電力科學研究院辦公樓變形監測研究

王虎勝

(山西省測繪工程院，山西太原 030002)

1 概述

為了客觀反映新湖濱項目工地在開挖基坑對電力科學研究院辦公樓(以下簡稱辦公樓)造成的影響，對辦公樓進行了490 d的變形觀測。辦公樓位于迎澤大街與青年路交叉口東南角，北距新湖濱項目工地基坑約10 m～15 m，辦公樓樓層13層。擬進行的監測內容包括建筑物沉降監測、位移監測、傾斜監測。

2 實施過程

2．1 作業流程

變形監測作業流程圖見圖1。

圖1 變形監測作業流程

2．2 作業方法

沉降監測采用國家二等水準測量方法，設立穩定的基準點3個，按期對形變點進行高程聯測，并且要求將形變點聯入水準路線，同步分析基準點和形變點的變化規律，觀測儀器使用1臺電子水準儀DINI12配合銦瓦精密水準尺。

平面位移監測采用GPS靜態測量方法進行，觀測級為C級。在大樓主體頂部設立強制對中觀測設施，選取位于太原市的4個連續運行的GPS基準站作為基準點參考點與4個觀測點同步構網，約束平差采用基準站賦值，結果采用單點無約束平差成果，分別對平面位置和大地高進行監測分析;儀器采用4臺徠卡雙頻GPS接收機。

傾斜監測采用四等三角測量方法，對設立在樓底、樓頂的兩條豎向觀測線進行夾角變化監測，儀器使用1臺GTS-335全站儀。

2．3 作業過程

2．3．1 基準點和觀測點的選取和布設

本監測項目共布設沉降基準點3個，沉降觀測點8個(利用原布設點，編號為ZB1，ZB2，…，ZB8);布設平面基準點4個，平面觀測點4個(編號為1，2，3，4);布設傾斜基準點2個，傾斜觀測點2對(編號為DXS—東西上、DXX—東西下、NBS—南北上、NBX—南北下)。基準點選在變形影響范圍以外的穩定位置;觀測點選在變形體上能反映變形特征的位置(見圖2)。

圖2 點位分布圖

2．3．2 變形監測級別

辦公樓變形監測級別為二級［1］，觀測等級及精度要求參照《建筑變形測量規范》中二級的標準執行。

2．3．3 沉降監測

高程采用1956黃海高程系。

辦公樓沉降監測采用幾何水準測量，儀器使用電子水準儀DINI12配合銦瓦精密水準尺，按建筑變形測量規范二級水準測量規程要求施測［1］。

作業過程中要求對水準儀及標準的精確度做定期檢查，水準儀要求i角誤差小于10 s，銦瓦合金標尺的真實長度與名義長度之差應小于0．1 mm。同時觀測過程中對發現的觀測體異常要做好記錄，及時繪制草圖并反饋給業主。

外業數據記錄:

水準觀測采用電子手簿記錄野外觀測數據，極大的提高了觀測精度，保證了觀測數據的準確性。記錄方法按ZBA 76003-87測量外業電子記錄基本規定和ZBA 76005-87水準測量電子記錄規定執行，并將觀測手簿按標準格式打印裝訂。對水準測量外業采集的各測段觀測資料要進行嚴格地檢查、整理，在確保計算檢查無誤、各項限差符合要求的基礎上，計算觀測高差的各項改正數和水準點的概略高程。

各測段水準測量成果需要進行一下改正:

1)水準尺長度誤差改正。

依據水準標尺鑒定部門提供的檢定證書(檢定證書)，各測段高差改正數δ=f×h。

其中，δ為標尺改正數，mm;f為標尺改正系數，mm/m;h為往測或返測高差，m。

2)正常水準面不平行改正。

各測段高差改正數ε的計算:

其中，A為常系數，以測段始、末點緯度平均值Φm為引數;H為測段始、末點近似高程平均值，m;ΔΦ為測段末點緯度減去始點緯度的差值，(')。

3)水準環線閉合差的改正。

對閉合環線的不符值按距離定權以下式進行配賦:

其中，F為配賦值，mm;BH為閉合差，mm;LI為測段平距，m;S為總距離，m。

水準點的高程為:H=Hi+Fi，推算各點的概略高程。

4)水準測量的平差計算:

根據辦公樓現場情況，地形起伏不大，可以按距離進行平差，平差后成果輸出平差后點的高程值、高差值及規范要求的各項精度指標。根據每次測量成果計算每個沉降點的沉降量及累積沉降量，初步分析辦公樓的沉降規律。

