基于激光垂準(zhǔn)儀的建筑傾斜監(jiān)測(cè)在實(shí)際中的應(yīng)用

王海龍

（四川極坐標(biāo)地理信息有限公司，四川 綿陽(yáng) 621000）

0 引言

伴隨現(xiàn)代社會(huì)的高速發(fā)展，城市建設(shè)中出現(xiàn)了大量高層建筑，如何把握建筑物的實(shí)際性狀，科學(xué)、正確、及時(shí)的分析和預(yù)告工程建筑物的變形情況，對(duì)工程建筑物的施工和運(yùn)營(yíng)治理極為重要。本文立足于《建筑變形測(cè)量規(guī)范》JGJ 8-2016，對(duì)具體使用激光垂準(zhǔn)儀進(jìn)行高層建筑傾斜監(jiān)測(cè)的方法進(jìn)行論證，并通過數(shù)據(jù)分析建筑傾斜發(fā)展情況等，從而達(dá)到合理運(yùn)用技術(shù)手段進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)的目的。

1 激光準(zhǔn)直傾斜測(cè)量的原理

1.1、激光垂準(zhǔn)儀測(cè)量的方法

觀測(cè)建筑主體的傾斜變形，應(yīng)測(cè)定建筑物頂部相對(duì)于底部的位移值，根據(jù)建筑物的高度，計(jì)算建筑物的傾斜度。選擇與地面通視的建筑頂部四周墻角邊緣處各布設(shè)一塊20×50cm 的規(guī)定標(biāo)靶，一半固定在墻體頂端，伸出部分約25cm 左右，標(biāo)靶應(yīng)選用透明或半透明材料最好預(yù)先制作刻度標(biāo)識(shí)；在建筑底部設(shè)置一固定標(biāo)志，每次測(cè)量時(shí)激光垂準(zhǔn)儀應(yīng)對(duì)中整平至固定標(biāo)志處。

A、測(cè)出建筑的高度h（建筑物頂部和底部，固定標(biāo)靶和固定標(biāo)志的垂直距離作為建筑物高度）。

B、使用游標(biāo)卡尺和量角器量出每次激光投點(diǎn)P 偏離標(biāo)靶中心的距離d 及方向。作業(yè)中，激光垂準(zhǔn)儀應(yīng)置平、對(duì)中。應(yīng)在0°、90°、180°和270°四個(gè)位置分別捕捉四個(gè)光點(diǎn)，并應(yīng)取該四個(gè)光點(diǎn)的幾何中心位置作為觀測(cè)結(jié)果。

主體傾斜率l=d/h

主體傾斜度v=arctan（d/h）

下一次測(cè)量同樣計(jì)算出傾斜率，按照測(cè)量的時(shí)間和兩次傾斜率的差別可計(jì)算出傾斜速率。

1.2、激光垂準(zhǔn)儀測(cè)量的精度分析

采用激光垂準(zhǔn)儀進(jìn)行建筑傾斜監(jiān)測(cè)時(shí)由于測(cè)量方法簡(jiǎn)單，測(cè)量受誤差影響因素較少，主要工作為量距。激光垂準(zhǔn)儀在測(cè)量工作中精度受到以下誤差影響：a、儀器向上一測(cè)回垂準(zhǔn)測(cè)量偏差、向下對(duì)徑觀測(cè)極限偏差（儀器誤差）σ1；b、儀器對(duì)中誤差σ2；c、激光投點(diǎn)量取誤差σ3。

2 激光垂準(zhǔn)儀在建筑傾斜監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用分析

本次研究對(duì)象選用為位于四川某一移民小區(qū)3#樓，該樓共計(jì)27 層78.9 米高。該樓由于地處河邊，地質(zhì)情況較差，在施工期間產(chǎn)生了較大值的沉降量，對(duì)建筑后期可能會(huì)產(chǎn)生的傾斜會(huì)有較大影響，因此選用此樓作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。主體建筑結(jié)構(gòu)較為高聳，且周邊觀測(cè)環(huán)境較差（建筑遮擋，臨近大面積水域邊、靠近大橋及山體）常規(guī)測(cè)量方法很難滿足測(cè)斜要求。例如全站儀無(wú)法選擇較為合適的監(jiān)測(cè)基點(diǎn)；采用GPS 靜態(tài)觀測(cè)的方法，在觀測(cè)條件和精度上難以滿足工程的需要。特采用了激光準(zhǔn)直法對(duì)該樓進(jìn)行了建筑封頂后的傾斜監(jiān)測(cè)。

