大型建筑物沉降监测的作业方法探析

　　0　引　言

　　随着人类的生活生产领域不断扩大,大量的大型建筑出现,例如摩天大楼、塔形高大建筑等。由于种种因素,这些高大工程建筑物在建设运营过程中都会发生某种程度的变形。因此,高大建筑物的出现催生了沉降监测。沉降监测属于变形监测的范畴,沉降监测的方法和技术的发展有赖于变形监测技术的更新。从最初的水准测量,到现在的液体静力水准测量法,三角高程测量法,GPS-RTK法,从光学水准仪到电子水准仪,都体现了沉降监测的发展。随着计算机技术的革命,带来了各种科学与技术的变革。沉降监测正在向数据采集自动化,内外业处理一体化和变形分析综合化的方向发展。

　　1　建筑物沉降监测的方法

　　沉降监测的主要方法有:短视线精密水准测量法,液体静力水准测量法,三角高程测量法,GPS-RTK法等。

　　1.1短视线精密水准测量法

　　对于大规模的工业厂房、高层建筑等重要建筑物的沉降监测均可采用此方法。此方法由于可以消弱某些与外界条件(对流、大气折光)有关的观测误差,因此可以提高测站的精度,不会让每千米的高差中误差累加。需要指出的是:当视线(2~6 m)水准测量达到高差测定的误差±0.05 mm时,必须注意减小精密水准尺分划线的误差,为此可采用:

　　1)把所有的沉降标志以±0. 002 m的精度固定在同一设计仪器高上;

　　2)水准尺的分划线应做成等腰梯形,并增加1条辅助垂线,以保证达到最高的照准精度。

　　1.2液体静力水准测量法

　　近几年液体静力水准测量法得到了广泛的应用,因为这种方法的主要优点是能用比较简单和有效的方式实现测量自动化。液体静力水准测量的原理可用图1来加以解释。图1中相连接的两个容器a与b分别安置在需测的平面A与B上,当相连接的两容器中是均匀液体(同一种液体)时,则液体的自由表面处于同一水平面上,则平面A,B间的高差:

　　对液体静力水准法误差来源分析表明,液体静力仪主要误差来自外界温度的变化,特别是观测处附近的温度变化。为了消除温度影响所产生的误差,可以采用测定观测头的温度并对测量结果施加相应的改正数的方法。若在40~50 mm的最小液柱高的情况下,欲使液体水平面的测量误差不超过0. 1 mm,则温度的读数精度要求不低于0.5℃,目前的高精度静力水准仪都采用了恒温系统。

　　1.3三角高程测量法

　　由式(4)可以看出,当建筑物的高差中误差一定时,倾斜角越大,斜距越长时,对测角、量距的精度要求越高。使用J1型经纬仪观测角度时,当L=2~15m,a=0°~5°,1测回测角中误差为±1″时,测距中误差为±5mm,一般可以满足建筑物沉降监测中误差为±0.05m的要求。这种方法的精度相对较低,一般不采用。