文峰塔糾偏加固的監(jiān)測技術

王立春

摘 要：主要針對古塔的穩(wěn)定性監(jiān)測，現古塔年代久遠塔身有不同程度的傾斜，其偏離程度影響安全，就要進行糾偏加固項目同時對加固項目動態(tài)監(jiān)測，以達到預期的加固效果。因為其精度要求高，監(jiān)測文物限制的情況，結合磚石古塔及糾偏加固監(jiān)測技術的特點，對古塔糾偏加固監(jiān)測方案的選擇進行分析，建立適宜的監(jiān)測系統(tǒng)。

關鍵詞：古塔變形監(jiān)測；塔身傾斜率；加固監(jiān)測；監(jiān)測系統(tǒng)

1 概述

文峰塔位于山西省汾陽市，塔雄偉挺拔，高度位于全國磚結構古塔之首，是古代高層建筑的典型代表，古塔在結構、設計和施工等方面為建筑界留下了許多啟示和不解之謎。然而由于自然和人為的損壞，現存磚石古塔大都存在不同程度的傾斜和結構破壞，對其進行保護意義重大，而加固是保護工作中的重點。磚石古塔的結構及地基特點、結構類型很多，不同類型的結構構造不同，受力機理也不同，但其共同特點是結構橫截面積小，結構高度大，作用于地基土的壓力比較大。導致古塔結構傾斜，而且隨著時間的推移，傾斜一般會繼續(xù)發(fā)展。需要采用幾種方法監(jiān)測，并相互檢驗，從而得出可靠的監(jiān)測結果。本次古塔的變形監(jiān)測，探討了一種實用的基礎測量監(jiān)測系統(tǒng)。

2 主要監(jiān)測情況及方案

為了掌握塔體的裂縫變化和傾斜發(fā)展，需要對塔身的觀測方法進行穩(wěn)定合理的監(jiān)控設計。最大限度的控制塔體變化。塔身共十三層，為磚結構，由塔座、塔身、塔剎三部分組成，高度近85米。為了保護歷史文物和景區(qū)現狀設施，要對塔身及周圍環(huán)境進行系統(tǒng)性的監(jiān)測以便及時掌握塔身變形動態(tài)。

2.1 監(jiān)測情況及內容

對塔身內部結構精確數據進行測量，對塔身的高度、形變觀測、沉降觀測、塔的傾斜度、塔的內部結構等數據進行觀測。另外對建筑物邊界條件、地下管線、塔身周邊環(huán)境等情況測量，并應研究確定該構筑是否需要臨時加固，加強后續(xù)沉降監(jiān)測、傾斜率變化監(jiān)測、結構物裂縫變化觀測及其他監(jiān)測，建立文峰塔觀測系統(tǒng)，做到信息化施工，發(fā)現異常情況及時調整技術措施。

2.2 監(jiān)測方法

考慮到古文物的年久，本次測量選用導線網監(jiān)測系統(tǒng)，基礎測量包括水準測量、紅外測距三角高程測量、導線法、交會法和極坐標法對古塔及周圍環(huán)境進行監(jiān)測，以得到穩(wěn)定可靠的監(jiān)測數據。

2.3 糾偏加固監(jiān)測

加固工程主要多排傾斜鉆孔掏土法。為全面系統(tǒng)地跟蹤各施工項目對塔體變形的影響和控制工程安全，塔加固期間的變形觀測和監(jiān)控劃分為加固后穩(wěn)定期等階段。觀測數據中，測點觀測值進行分析。

3 監(jiān)測方案的方法與分析

為確保塔的糾偏加固工作順利實施和保護建立觀測機制和監(jiān)測系統(tǒng)，首先對建立塔身的觀測系統(tǒng)，測出塔的高度和傾斜率變化，進行塔體施工的沉降觀測和裂縫監(jiān)測工作。

3.1 觀測系統(tǒng)的建立

對古塔塔身測量采用極坐標方法對測量點進行觀測，極坐標觀測法采用左右角觀測。極坐標所觀測的距離使用反射貼測定，反射貼無法到達的地方，采用儀器無棱鏡測量方式測量距離。施工方案的依據按照技術指標Ⅱ等控制網觀測精度執(zhí)行。

