闽清县污水处理厂变形监测方法的探讨

袁玉珠

(福建工程学院建筑与规划系，福建福州 350108)

闽清县污水处理厂变形监测方法的探讨

袁玉珠∗

(福建工程学院建筑与规划系，福建福州 350108)

通过对闽清县污水处理厂的现场条件进行分析，研究了使用全站仪对建筑物进行倾斜监测的原理和方法；通过对监测成果的系统分析，得出全站仪应用于变形监测的技术结论。

全站仪；倾斜监测；成果分析

1 前 言

由于受桩基、地质结构或施工的影响，建筑物在施工或运营过程中可能会产生变形，这种变形在一定范围内不会影响建筑物的使用，但是一旦超过规定的限度，就会影响建筑物的正常使用，严重时还会使建筑物发生倾覆，危及周边建筑物及人身生命安全，因此为了建筑物施工和运营的安全，必须对建筑物进行变形监测，研究其变形规律，保证建筑物及居民生命和财产安全。

建筑物的变形监测包括两个方面:沉降监测和倾斜监测，本文主要从测量的基本原理入手，阐述建筑物倾斜监测的方法。

2 工程介绍

闽清县污水处理厂位于闽清县城区，北面、南面为山体，西南面为梅溪，拟建建筑物设计场址原为溪边果园、菜地等低洼地，利用土方回填；厂区主要构筑物基础采用冲孔灌注桩，计划施工工期为3个月。由于原有基础存在淤泥层，闽清县建设局前期采用了强夯置换法置换淤泥，对周边建筑物造成了一定的影响。为了确保邻近建筑的安全，准确了解邻近建筑在桩基施工期间的变形情况，必须在污水处理厂施工期间对邻近建筑物进行变形监测，监测内容为建筑主体沉降监测、建筑物倾斜监测和建筑物裂缝监测。本文主要针对建筑物倾斜监测进行阐述。闽清县污水处理厂及周边情况如图1所示。

常用的建筑物倾斜监测方法主要有四种:吊锤线法、经纬仪投测法、激光铅垂仪投测法和倾斜仪法。前面两种方法具有仪器设备简单、施工方法简便的优点，但受外界风力、现场场地条件影响难以实施；对于激光铅垂仪投测法和倾斜仪法，由于建筑物间距和房屋构造原因，也难以实施；受现场条件的限制，其他建筑物倾斜监测的方法难以进行，经分析，我们采用了全站仪法进行监测。

图1 闽清县污水处理厂及周边情况

3 全站仪进行倾斜监测的原理和方法

3.1 用全站仪进行倾斜监测的原理

当地居民楼主要由以下两种建筑形式，如图2所示，A型为分两期修建的建筑，B型为一次修建的建筑。建筑物的顶点(A1、B1)和地面点(A2、B2)不在同一个铅垂线上，同时，由于建筑物顶点(A1、B1)投影到地面上的点位于坡坎处或菜地内，无法设立稳定的标志点，而且设站位置在施工场地内，因此经过现场勘查，决定采用全站仪自由设站进行倾斜监测。

图2 监测房屋侧面图

倾斜监测是根据建筑物高低点间的高差H，测出上标志点与下标志点间的水平距离D，则建筑物的倾斜率i＝D/H，倾斜率亦称倾斜度，D称为倾斜值。由于当地建筑物均为普通民房，主要监测的目的是发现在污水处理厂施工的过程中，建筑物是否有倾斜量的变化，因此只要监测不同时段同一建筑物上、下标志的相对位移量即可求得倾斜率的变化量。

要求出该建筑物的倾斜率变化量，就要求出1、2号点，3、4号点在污水处理厂施工期间水平距离的变化量，如图3所示。

图3 全站仪倾斜监测原理示意图

设在污水处理厂施工前1、2号点在全站仪自由设站坐标系里的坐标分别为1(X1，Y1)，2(X2，Y2)，则1、2间的水平距离△D0为:

开始施工后，按照要求进行监测，第n次监测实测出1、2号点的坐标分别为1(X1n，Y1n)，2(X2n，Y2n)，则1、2间的水平距离△Dn为:

