电力科学研究院办公楼变形监测研究

王虎胜

(山西省测绘工程院，山西太原 030002)

1 概述

为了客观反映新湖滨项目工地在开挖基坑对电力科学研究院办公楼(以下简称办公楼)造成的影响，对办公楼进行了490 d的变形观测。办公楼位于迎泽大街与青年路交叉口东南角，北距新湖滨项目工地基坑约10 m～15 m，办公楼楼层13层。拟进行的监测内容包括建筑物沉降监测、位移监测、倾斜监测。

2 实施过程

2．1 作业流程

变形监测作业流程图见图1。

图1 变形监测作业流程

2．2 作业方法

沉降监测采用国家二等水准测量方法，设立稳定的基准点3个，按期对形变点进行高程联测，并且要求将形变点联入水准路线，同步分析基准点和形变点的变化规律，观测仪器使用1台电子水准仪DINI12配合铟瓦精密水准尺。

平面位移监测采用GPS静态测量方法进行，观测级为C级。在大楼主体顶部设立强制对中观测设施，选取位于太原市的4个连续运行的GPS基准站作为基准点参考点与4个观测点同步构网，约束平差采用基准站赋值，结果采用单点无约束平差成果，分别对平面位置和大地高进行监测分析;仪器采用4台徕卡双频GPS接收机。

倾斜监测采用四等三角测量方法，对设立在楼底、楼顶的两条竖向观测线进行夹角变化监测，仪器使用1台GTS-335全站仪。

2．3 作业过程

2．3．1 基准点和观测点的选取和布设

本监测项目共布设沉降基准点3个，沉降观测点8个(利用原布设点，编号为ZB1，ZB2，…，ZB8);布设平面基准点4个，平面观测点4个(编号为1，2，3，4);布设倾斜基准点2个，倾斜观测点2对(编号为DXS—东西上、DXX—东西下、NBS—南北上、NBX—南北下)。基准点选在变形影响范围以外的稳定位置;观测点选在变形体上能反映变形特征的位置(见图2)。

图2 点位分布图

2．3．2 变形监测级别

办公楼变形监测级别为二级［1］，观测等级及精度要求参照《建筑变形测量规范》中二级的标准执行。

2．3．3 沉降监测

高程采用1956黄海高程系。

办公楼沉降监测采用几何水准测量，仪器使用电子水准仪DINI12配合铟瓦精密水准尺，按建筑变形测量规范二级水准测量规程要求施测［1］。

作业过程中要求对水准仪及标准的精确度做定期检查，水准仪要求i角误差小于10 s，铟瓦合金标尺的真实长度与名义长度之差应小于0．1 mm。同时观测过程中对发现的观测体异常要做好记录，及时绘制草图并反馈给业主。

外业数据记录:

水准观测采用电子手簿记录野外观测数据，极大的提高了观测精度，保证了观测数据的准确性。记录方法按ZBA 76003-87测量外业电子记录基本规定和ZBA 76005-87水准测量电子记录规定执行，并将观测手簿按标准格式打印装订。对水准测量外业采集的各测段观测资料要进行严格地检查、整理，在确保计算检查无误、各项限差符合要求的基础上，计算观测高差的各项改正数和水准点的概略高程。

各测段水准测量成果需要进行一下改正:

1)水准尺长度误差改正。

依据水准标尺鉴定部门提供的检定证书(检定证书)，各测段高差改正数δ=f×h。

其中，δ为标尺改正数，mm;f为标尺改正系数，mm/m;h为往测或返测高差，m。

2)正常水准面不平行改正。

各测段高差改正数ε的计算:

其中，A为常系数，以测段始、末点纬度平均值Φm为引数;H为测段始、末点近似高程平均值，m;ΔΦ为测段末点纬度减去始点纬度的差值，(')。

3)水准环线闭合差的改正。

对闭合环线的不符值按距离定权以下式进行配赋:

其中，F为配赋值，mm;BH为闭合差，mm;LI为测段平距，m;S为总距离，m。

水准点的高程为:H=Hi+Fi，推算各点的概略高程。

4)水准测量的平差计算:

根据办公楼现场情况，地形起伏不大，可以按距离进行平差，平差后成果输出平差后点的高程值、高差值及规范要求的各项精度指标。根据每次测量成果计算每个沉降点的沉降量及累积沉降量，初步分析办公楼的沉降规律。