3.1.1 觀測系統(tǒng)基準點的布設

在施工影響區(qū)外，安全、穩(wěn)定通視方便區(qū)域、文峰塔四面設置8個基準點，組成環(huán)形一級閉合導線控制網。基準點埋設深度要到凍土層以下，用混凝土現場澆灌成樁，并設立保護標示。

3.1.2 一級導線測量

一級閉合導線平面坐標系統(tǒng)為獨立系統(tǒng)，采用一點假設坐標及方位按Ⅱ等控制網精度進行測量。

3.1.3 水準測量

水準測量采用高精度水準儀配以銦鋼水準尺按Ⅱ等水準精度進行施測。

3.2 塔的高度測量

首先測定文峰塔的互為90°兩條中心軸線。在距文峰塔適當距離的一中心軸線上架設全站儀，采用懸高法測出互為90°另一中心軸線文峰塔的地面高程及文峰塔塔尖高程，兩個高程之差就為塔的垂直高度。然后在互為90°另一中心軸線上架設全站儀，同樣方法測出塔的垂直高度。取兩次測得的垂直高度平均值再根據塔的傾斜度計算出塔的高度，兩次測得的垂直高度之差不能大于10mm。

3.3 傾斜值和傾斜率測量

測量點布設在文峰塔的底部、中部、頂部取三個截面，在每個截面、塔的四面標出四個點作為傾斜值測量點。要求每個截面上標出的四個點在互為90°中心軸線上使每個面上的三個點在一條直線上，標志為反射貼。

3.4 沉降觀測

施工前應根據文峰塔體型特征建立沉降觀測標志，選擇沉降影響以外的水準點為沉降觀測的基準點。與城市水準點連測后獲得基準點的高程，基準點與城市水準點之間的高程應經常用水準測量檢核，保證其穩(wěn)定性。

埋設的沉降觀測點應位于文峰塔的角點、造型特征點上，觀測點的數量應能全面反映文峰塔的傾斜情況。

4 監(jiān)測數據處理方法

4.1 監(jiān)測系統(tǒng)內業(yè)計算

根據測量數據，采用平差軟件按嚴密平差方法進行控制網整體平差。傾斜值和傾斜方位是根據各截面的中心坐標，用坐標反算法求取。將測得的每個截面四個點坐標輸入電腦，在AutoCAD成圖軟件上繪出每個截面四個點，任取一截面的三點生成圓，拾取圓心坐標。再舍去一點，取另外兩點加另一第四點生成圓，再拾取圓心坐標。將兩坐標值取平均數即為該截面中心坐標。用坐標反算法計算底部、頂部兩截面中心坐標的距離、方位即為塔的傾斜值及傾斜方向。傾斜值與塔的高度比即為傾斜度。中部截面中心坐標為檢核塔的彎曲度用。詳知文峰塔的內部結構、塔的構成、定出塔的軸線，然后采用全站儀配合鋼尺量出各結構間相對數據，現場繪出各結構間相對位置，在AutoCAD成圖軟件上繪出。

4.2 塔的加固技術

塔的監(jiān)測數據較精確地反映了建筑物在施工條件下的變形及其規(guī)律，由系統(tǒng)的觀測分析可以找出施工時變形影響的性質和程度，以及其他影響變形的因素等。加固工程的一個重要方面是控制傾斜。在工程中，技術人員積極運用塔體變形規(guī)律，采用水平鉆孔淺層掏土法等技術措施，從而減少了塔的傾斜程度。這是運用監(jiān)測技術指導糾傾施工的技術。

5 結束語

本次監(jiān)測方案是對古塔加固糾偏的后續(xù)工作提供基礎數據和實施方案，由此可確定選用傾斜鉆孔掏土法方案進行加固工作。古塔的沉降觀測能反映地基的實際變形以及基礎變形對建筑物的影響程度，因此系統(tǒng)的沉降觀測資料，可以驗證地基基礎設計的正確性。因此，變形監(jiān)測的數據處理和資料分析工作是對古塔穩(wěn)固的重要的工作內容。古塔的加固效果，需要時間來進一步驗，認識古塔的監(jiān)測方法、建立穩(wěn)定的監(jiān)測系統(tǒng)，以此及時對古塔進行維護。

參考文獻

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