高层建筑变形观测系统建立与实施

韩 伟

(中山市五桂山测绘工程有限公司，广东 中山 528400)

一、高层建筑变形观测系统的建立

1、点位布设分为基准点布设及观测点布设

(1)对基准点布设。把变形观测中的高稳定性的点作为基准点，在整个变形观测中，它必须保持稳定，不容易被破坏。在布设沉降基准点与倾斜基准点时要布成一体，所考虑到沉降和倾斜基准点埋设深度时，应该超过最大冻土线0.5米。在基准点在布设时进行相互校核，防止由于某个基准点高程变动出现差错。并进行考虑了以下因素:

a、由于观测系统精度比较高，观测环线要布设成网型、测站数最少;b、对于基准点要考虑到其稳定情况，在离建筑物最高点的1.5倍距离以外进行布设，这样避开了下沉范围;c、在明显且通视良好、保证安全的地方、接近建筑物的轴线进行基准点布设;d、按规程规定，观测的基准点应超过本地最大冻土线以下0.5米。观测墩上表面预埋仪器连接盘，其尺寸为200×200×10mm的正方形。

(2)观测系统观测点的布设。在建筑物上布设观测点，对其变形量进行测量，建筑物的变形的情况在布设位置应能反映出来，根据地质情况、基坑周边环境、支护结构形式和建(构)筑物荷载情况来定点的位置与数量。以下因素在布设时考虑到:

a、在建筑物变形变化显著的地方进行布设，并要考虑好观测的地方，在施工期间乃至使用后仍能进行观测;b、在不同基础形式时，埋设观测点在各种形式变化的基础上;在我市某塔上布设了4个点沉降观测点，布设了5个点在后浇带另一侧，对后浇带另一侧与塔身的沉降差进行观察。使用激光测距棱镜确定倾斜观测点，在塔身高低两个水平上进行埋设，设置4个在80米的环梁上，再设置4个10米环梁左右，采用距离和角度两种方案进行倾斜观测欲，又粘贴激光反射贴片在埋设棱镜的地方，可以进行测量角度。

2、沉降观测精度的各项观测指标要求如下:

(1)往返较差、附和或环线闭合差:△h=∑a－∑b≤l√n—，n表示为测站数。(或△h=∑a－∑b≤1.0√L—，L表示观测路线距离);(2)前后视距:≤30m;(3)前后视距差:≤1.0m;(4)前后视距累积差≤3.0m;(5)沉降观测点相对于后视点的高差容差:≤1.0mm

二、高层建筑变形观测系统的实施

使用精密水准仪进行沉降观测，定期进行水准测量建筑物上的观测点和基准点之间的距离，对建筑物上观测点的高程进行测量，这样其下沉量可以计算出来。变形观测中的高程控制点就是基准点，应检查每次观测的变动，按照精密水准测量(二等水准测量)的技术要求来观测。

使用全站仪进行倾斜观测，其垂直度和倾斜变形值在观测墩上进行观测。通过角度和观测距离两种数据可以得出变动值。

现以我市某塔倾斜观测为例，对倾斜观测方法进行说明。如下图所示，选择两测站A、B在离塔1.5H(H为塔高度)远的地方，且要求BO1(O1为塔底中心)尽可能垂直AO1。以A1起始方向，先置经纬仪与A站，分别与塔底部和顶部相切并且等高之点1、2与3、4用方向观测法进行观测，然后把水平度盘读数 a1、a2、a3、a记下4，则夹角 δA在∠1A2与∠3A4之分角线间:

δA= ［(a2+a1)－ (a4+a3)］/2

在B站以同样方法，通过观测可得，角δB在∠5B6和∠7B8之分角线间:δB= ［(a6+a5)－ (a8+a7)］/2

因此，塔顶部中心o2点对O1点的倾斜位移分量则为:eA= ［δA(R+LA)］/ρ eB= ［δB(R+LB)］/ρ

分别以A与B到塔底座外墙的最短距作为离式中 LA、LB;R——为塔底座半径;ρ=206265″。故O2对O1的总倾斜位移量 (偏心距)e为:e=1/2(eB2+eA2)

因而，当塔高度为H时，则烟囱斜度i为:i=e/H

如果以AO1为基准方向，则e的倾斜方向角α为:α=tg－1(eA/eB)

图1 观测点布置图

三、成果整理及观测注意事项

1、观测成果整理。第一次对沉降观测，进行计算，赋予了一个起始值 (相当于一个基准)给各个沉降观测点，在以后结束每次观测后，各观测点高程都可以根据基准点高程算出，同时应进行检查手簿中的数据和计算，确保是否正确、合理、精度是否合格等。然后在成果表中列入历次各个观测点的高程，对两次观测之间的变形量与及累计变形量进行计算，并对观测日期和载荷情况进行注明。把每一观测点的时间和变形的关系曲线图画出，为让变形、载荷、时间的关系清楚表达出来。对于倾斜观测，每次建筑物上下中点的投影图根据所有观测的角度等数据来绘制，因此可以得到倾斜变形值。

四、结束语

由于高层建筑物具有自身的复杂性和特殊性，因此在变形监测过程中，高层建筑物变形情况难以直接利用变形监测的数据进行反馈与评估，工作人员要根据高层建筑物变形监测的要求，同时与高层建筑物的实际情况结合，确保高层建筑物的安全稳定性，监测手段和方法选择科学合理，对高层建筑物的积的稳定状态进行科学评估。

［1］周国中，文爱强.建筑物沉降观测实例［J］.矿山测量.2006.06