基于激光垂准仪的建筑倾斜监测在实际中的应用

王海龙

（四川极坐标地理信息有限公司，四川 绵阳 621000）

0 引言

伴随现代社会的高速发展，城市建设中出现了大量高层建筑，如何把握建筑物的实际性状，科学、正确、及时的分析和预告工程建筑物的变形情况，对工程建筑物的施工和运营治理极为重要。本文立足于《建筑变形测量规范》JGJ 8-2016，对具体使用激光垂准仪进行高层建筑倾斜监测的方法进行论证，并通过数据分析建筑倾斜发展情况等，从而达到合理运用技术手段进行有效监测的目的。

1 激光准直倾斜测量的原理

1.1、激光垂准仪测量的方法

观测建筑主体的倾斜变形，应测定建筑物顶部相对于底部的位移值，根据建筑物的高度，计算建筑物的倾斜度。选择与地面通视的建筑顶部四周墙角边缘处各布设一块20×50cm 的规定标靶，一半固定在墙体顶端，伸出部分约25cm 左右，标靶应选用透明或半透明材料最好预先制作刻度标识；在建筑底部设置一固定标志，每次测量时激光垂准仪应对中整平至固定标志处。

A、测出建筑的高度h（建筑物顶部和底部，固定标靶和固定标志的垂直距离作为建筑物高度）。

B、使用游标卡尺和量角器量出每次激光投点P 偏离标靶中心的距离d 及方向。作业中，激光垂准仪应置平、对中。应在0°、90°、180°和270°四个位置分别捕捉四个光点，并应取该四个光点的几何中心位置作为观测结果。

主体倾斜率l=d/h

主体倾斜度v=arctan（d/h）

下一次测量同样计算出倾斜率，按照测量的时间和两次倾斜率的差别可计算出倾斜速率。

1.2、激光垂准仪测量的精度分析

采用激光垂准仪进行建筑倾斜监测时由于测量方法简单，测量受误差影响因素较少，主要工作为量距。激光垂准仪在测量工作中精度受到以下误差影响：a、仪器向上一测回垂准测量偏差、向下对径观测极限偏差（仪器误差）σ1；b、仪器对中误差σ2；c、激光投点量取误差σ3。

2 激光垂准仪在建筑倾斜监测中的应用分析

本次研究对象选用为位于四川某一移民小区3#楼，该楼共计27 层78.9 米高。该楼由于地处河边，地质情况较差，在施工期间产生了较大值的沉降量，对建筑后期可能会产生的倾斜会有较大影响，因此选用此楼作为实验对象。主体建筑结构较为高耸，且周边观测环境较差（建筑遮挡，临近大面积水域边、靠近大桥及山体）常规测量方法很难满足测斜要求。例如全站仪无法选择较为合适的监测基点；采用GPS 静态观测的方法，在观测条件和精度上难以满足工程的需要。特采用了激光准直法对该楼进行了建筑封顶后的倾斜监测。

为了考察该建筑在施工期间产生的较大不均匀沉降在竣工后造成建筑主体的倾斜是否有较大影响，对该建筑不仅进行了沉降监测还进行了倾斜监测。为方便数据分析和倾斜方向以建筑主轴向为北方向。如图1所示：

监测成果数据对比分析方面，本次实验对同一栋建筑采用2 种方法实验，监测历时6 个月，按照1月/次的频率测量了6 期数据，形成了以下测量成果 ：

从建筑封顶后沉降点累计沉降量表，可看出：建筑物在封顶后并没有立刻倾斜，倾斜发生的主要时间段为封顶后65d-120d 间，倾斜度最大值达到了0.65‰。在此期间建筑物沉降量达到峰值后逐渐处于沉降收敛状态，建筑物的倾斜并不是紧随建筑的不均匀沉降而即时发生的，也反映出了建筑物及其基础是一个完整刚体结构，不均匀沉降发生时建筑物内部应力首先发生改变，后期逐渐体现出建筑整体倾斜的结果，因此诸多建筑在刚竣工时未有明显倾斜现象，在经过一段时间后方才发现倾斜。

3 结语

激光垂准仪在建筑物沉降监测使用中，存在以下不足：

1、地面固定标志与楼顶标靶必须通视，并且在点位埋设时需注意标靶与激光投点的位置，因此在设置标靶时就需将激光垂准仪设置在固定点上，并且在楼顶边缘长时间作业存在一定安全隐患，作业时需佩戴安全绳。

2、标靶的大小决定了楼顶的位移值，当位移值超出标靶可量取的范围时将无法进行观测。

3、由于标靶处于楼顶外测，且目标较大，受施工影响的因素和环境因素的影响容易遭到破坏，当观测周期较长时不方便保存。

激光垂准仪测量方法在城市高层建筑的倾斜监测中精度是可靠的，当建筑倾斜度不是很大的情况下使用此种方法能提高工作效率、降低监测难度和监测成本；当全站仪和GPS 等监测手段受限时，使用此种方法可弥补建筑变形中的倾斜测量。通过实践表明，沉降测量不能完全的代表建筑的竣工姿态，只有将沉降测量和倾斜测量两者数据结合，互相计算印证才能对建筑安全状况作出评估。