2．3．4 平面位移监测

平面位移监测坐标系采用独立坐标系，GPS静态测量方法进行，观测级为C级。GPS观测中要注意以下事项:

1)开始GPS观测前要针对事先获取的 GPS卫星可见性预报表，制定合理的观测计划;

2)观测人员按照作业计划做好相关准备工作，保证按时开机，保证观测时段的同步;

3)开始观测前做好相关设备的状态检查工作，保证不遗漏、丢失设备;

4)开始观测前认真检查电源接头，天线接头，保证开机后仪器安全且能正常工作;

5)开机后及时量取仪器高，仪器高应从间隔120°的三个方向量取并求平均值，不同方向量取的值误差应小于±1 mm;

6)时段长度为4 h;仪器高量取2次(每时段开机前、关机后各量一次，两次量高误差不应大于±1 mm，取平均值作为最后天线高)。

GPS观测主要技术指标:

GPS外业数据采集用静态定位作业模式进行。采用边连式布网。技术指标参见GPS测量技术规范。

GPS观测作业过程:

根据技术要求，对办公楼4个观测点进行观测，利用4台双频GPS，进行同时段观测，为了保证测量精度和效率，每次观测前都做了GPS星历预报，作业组对完成仪器即周边设备状态检查后，量取仪器高，从最后一台仪器开机时间记4 h，测量结束后，下载数据文件，登录各种信息数据，并且计算基线，检查基线是否合格。利用专业GPS平差软件计算每个平面位移点的坐标增量及累积坐标增量，初步分析办公楼的位移规律。

2．3．5 倾斜监测

通过观测东西和南北方向的两对观测点的水平方向值，比较水平方向值的变化情况，来分析办公楼的倾斜情况，使用GTS-335全站仪观测水平角，水平角观测6测回。

使用的全站仪，项目开始前应进行检验，项目进行中也应定期检验。

观测应在天气晴朗、成像清晰、气温稳定的时段进行。观测中间应适当为仪器遮阳，如仪器管气泡居中不超过一格，应在测回间整平仪器。观测宜采用双照准法，在半测回中每个方向连续照准两次，并各读数一次。每站观测中，应避免二次调焦，当观测方向的边长悬殊较大、有关方向应调焦时，宜采用正倒镜同时观测法，此时可不考虑两倍视准误差2C变动范围。对于大倾斜方向的观测，应严格控制水平气泡偏移，当垂直角超过3°时，应进行仪器竖轴倾斜改正。

观测成果超出限差时，应按下列规定进行重测:

1)当2C互差或各测回互差超限时，应重测超限方向，并联测零方向;

2)当归零差或零方向的2C互差超限时，应重测该测回;

3)在方向观测法一测回中，当重测方向数超过所测方向总数的1/3时，应重测该测回;

4)在一个测站上，采用方向观测法，当基本测回重测的方向测回数超过全部方向测回总数的1/3时，应重测该测站的全部方向;采用全组合测角法，当重测的测回数超过全部基本测回数的1/3时，应重测该测站;

5)基本测回成果和重测成果均应记入手簿。重测与基本测回结果不取中数，每一测回只取用一个符合限差的结果;

6)水平角观测的技术要求及方向观测法的各项限差参照《建筑变形测量规范》执行。

3 成果汇报及结果反馈

每期变形监测平差结束后，应及时计算本期变形量及总变形量，形成各期监测报告。通常在下次观测前提交上次观测的观测报告。如果变形量超过了允许的数值，应及时通知业主，调整观测方案，增加机动观测次数。在全部观测工作完成之后，要结合相关情况依据规范要求绘制各类图标，编写技术总结及相关技术资料和报告。

4 结语

本文在分析了电力科学研究院办公楼结构的基础上，针对可能的变形情况确定了沉降监测、位移监测、倾斜监测的作业方法、仪器要求、精度要求等内容;同时对监测成果的数据处理、成果汇报、意见反馈等内容做了相应的描述。

［1] JGJ 8-2007，建筑变形测量规范［S］．

［2] 王恒东，韩吉德，王祖顺．变形观测在高层住宅楼纠倾加固工程中的应用［J］．测绘与空间地理信息，2010(33):207-214．