沉降观测的基准点,是测定设置在变形区的观测点垂直位移的依据.它的构造与布设必须保证稳定不变和长期保存.

因埋设在土壤中的标志,受到土壤膨胀和收缩的影响而不易稳定,因而水准基点应尽可能地埋设在基岩上.为避免温度的变化和折光差的影响,可采用石标.在城市建筑区,也可利用稳固的永久建筑物设立墙角水准标石.

由于沉降地区的影响或其他原因,水准基点的高程也可能是变化的.为检查水准基点本身的高程是否变动,可以将其成组埋设,三点构成一个边长为110m左右的等边三角形,三角形的三个顶点为水准基点.在三角形的中心于三个点等距的地方设置固定的测站,在此测站上可经常观测三个水准基点的高差.这样便可以判断水准基点的高程是否有变动.选择观测点应根据建筑物的地质条件、建筑物结构、内部应力等,同时还应考虑便于观测布设在最有代表性的地方.在埋设时,还需注意观测点与建筑物连接牢固,以便使观测点的变化能够真正反映建筑物的沉降.

为了保证水准点的稳定可靠和长时间保存,又要把造价费用降到最低,现在普遍采用一种作法：在离建筑物30m以外150m以内的地方选择和埋设水准点.具体采取以下措施：

（1）尽量利用城建部门建立的水准点和各级平面控制点,作为沉降观测的起算点.

（2）在该区域内有修建年代较长、基础稳定的建筑物时,则可在该建筑物上设置墙上水准点.在墙上凿一个长约200mm的洞,将直径为20mm、长约250mm的圆钢嵌进洞内约200mm,露出墙外约50mm.向上弯的标头呈圆形用水泥将洞填满,洞口抹齐与墙面平. （3）建立浅埋水准点.该点应选在较隐蔽而且通视良好保证安全的地方.首先挖长1.50m、宽1.0m左右的小浅井,地面整实.用直径20mm、长约1.7m的螺纹钢上部凿成半圆形,下部焊成十字.将焊成的十字型螺纹钢放入井内,直接灌注混凝土,露出地面约60mm左右,顶部要砌筑保护盖.

每幢建筑物至少要选择或埋设两个或三个水准点,并且要求水准点不转站能进行联测.

沉降观测点的布设,应根据建筑物的形状、结构、地质条件、桩形和桩端持力层的选择等因素综合考虑,并要求所布设的点位位于施工期间和建成后能顺利观测的地方.一般布设在建筑物四周角点、沉降缝、主楼、群楼和桩形不同的两侧、地质条件有明显变化的区段内,测点的间距为8～12m.观测点布设在桩基的主钢筋上,观测点用直径20mm、长约25cm的螺纹钢,螺纹钢与桩基的主钢筋焊牢.露出外面约6cm,向上弯,标头呈球形,供立尺用.沉降观测点标高,应在室外地坪左右,点位焊好后要砌筑保护,以使点位不坏.

4.变形观测成果的精度评定

4.1 水准测量成果的精度评定目的

（1）确定观测精度是否达到规定的要求；

（2）及时发现粗差；

（3）计算水准路线的中误差和环线闭合差,准观测成果平差提供依据；

（4）为变形观测分析提供可靠的数据.

4.2 水准测量成果的精度中误差限差

其中：―每公里水准测量往、返测高差中数的偶然中误差；

―每公里水准测量往、返测高差中数的全中误差.

5.结束语

变形观测是工程测量的一项重要内容,随着我国社会主义现代化建设的飞速发展,变形观测在工程实践中的应用和影响会越来越广.