為了考察該建筑在施工期間產(chǎn)生的較大不均勻沉降在竣工后造成建筑主體的傾斜是否有較大影響，對(duì)該建筑不僅進(jìn)行了沉降監(jiān)測(cè)還進(jìn)行了傾斜監(jiān)測(cè)。為方便數(shù)據(jù)分析和傾斜方向以建筑主軸向?yàn)楸狈较?。如圖1所示：

監(jiān)測(cè)成果數(shù)據(jù)對(duì)比分析方面，本次實(shí)驗(yàn)對(duì)同一棟建筑采用2 種方法實(shí)驗(yàn)，監(jiān)測(cè)歷時(shí)6 個(gè)月，按照1月/次的頻率測(cè)量了6 期數(shù)據(jù)，形成了以下測(cè)量成果 ：

從建筑封頂后沉降點(diǎn)累計(jì)沉降量表，可看出：建筑物在封頂后并沒有立刻傾斜，傾斜發(fā)生的主要時(shí)間段為封頂后65d-120d 間，傾斜度最大值達(dá)到了0.65‰。在此期間建筑物沉降量達(dá)到峰值后逐漸處于沉降收斂狀態(tài)，建筑物的傾斜并不是緊隨建筑的不均勻沉降而即時(shí)發(fā)生的，也反映出了建筑物及其基礎(chǔ)是一個(gè)完整剛體結(jié)構(gòu)，不均勻沉降發(fā)生時(shí)建筑物內(nèi)部應(yīng)力首先發(fā)生改變，后期逐漸體現(xiàn)出建筑整體傾斜的結(jié)果，因此諸多建筑在剛竣工時(shí)未有明顯傾斜現(xiàn)象，在經(jīng)過一段時(shí)間后方才發(fā)現(xiàn)傾斜。

3 結(jié)語(yǔ)

激光垂準(zhǔn)儀在建筑物沉降監(jiān)測(cè)使用中，存在以下不足：

1、地面固定標(biāo)志與樓頂標(biāo)靶必須通視，并且在點(diǎn)位埋設(shè)時(shí)需注意標(biāo)靶與激光投點(diǎn)的位置，因此在設(shè)置標(biāo)靶時(shí)就需將激光垂準(zhǔn)儀設(shè)置在固定點(diǎn)上，并且在樓頂邊緣長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)存在一定安全隱患，作業(yè)時(shí)需佩戴安全繩。

2、標(biāo)靶的大小決定了樓頂?shù)奈灰浦?，?dāng)位移值超出標(biāo)靶可量取的范圍時(shí)將無(wú)法進(jìn)行觀測(cè)。

3、由于標(biāo)靶處于樓頂外測(cè)，且目標(biāo)較大，受施工影響的因素和環(huán)境因素的影響容易遭到破壞，當(dāng)觀測(cè)周期較長(zhǎng)時(shí)不方便保存。

激光垂準(zhǔn)儀測(cè)量方法在城市高層建筑的傾斜監(jiān)測(cè)中精度是可靠的，當(dāng)建筑傾斜度不是很大的情況下使用此種方法能提高工作效率、降低監(jiān)測(cè)難度和監(jiān)測(cè)成本；當(dāng)全站儀和GPS 等監(jiān)測(cè)手段受限時(shí)，使用此種方法可彌補(bǔ)建筑變形中的傾斜測(cè)量。通過實(shí)踐表明，沉降測(cè)量不能完全的代表建筑的竣工姿態(tài)，只有將沉降測(cè)量和傾斜測(cè)量?jī)烧邤?shù)據(jù)結(jié)合，互相計(jì)算印證才能對(duì)建筑安全狀況作出評(píng)估。