高精度电子水准仪在高层建筑沉降观测中的应用

朱成军 韦溪 张美叁

（贵州一零九地矿工程有限公司 兴义 562400）

1 引言

随着社会的发展进步，建筑技术的不断提高和人口的剧增，高层建筑成为现在社会发展的趋势，为了保证高层建筑物施工的安全性和质量，高层建筑在施工过程中须进行沉降观测，测量出每个时间段各监测点的高程，以便了解建筑物沉降情况，从而为施工及设计部门提供可靠数据，并正确指导施工，确保建筑物安全，同时也为建筑物质量的评定提供客观评判依据。本文以黔西南州某高层建筑进行沉降观测为例，观测中使用高精度电子水准仪进行测量，高精度电子水准仪相较于光学水准仪具有自动记录、观测速度快、精度高、人为误差因素小等优势，大幅度提高工作效率和工作质量。

2 监测频率与周期

根据业主和设计单位要求，建筑物设计层数地面14层，每增加4层监测一次，预计施工时间8个月，建筑物封顶后每6 个月监测一次，监测期为2 年，预计观测约9 次，具体见表1“高层建筑沉降观测周期表”。

表1 高层建筑沉降观测周期表

3 基准点及观测点布设

3.1 基准点布设

基准控制点是整个变形观测工作的基准，为保证观测值的可靠性，根据有关规范，在基坑施工区附近（变形范围外）共布设供变形观测使用的4 个基准控制点，基准点为水泥地钻孔埋入成型标志基准点，基准点标心采用不锈钢材料，上部为球形。

3.2 沉降观测点布设

根据《工程测量规范》GB50026-2007第10.5.8条规定，根据建筑结构特点并结合有关规范要求布设沉降观测点，建筑物的主要墙角及沿外墙每10m～15m处或每隔2～3根柱基上埋设一个沉降观测点，沉降观测点布设在建筑物高于室内地坪0.2～0.5m墙体或柱基上，共布设16个监测点，采用钻孔埋入成型标志，连续编号，详见各建筑物沉降观测点及基准点布设示意图（图1）及沉降观测点实地埋设图（图2）。

图1 沉降观测点及基准点平面布设示意图

图2 沉降观测点实地埋设图

4 测量技术方法

依据《建筑变形测量规范》（JGJ 8-2016）第3.2.2条规定，地基基础设计为甲、乙级的建筑变形监测，变形监测精度等级应采用二等，因此本项目变形监测等级确定为二级，测量采用Leica LS10电子精密水准仪观测，设置好仪器限差，如最低视线高为0.5m，最远目标距离≤50m，前后视距差不大于1.5米，前后视距累积差不大于3米等，设置后在观测中如果出现人为或仪器本身因素导致数据不合格仪器会自动提醒，测量人员收到提醒后重新测量，测量时采用交替观测程序（a后前前后）观测方式，这种观测方法可以消除视线倾斜误差和水平足自动补偿器的残余误差，从基准点出发，到建筑物观测点之间采用单线路往返观测，使用同一类型的仪器和转点尺承，沿同一道路进行。往测时，奇数测站观测顺序为：后-前-前-后；偶数测站观测顺序为：前-后-后-前。返测时，奇、偶测站观测顺序与往测偶、奇测站相同。

5 数据处理

观测点每周期监测工作结束后，立即对监测数据进行检查，经检查、复核正确后，进行平差解算，数据处理分4 部分：手簿计算、平差计算、精度评定、沉降量计算，手薄计算在外业测量时现场处理，外业测量完成后进行数据导出，选择作业数据库和转换格式导出徕卡水准网评差软件可读的原始观测数据*.mdt 格式文件，使用软件进行评差处理，最后一次监测数据处理结果如图3。

图3 评差软件处理结果图

通过实际测量和软件评差，前后视距累积差为2.1m，最大视距38m，闭合差为0.10mm，中误差为0.05mm，所有指标均满足要求，二级沉降观测（水准测量）的主要技术要求及限差如下表2-表3。

表2 二级沉降观测（水准测量）主要技术要求

表3 二级沉降观测（水准测量）的限差（mm）

6 沉降分析

观测点每周期监测工作结束后，立即对监测数据进行检查，经检查、复核正确后，进行平差解算，计算中以各观测点的首次观测值为初始值，以后观测点各周期的高程值相对于初始值之差即为各观测点累计沉降量。以各观测点的前一次观测值为初始值，本次观测值与前一次观测值之差即为本次观测周期内沉降量。根据对黔西南州某高层建筑沉降监测成果分析，在监测期间，监测点1#～16#沉降量小，变化不大，沉降量最大值是监测点3#为13.68mm。

根据历次观测数据结果，进行数据统计和分析，绘制观测点沉降量随时间变化曲线图4。

图4 观测点沉降量随时间变化曲线图

根据观测点沉降量随时间变化曲线图可见：在观测期间，构筑物观测点累计沉降量较小，沉降量最大是3#观测点为13.49mm，在观测期间，沉降平均速率小，监测区域垂直位移总体上趋于缓和，处于稳定阶段。

7 结束语

（1）通过高精度水准仪对黔西南州某高层建筑沉降监测项目应用，高精度水准仪在观测中设置好仪器限差，仪器自带计算和储存功能，设置后在观测中如果出现人为或仪器本身因素导致数据不合格仪器会自动提醒，测量人员收到提醒后重新测量，测量时采用交替观测程序（a后前前后）观测方式，这种观测方法可以消除视线倾斜误差和水平足自动补偿器的残余误差，精准快速的测量出各观测点的高程，计算出各观测点的沉降量，从而为施工及设计部门提供可靠数据，并正确指导施工，在高层建筑沉降观测中大幅度提高工作效率和工作质量。

（2）高精度电子水准仪相较于光学水准仪具有自动记录、观测速度快、精度高、数据处理快，人为误差因素小等优点，在高层建筑沉降观测中有着鲜明的优势。