2．3．4 平面位移監測

平面位移監測坐標系采用獨立坐標系，GPS靜態測量方法進行，觀測級為C級。GPS觀測中要注意以下事項:

1)開始GPS觀測前要針對事先獲取的 GPS衛星可見性預報表，制定合理的觀測計劃;

2)觀測人員按照作業計劃做好相關準備工作，保證按時開機，保證觀測時段的同步;

3)開始觀測前做好相關設備的狀態檢查工作，保證不遺漏、丟失設備;

4)開始觀測前認真檢查電源接頭，天線接頭，保證開機后儀器安全且能正常工作;

5)開機后及時量取儀器高，儀器高應從間隔120°的三個方向量取并求平均值，不同方向量取的值誤差應小于±1 mm;

6)時段長度為4 h;儀器高量取2次(每時段開機前、關機后各量一次，兩次量高誤差不應大于±1 mm，取平均值作為最后天線高)。

GPS觀測主要技術指標:

GPS外業數據采集用靜態定位作業模式進行。采用邊連式布網。技術指標參見GPS測量技術規范。

GPS觀測作業過程:

根據技術要求，對辦公樓4個觀測點進行觀測，利用4臺雙頻GPS，進行同時段觀測，為了保證測量精度和效率，每次觀測前都做了GPS星歷預報，作業組對完成儀器即周邊設備狀態檢查后，量取儀器高，從最后一臺儀器開機時間記4 h，測量結束后，下載數據文件，登錄各種信息數據，并且計算基線，檢查基線是否合格。利用專業GPS平差軟件計算每個平面位移點的坐標增量及累積坐標增量，初步分析辦公樓的位移規律。

2．3．5 傾斜監測

通過觀測東西和南北方向的兩對觀測點的水平方向值，比較水平方向值的變化情況，來分析辦公樓的傾斜情況，使用GTS-335全站儀觀測水平角，水平角觀測6測回。

使用的全站儀，項目開始前應進行檢驗，項目進行中也應定期檢驗。

觀測應在天氣晴朗、成像清晰、氣溫穩定的時段進行。觀測中間應適當為儀器遮陽，如儀器管氣泡居中不超過一格，應在測回間整平儀器。觀測宜采用雙照準法，在半測回中每個方向連續照準兩次，并各讀數一次。每站觀測中，應避免二次調焦，當觀測方向的邊長懸殊較大、有關方向應調焦時，宜采用正倒鏡同時觀測法，此時可不考慮兩倍視準誤差2C變動范圍。對于大傾斜方向的觀測，應嚴格控制水平氣泡偏移，當垂直角超過3°時，應進行儀器豎軸傾斜改正。

觀測成果超出限差時，應按下列規定進行重測:

1)當2C互差或各測回互差超限時，應重測超限方向，并聯測零方向;

2)當歸零差或零方向的2C互差超限時，應重測該測回;

3)在方向觀測法一測回中，當重測方向數超過所測方向總數的1/3時，應重測該測回;

4)在一個測站上，采用方向觀測法，當基本測回重測的方向測回數超過全部方向測回總數的1/3時，應重測該測站的全部方向;采用全組合測角法，當重測的測回數超過全部基本測回數的1/3時，應重測該測站;

5)基本測回成果和重測成果均應記入手簿。重測與基本測回結果不取中數，每一測回只取用一個符合限差的結果;

6)水平角觀測的技術要求及方向觀測法的各項限差參照《建筑變形測量規范》執行。

3 成果匯報及結果反饋

每期變形監測平差結束后，應及時計算本期變形量及總變形量，形成各期監測報告。通常在下次觀測前提交上次觀測的觀測報告。如果變形量超過了允許的數值，應及時通知業主，調整觀測方案，增加機動觀測次數。在全部觀測工作完成之后，要結合相關情況依據規范要求繪制各類圖標，編寫技術總結及相關技術資料和報告。

4 結語

本文在分析了電力科學研究院辦公樓結構的基礎上，針對可能的變形情況確定了沉降監測、位移監測、傾斜監測的作業方法、儀器要求、精度要求等內容;同時對監測成果的數據處理、成果匯報、意見反饋等內容做了相應的描述。

［1] JGJ 8-2007，建筑變形測量規范［S］．

［2] 王恒東，韓吉德，王祖順．變形觀測在高層住宅樓糾傾加固工程中的應用［J］．測繪與空間地理信息，2010(33):207-214．