中建二局第三建筑工程有限公司 北京 100070
摘要：高层建筑物从基础到竣工验收及使用整个过程中，由于受荷载不断增加等因素的影响，往往产生不同形式的形变。沉降监测是各种变形观测当中最常见的一种监测方法，如何快速准确地获得监测对象的沉降信息，以便对监测对象进行及时的数据分析和准确的预报，是广大测量工作者关注的焦点。论文就电子水准仪的基本原理及其在高层建筑沉降监测中的应用进行介绍和分析。
关键词：电子水准仪；高层建筑物；沉降监测
前言
目前，我国随着城市建设的发展，使得本来有限的土地资源变得更加的紧张，为了获取更多的居住空间，缓解日益严重的用地紧张的状况，人们开始选择建设高层建筑物，高大建筑物越来越普遍。高层建筑基坑开挖后，由于土体结构发生变化，会有一个内力重分布的过程，基底及基坑周围土体变形产生回弹，随着基础施工不断加大，地基变形增加，加上地下水位的影响，整个建筑物在垂直方向都会产生位移，即垂直变形。由此可见，沉降监测在高层建筑物变形观测中更是必不可少的一项内容，是衡量该建筑稳定性的重要依据。沉降检测通常采用精密水准的方法来实现，该方法具有精度高、数据可靠、观测方法简便、直观等优点。但工作量大。而采用先进的电子水准仪进行施测，使得沉降监测显得简便多了，也大大提高了沉降观测的精度和效益。
1沉降监测及意义
高层建筑沉降的原因及危害：高层建筑具有高度高、质量大和基础埋置深度深等主要特点，因此对基础的稳定性、地基承载能力有十分严格的要求，对地基变形量和由于地基不均匀变形造成建筑物整体倾斜有十分严格的限制。通过对高层建筑沉降的研究，高层建筑发生沉降的原因是复杂的，既有外部的诱发条件，也有其内在的因素，可能是一种原因，也可能是由许多问题共同促成的。
改革开放后，我国的建筑业迅速崛起，城市化建设取得了令人瞩目的成就，但也产生了一批问题工程，在这些问题中，有相当部分是由于沉降和不均匀沉降造成的。
高层及超高层建筑物使用越来越多，但由于建筑往往荷载较大，对高层建筑本身即内部基础和设备的相对位置有很高的精度要求，也为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数。高层建筑物沉降监测有着重大的意义。
2电子水准仪的测量原理
电子水准仪是在自动安平水准仪的基础上发展起来的。它采用条码标尺，各厂家标尺编码的条码图案不相同，不能互换使用，目前采用的自动电子读数方法有以下三种：
（1）相关法；（2）几何法（3）相位法：
这三种方法其测量原理各自不同，说明这些产品都具有各自的特征和独立的测量体系。这些仪器尽管其测量原理不同，但它们的主要性能指标却基本一致。三种测量原理各有奥妙，三类仪器都经受了各种检验和实际测量的考验，能胜任精密水准测量作业。
3电子水准仪的性能及特点
电子水准仪是以自动安平水准仪为基础，在望远镜光路中增加了分光镜和探测器，并采用条码标尺和图象处理电子系统二构成的光机电测一体化的高科技产品。采用普通标尺时，又可像一般自动安平水准仪一样使用。它与传统光学水准仪相比有以下优点：
（1）读数客观。（2）精度高。（3）速度快。（4）效率高。（5）操作简单。
4电子水准仪在高层建筑物的沉降监测
4.1 基准点的设置：沉降观测是根据基准点进行的，因此要求基准点的位置在整个变形观测期间稳定不变。为保证基准点高程的正确性和便于相互检核，布设基准点数目应不少于三个并构成基准网。埋设地点应保证有足够的稳定性，设置在受压、受震范围以外，离开铁路、公路和地下管道至少5m，冰冻地区埋设深度要低于冰冻线0.5m。为了观测方便及提高观测精度，基准点距观测点不要太远，一般应在100m范围以内；否则，还应布设工作基点。基准点在开工前埋设并精确测出高程。
根据工程的实际需要与条件水准基点可以采用下列几种标志。
1.普通混凝土标。适用于规模较小监测周期较短的工程；
2.地面岩石标。适用于地面土层覆盖很浅的地方；
3.浅埋钢管标。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆适用于覆盖层较厚但土质较好的地区，采用钻孔穿过土层达到一定深度时，埋设钢管标志。
