1、摘要:根據(jù)城市建筑變形測(cè)量的基本特點(diǎn),對(duì)變形監(jiān)測(cè)的模式及監(jiān)測(cè)過程中的一些常見問題進(jìn)行了探討,并通過兩個(gè)實(shí)例提出了解決這些問題的方法和建議.  關(guān)鍵詞:建筑施工;變形測(cè)量;監(jiān)測(cè)模式  在城市建筑變形測(cè)量中,由于通視條件差以及在監(jiān)測(cè)時(shí)其通視條件經(jīng)常發(fā)生變化,從而導(dǎo)致了以下問題:首先,由于受通視條件的影響,用傳統(tǒng)的測(cè)量方法建立基準(zhǔn)網(wǎng)往往布網(wǎng)規(guī)模大、成本高,而且還難以滿足其可靠度及其測(cè)量精度的要求;其次,對(duì)于建筑施工變形測(cè)量,由于施工現(xiàn)場(chǎng)條件的不斷變化,經(jīng)常發(fā)生基準(zhǔn)點(diǎn)或工作基點(diǎn)與監(jiān)測(cè)點(diǎn)不通視的情況,這時(shí)一般采用臨時(shí)工作基點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè).由于臨時(shí)工作基點(diǎn)離監(jiān)測(cè)點(diǎn)的距離較近,因此要求設(shè)立臨

2、時(shí)工作基點(diǎn)的方法必須能隨著施工現(xiàn)場(chǎng)條件的變化而靈活設(shè)置,同時(shí)又能盡可能地降低由于儀器對(duì)中等誤差給監(jiān)測(cè)精度帶來的影響.本文根據(jù)城市建筑變形測(cè)量的特點(diǎn),并結(jié)合兩個(gè)工程實(shí)例,對(duì)上述問題及其相關(guān)問題進(jìn)行了探討.  1城市建筑變形監(jiān)測(cè)的模式在變形測(cè)量中,一般的監(jiān)測(cè)方式是采用傳統(tǒng)的測(cè)量方法進(jìn)行基準(zhǔn)網(wǎng)測(cè)量和變形監(jiān)測(cè),并且變形監(jiān)測(cè)的方法與基準(zhǔn)網(wǎng)測(cè)量方法保持一致.但在城市建筑變形測(cè)量中,一方面由于城區(qū)內(nèi)的土建施工項(xiàng)目多,很難界定變形區(qū)的范圍,通常是在變形區(qū)內(nèi)通過深基礎(chǔ)樁并采用觀測(cè)墩建立基準(zhǔn)點(diǎn)1,2,由于觀測(cè)墩的地勢(shì)一般不高,基準(zhǔn)點(diǎn)之間通視條件很差,采用傳統(tǒng)的測(cè)量方法測(cè)量基準(zhǔn)網(wǎng)的難度很大;另一方面,在城

3、市建筑變形監(jiān)測(cè)中,監(jiān)測(cè)點(diǎn)主要布設(shè)在監(jiān)測(cè)對(duì)象受力最大的部位,例如建筑物的基礎(chǔ)及其主要的梁柱、橋梁的橋臺(tái)、橋墩及主要拱肋等位置,其中許多位置對(duì)空不通視或通視的高度角很大.根據(jù)上述城市建筑變形測(cè)量的特點(diǎn),不能采用單一的測(cè)量方法進(jìn)行基準(zhǔn)網(wǎng)測(cè)量以及對(duì)變形點(diǎn)進(jìn)行變形監(jiān)測(cè),而應(yīng)綜合多種測(cè)量技術(shù),采用將現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)與傳統(tǒng)的測(cè)量方法相結(jié)合的模式.GPS測(cè)量技術(shù)具有高精度、全天候和不要求測(cè)點(diǎn)互相通視的特點(diǎn),已在許多測(cè)量領(lǐng)域得到了應(yīng)用,也是城市建筑變形測(cè)量中建立基準(zhǔn)網(wǎng)的理想方法.因此,在城市建筑變形測(cè)量中,理想的監(jiān)測(cè)模式是GPS技術(shù)+全站儀+精密水準(zhǔn),即用GPS測(cè)量技術(shù)建立基準(zhǔn)網(wǎng)、用全站儀監(jiān)測(cè)水平位移、用精密水準(zhǔn)監(jiān)