由公式(1)和(2)可得，该建筑物在该部位的倾斜率变化量为:

上式中H为实测的，但是在顶部倾斜值为10 cm时，高程变化量仅为0.33 mm，对于倾斜率变化量的影响可以忽略不计，因此在原始值监测时对建筑物高程进行测量，中间监测时不再进行测量。

3.2 全站仪进行倾斜监测的方法

根据前面的公式可以知道，只要能求出1、2号点在每次自由设站的坐标系下两个点间的水平距离就可以求出倾斜率变化量。而全站仪可以很快地测出待测点的三维坐标，进而求出两点之间的水平距离。用全站仪进行观测时，如果采用架设棱镜头的方式，很难保证每次都架设到同一位置，因此会造成测量偏差。这时可以使用全站仪中的新技术，利用反射片代替棱镜头或者利用免棱镜激光测距来实现监测点坐标的测量工作。由于采用全站仪自由设站的方式，每次设站可能不在同一位置，而且建筑物表面也不够光滑，而采用免棱镜测距的方式会存在瞄准的误差，所以本工程采用反射片代替棱镜头来测量点的坐标。

在实施测量的过程中，为了保证每次反射片能放置在同一位置，在放置反射片的地方做好标识。由于受场地限制，竖直角较大，我们还配合弯管目镜进行观测，并且在整平过程中要求精确整平，以保证测量具有足够的精度。

4 监测成果分析

闽清县污水处理厂附近的主体建筑为5层，按照每层3 m的层高计算，地面以上的建筑物高度大约为15 m。根据项目要求，对闽清县污水处理厂周边建筑物进行了为期3个月、共9次的监测，第一次观测采用盘左盘右的方式进行两测回监测，在满足精度要求前提下，取平均值作为原始监测值。其余每次观测采用盘左盘右取平均、测一个测回。监测成果见表1，由Excel绘制出建筑物倾斜率与时间关系曲线如图4所示。

监测点倾斜率变化量 表1

图4 建筑物倾斜率与时间关系曲线

从表1可以看出，该污水处理厂附近建筑物有倾斜变化，最大倾斜率变化量为0.000 27，最小倾斜率变化量为0.000 0，根据《建筑地基基础设计规范》中多层和高层建筑的整体倾斜当Hg≤24 m时，倾斜率不大于0.004，高耸结构基础的倾斜Hg≤20 m时，倾斜率不大于0.008的要求，可见闽清县污水处理厂的施工对邻近建筑的影响较小，变形在安全范围之内。

5 结 论

本文利用全站仪法进行变形监测是建筑物变形监测方法的一个尝试，监测时采用了盘左盘右取平均值的方法，大大提高了监测的精度。该方法原理简单、可操作性强，受周边环境条件及风力条件的影响较少，可以在层数较少，观测场地受限的建筑物的倾斜监测中使用。

[1] 雷巨光，刘成龙，高淑照.全站仪中的新技术在高层建筑垂直度监测中的应用[J].测绘，2009，32(1):16～29

[2] 董春来，邓咯中.建筑物倾斜观测的经纬仪法分析[J].测绘通报，2009(11):47～48

[3] 雒为民.无反射电子全站仪在工程测量倾斜观测中的应用[J].铁道勘察，2009(5):35～38

[4] 周青，黄张裕.高层建筑垂直度监测技术探讨及应用[J].测绘通报，2003(10):33～34

Investigation of Deformation Monitoring’s Methods about Minqing County Sewage Treatment Plant

Yuan YuZhu
(Department of Architecture and Planning，Fujian University of Technology，Fuzhou 350108，China)

Through the analysis of Minqing County sewage treatment plant’s on－site conditions，researched the principles and methods on buildings oblique observation using the total station；Through systematic analysis of the monitoring results，it can obtain the technical conclusions of using Total Station in Deformation Monitoring.

Total station；Oblique observation；Results analysis

1672－8262(2010)06－143－03

P258

B

2010—06—04

袁玉珠(1979—)，女，助理实验师，主要研究方向为大工程测量及3S应用。

福建工程学院科研发展青年基金项目，项目编号:GY－Z09095。