4.井式混凝土标。适用于地面土层较厚的地方，为防止雨水灌溉进井内，井台应高出地面0.2m。
5.深埋双金属标。适用于常年温差较大的地方，通过钻孔在基岩上深埋两根膨胀系数不同的金属，如一根为钢管，另一根为铝管，因为两管所受地温影响相同，因此通过测定两根金属管高程差的变化值，可求出温度改正值，从而消除由于温度影响所造成的误差。
4.2 沉降观测点的设置
沉降观测点是固定在待观测对象上的测量标志，应牢固地与待观测对象结一合在一起，便于观测，并尽量保证在整个沉降观测期间不受损坏。观测点的数量和位置，应能全面反映待观测对象的沉降情况，尽量布置在沉降变化可能显着的地方。对于民用建筑物，一般在基础形式改变处、新旧建筑物基础连接处，基础深度改变处、伸缩缝两侧、地质条件改变处、建筑物荷载变化部位、平面形状改变处、建筑物四角或沿外墙每10-15m处、具有代表性的支柱和基础上，均应设置观测点。当建筑物宽大于15m时，还应在房屋内部纵轴线上和楼梯间布置观测点。总之，观测点应设在能表示出沉降特征的点。
监测点标志应根据工程施工进展情况及时埋设，常用的监测点标志有：
1.盒式标志。一般用铆钉或钢筋制作，适用在设备基础上埋设。
2.窨井式标志。一般用钢筋制作适用在建筑物内部埋设。
3.螺栓式标志。标志为螺旋结构，平时旋进螺盖以保护标志，观测时将螺盖旋出，将带有螺纹的标志旋进，适用在墙体上埋设。
在施工期间，经常会遇到沉降观测点被毁，为此一方面以适当地加密沉降观测点，对重要的位置如建筑物的四角可布置双点。另一方面观测人员应经常注意观测点变动情况，如有损坏及时设置新的观测点。
5.建筑物监测的周期及频率
（1）建筑物施工阶段的观测，应随施工进度及时进行。高层建筑物可在基础垫层或基础底部完成后开始观测。关于沉降观测频率，《建筑变形测量规程（JGJ/T8-97）》已有规定规程规定“民用建筑可每加高1-5层观测一次”，并特别强调了“观测次数与间隔时间应视地基与加荷情况而定”。工程竣工初期的观测频率要稍大些，开始可隔1-2个月，使用后第一年观测3-4次，使用后第二年观测2-3次，使用后第三年观测1次，直至稳定为止。
（3）施工中若发现数据有异常，等基础附近地面增加荷载，暴风雨后积水，或周围挖方时，及时观测。
6工程监测数据成果分析及判定
本次采用平差软件：超级平差易2005进行严密平差，观测平差结果及精度。观测精度都符合有关技术要求。观测成果也符合有关规定要求，观测成果真实可靠。
在《建筑变形测量规程（JGJ8-2007）》第5.5.5条4有规定：沉降是否己进入稳定阶段，可从沉降量与时间关系曲线来判定。当最后100d的沉降速率小于0.01-0.04mm/d时可以认为已进入稳定阶段。以最后的观测结果分析，该建筑的各观测点沉降量都小于沉降稳定限制4.0mm/百日，沉降量基本稳定，所以可认为该建筑物已进入稳定状态。
结语
实践证明，对高层建筑物进行全面的、系统的、长期的沉降观测，掌握高层建筑物的沉降规律，发现数据异常，及时分析原因。并采取工程补救措施，对于确保高层建筑物在施工期间和投入运营后的安全，具有非常重大的意义。
参考文献
[1]侯建国 王腾军. 变形监测理论与应用.测绘出版社，2008
[2]康红星 高志超. 电子水准仪在沉降观测中的应用[J].工程设计与建设，2004
[3]刘旭春. 高精度数字水准仪在沉降监测中的应用[J].测绘通报，2006
[4]张福利. DiNi12电子水准仪在沉降观测中的应用[j].山西建筑，2008
[5]孔滨. Leica电子水准仪在地面沉降观测中的应用体会[j].今日科苑，2009
[6]岳建平，田林亚. 变形监测技术与应用.国防工业出版社，2007
[7]林章盘等. 工程建筑物沉降监测与分析.闽西职业技术学院学报，2006（12）
论文作者:李刚
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第13期
论文发表时间:2018/9/30
标签：水准仪论文; 建筑物论文; 高层论文; 基准点论文; 测量论文; 基础论文; 标志论文; 《建筑学研究前沿》2018年第13期论文;