4、測(cè)沉降.實(shí)踐證明,對(duì)于二、三等精度要求的變形測(cè)量,GPS技術(shù)+全站儀+精密水準(zhǔn)是一種行之有效,且十分經(jīng)濟(jì)的監(jiān)測(cè)模式.廣州市增步橋和中山市二橋的變形測(cè)量都具有基準(zhǔn)點(diǎn)之間大部分的方向不通視、而監(jiān)測(cè)點(diǎn)中有大部分測(cè)點(diǎn)對(duì)空不通視的特點(diǎn).圖1是增步橋監(jiān)測(cè)網(wǎng)的布置圖,圖中所示的新橋是廣州市內(nèi)環(huán)路放射線工程之一,緊貼著老增步橋的兩側(cè)修建,跨越增步河.監(jiān)測(cè)的主要任務(wù)是在老橋兩側(cè)修建新橋的施工過程中,監(jiān)測(cè)新橋施工對(duì)老橋的影響,以便及時(shí)調(diào)整施工進(jìn)度和施工方案,確保老橋在新橋施工期間的安全.圖中,BM1BM4為高程基準(zhǔn)點(diǎn),G1G5為平面基準(zhǔn)點(diǎn),受現(xiàn)場(chǎng)條件限制,除了G1G2、G1G3、G1G5和G2G44條邊外,其它方

5、向均不通視,18為老橋的變形監(jiān)測(cè)點(diǎn),分別布設(shè)在老橋橋面下方的兩個(gè)橋臺(tái)和橋墩上,對(duì)空不通視.采用的監(jiān)測(cè)方案為:利用GPS觀測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)的所有基線邊,用全站儀按邊角交會(huì)或極坐標(biāo)法觀測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平位移,用精密水準(zhǔn)測(cè)量方法觀測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降.基準(zhǔn)網(wǎng)采用標(biāo)稱精度為5 mm+1×10-6mm的單頻GPS接收機(jī)測(cè)量,網(wǎng)型如圖2(a)所示.將觀測(cè)數(shù)據(jù)按自由網(wǎng)平差時(shí),其相鄰點(diǎn)的最弱點(diǎn)位中誤差分別為3.6 mm,基本滿足工程測(cè)量規(guī)范規(guī)定的二等平面監(jiān)測(cè)網(wǎng)的精度要求,按經(jīng)典網(wǎng)平差時(shí),其相鄰點(diǎn)的最弱點(diǎn)位中誤差分別為4.2 mm,其精度高于三等平面監(jiān)測(cè)網(wǎng)的精度要求.在中山市二橋的變形監(jiān)測(cè)中,采用相同的儀器和測(cè)量方法建

6、立基準(zhǔn)網(wǎng),網(wǎng)型如圖2(b)所示.將觀測(cè)數(shù)據(jù)按自由網(wǎng)平差時(shí),其相鄰點(diǎn)的最弱點(diǎn)位中誤差分別為2.8 mm,按經(jīng)典網(wǎng)平差時(shí),其相鄰點(diǎn)的最弱點(diǎn)位中誤差分別為3.6 mm,基本滿足二等平面監(jiān)測(cè)網(wǎng)的精度要求.根據(jù)目前GPS接收機(jī)的測(cè)量精度以及上述應(yīng)用情況,用GPS技術(shù)只能建立二等以下精度的基準(zhǔn)網(wǎng),因此,GPS技術(shù)+全站儀+精密水準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)模式目前只適用于二等以下精度的變形測(cè)量.在采用這種監(jiān)測(cè)模式時(shí),還應(yīng)注意以下兩個(gè)問題:(1)由于基準(zhǔn)網(wǎng)測(cè)量與變形監(jiān)測(cè)所采用的儀器不同,可能造成不同儀器之間的測(cè)距尺度比例尺不一致的問題.解決此問題的一種簡單方法是:在用GPS測(cè)量基準(zhǔn)網(wǎng)時(shí),同時(shí)用全站儀對(duì)相互通視的若干基準(zhǔn)邊進(jìn)行測(cè)

7、量,并以全站儀所測(cè)的一條或幾條基準(zhǔn)邊作為固定邊,按經(jīng)典網(wǎng)平差的方法對(duì)基準(zhǔn)網(wǎng)進(jìn)行平差處理;(2)在選擇基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí),應(yīng)注意基準(zhǔn)網(wǎng)測(cè)量與后續(xù)變形監(jiān)測(cè)之間的關(guān)系.由于后續(xù)的變形監(jiān)測(cè)采用的是常規(guī)的測(cè)量方法,因此,在選擇基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí),應(yīng)保證每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)至少應(yīng)和一個(gè)其它的基準(zhǔn)點(diǎn)保持通視.  2觀測(cè)方法及監(jiān)測(cè)標(biāo)志的設(shè)計(jì)在城市建筑變形測(cè)量中.由于監(jiān)測(cè)的范圍較小,基準(zhǔn)點(diǎn)與監(jiān)測(cè)點(diǎn)的距離一般較近,為了減小儀器對(duì)中誤差對(duì)坐標(biāo)測(cè)量的影響,通常采用具有強(qiáng)制對(duì)中裝置的觀測(cè)墩和觀測(cè)標(biāo)志.觀測(cè)墩可按工程測(cè)量規(guī)范中給出的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì),但其高度不宜超過1.25 m,觀測(cè)標(biāo)志可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件設(shè)計(jì)成帶基座和不帶基座的強(qiáng)制歸心標(biāo)志.圖3(

8、a)是增步橋所采用的觀測(cè)標(biāo)志,該標(biāo)志同時(shí)作為沉降測(cè)量標(biāo)志,用8 mm厚的板鋼加工而成,采用銅心標(biāo)心,通過膨脹鑼釘進(jìn)行固定,觀測(cè)時(shí)只要在標(biāo)心上將基座連同反光鏡覘牌一起旋緊并整平就可以了,對(duì)于要進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量而且便于基座整平的位置可采用這種標(biāo)志。中山市二橋采用的觀測(cè)標(biāo)志,該標(biāo)志較小,用5 mm厚的角鋼加工而成,觀測(cè)時(shí)不需要基座,只要將反光鏡覘牌直接插入標(biāo)志桿即可,但在安裝這種標(biāo)志時(shí),必須使標(biāo)志桿處于鉛垂位置,這種標(biāo)志主要適用于不便于進(jìn)行基座整平的位置。  3監(jiān)測(cè)方法的選擇變形點(diǎn)的監(jiān)測(cè)方法可采用角度交會(huì)法、極坐標(biāo)法等多種測(cè)量方式.目前用于變形監(jiān)測(cè)的儀器,測(cè)角精度一般不低于2,測(cè)距精度一般不低

9、于5 mm,當(dāng)基準(zhǔn)點(diǎn)與監(jiān)測(cè)點(diǎn)的距離較近時(shí)(例如200 m以內(nèi)),采用角度交會(huì)法的測(cè)量精度一般優(yōu)于極坐標(biāo)法.但角度交會(huì)法要求監(jiān)測(cè)點(diǎn)必須與多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)保持通視,并對(duì)交會(huì)角的大小有一定的要求,在有的情況下并不具備這種條件.而極坐標(biāo)法具有靈活方便的特點(diǎn),而且目前測(cè)距儀的精度也完全能滿足二等以下變形測(cè)量的精度要求.因此,在采用GPS技術(shù)+全站儀+精密水準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)模式時(shí),用極坐標(biāo)法對(duì)變形點(diǎn)進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)比用角度交會(huì)法更為合適,特別是在施工變形測(cè)量中,由于監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的通視條件隨著施工的進(jìn)展經(jīng)常發(fā)生變化,原來保持通視的監(jiān)測(cè)點(diǎn)可能在監(jiān)測(cè)時(shí)突然變成了不通視(例如被手腳架或施工機(jī)械遮擋),這時(shí)一般通過設(shè)置臨時(shí)工作基點(diǎn)來對(duì)監(jiān)

10、測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè),而采用極坐標(biāo)法監(jiān)測(cè)時(shí),臨時(shí)工作基點(diǎn)的設(shè)置往往比較方便.  4臨時(shí)工作基點(diǎn)的設(shè)置方法臨時(shí)工作基點(diǎn)一般選擇在離監(jiān)測(cè)點(diǎn)較近的位置,并要求其設(shè)置方法必須十分經(jīng)濟(jì)、靈活、方便,而且?guī)в袕?qiáng)制歸心裝置.按極坐標(biāo)監(jiān)測(cè)時(shí),采用三聯(lián)腳架法可以靈活、方便地設(shè)置臨時(shí)工作基點(diǎn).例如,在增步橋的變形監(jiān)測(cè)中共完成28期平面位移監(jiān)測(cè),從第10期起,負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)5、6、7、8號(hào)測(cè)點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)G3、G4,先后被施工機(jī)械和手腳架遮擋,這些監(jiān)測(cè)點(diǎn)都是通過三聯(lián)腳架法進(jìn)行監(jiān)測(cè)的.具體的做法是:先在5、6、7、8號(hào)測(cè)點(diǎn)附近找到一點(diǎn)T(如圖1所示)作為臨時(shí)工作基點(diǎn)并安置全站儀,該點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)G2(G3、G4被手腳架完全隔離,

11、無法通視)以及要求觀測(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)保持通視,并以G2作為后視方向在T點(diǎn)觀測(cè)完5、6、7、8號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)后,全站儀的腳架和基座保持不動(dòng),卸掉全站儀,將棱鏡插入全站儀的基座,然后在G2安置儀器測(cè)量T點(diǎn)的坐標(biāo).由于整個(gè)觀測(cè)過程的時(shí)間不長,可以忽略T點(diǎn)本身的變形影響,而安置在T點(diǎn)的腳架和基座一直保持不動(dòng),基本消除了儀器在T點(diǎn)的對(duì)中誤差,從而大大降低了由于設(shè)置臨時(shí)工作基點(diǎn)給監(jiān)測(cè)點(diǎn)帶來的影響,而且T點(diǎn)離監(jiān)測(cè)點(diǎn)很近,減少了施工與監(jiān)測(cè)之間的相互干擾,提高了測(cè)量的效率.實(shí)測(cè)中,為了使觀測(cè)結(jié)果與以前的觀測(cè)結(jié)果具有可比性,在測(cè)量T點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí),水平角和距離均增加了一倍的測(cè)回?cái)?shù),以期提高T點(diǎn)及監(jiān)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量精度.  5

12、結(jié)束語根據(jù)城市建筑施工變形監(jiān)測(cè)的特點(diǎn),對(duì)于監(jiān)測(cè)精度不高于二等精度要求的變形測(cè)量,采用GPS技術(shù)+全站儀+精密水準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)模式,不僅可以解決基準(zhǔn)點(diǎn)之間的通視問題,而且可以縮短基準(zhǔn)網(wǎng)的建立時(shí)間,降低監(jiān)測(cè)成本.但采用這種監(jiān)測(cè)方法時(shí),應(yīng)保證每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)至少有一個(gè)與其它的基準(zhǔn)點(diǎn)保持通視,并應(yīng)注意不同測(cè)量儀器之間可能存在測(cè)距尺度比不一致的問題.采用極坐標(biāo)法進(jìn)行施工變形監(jiān)測(cè)時(shí),通過三聯(lián)腳架法建立臨時(shí)工作基點(diǎn),不僅簡單方便,而且基本消除了對(duì)中誤差對(duì)測(cè)角和測(cè)邊的影響.  參考文獻(xiàn):1郭宗河.圓形構(gòu)筑物的傾斜觀測(cè)J.測(cè)繪通報(bào),1999(11):22-23.GUO Zong_he. Inclination observation of cylindrical structuresJ.Bulletin ofSurveyingandMapping, 1999(11):22