建筑物傾斜觀測方法詳細(xì)分析

高層或高聳建筑物，如電視塔、水塔、煙囪、高層建筑物等，由于基礎(chǔ)不均勻沉降、鄰近其他建筑施工或受風(fēng)力等影響，其垂直軸線會(huì)發(fā)生傾斜。當(dāng)傾斜達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)影響建筑物的安全，因此必須對其進(jìn)行傾斜觀測或不均勻沉降觀測。

建筑主體傾斜觀測應(yīng)測定建筑頂部觀測點(diǎn)相對于底部固定點(diǎn)或上層相對于下層觀測點(diǎn)的傾斜度、傾斜方向及傾斜速率。對剛性建筑的整體傾斜，可通過測量頂面或基礎(chǔ)的差異沉降來間接確定。建筑物的傾斜監(jiān)測有直接法和間接法兩類方法。

1.建筑物主體傾斜觀測網(wǎng)布設(shè)方法

(1)建筑物主體傾斜觀測點(diǎn)和測站點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)符合下列要求：

①當(dāng)從建筑外部觀測時(shí)，測站點(diǎn)的點(diǎn)位應(yīng)選在與傾斜方向成正交的方向線上距照準(zhǔn)目標(biāo)1.5-2.0倍目標(biāo)高度的固定位置，當(dāng)利用建筑內(nèi)部豎向通道觀測時(shí)，可將通道底部中心點(diǎn)作為測站點(diǎn)。

②對于整體傾斜，觀測點(diǎn)及底部固定點(diǎn)應(yīng)沿著對應(yīng)測站點(diǎn)的建筑主體豎直線，在頂部和底部上下對應(yīng)布設(shè)；對于分層傾斜，應(yīng)按分層部位上下對應(yīng)布設(shè)。

③按前方交會(huì)法布設(shè)的測站點(diǎn)，基線端點(diǎn)的選設(shè)應(yīng)顧及測距或長度丈量的要求。按方向線水平角法布設(shè)的測站點(diǎn)，應(yīng)設(shè)置好定向點(diǎn)。

(2)主體傾斜觀測點(diǎn)位的標(biāo)志設(shè)置應(yīng)符合下列要求：

①建筑頂部和墻體上的觀測點(diǎn)標(biāo)志可采用埋人式照準(zhǔn)標(biāo)志，有特殊要求時(shí)應(yīng)專門設(shè)計(jì)；

②不便埋設(shè)標(biāo)志的塔形、圓形建筑以及豎直構(gòu)件可以照準(zhǔn)視線所切同高邊緣確定的位置或用高度角控制的位置作為觀測點(diǎn)位；

③位于地面的測站點(diǎn)和定向點(diǎn)，可根據(jù)不同的觀測要求，使用帶有強(qiáng)制對中裝置的觀測墩或混凝土標(biāo)石；

④對于一次性傾斜觀測項(xiàng)目，觀測點(diǎn)標(biāo)志可采用標(biāo)記形式或直接利用符合位置與照準(zhǔn)要求的建筑特征部位，測站點(diǎn)可采用小標(biāo)石或臨時(shí)性標(biāo)志。

2.建筑物主體傾斜觀測的周期及頻率

建筑物主體傾斜觀測的周期可視傾斜速度每1-3個(gè)月觀測一次。當(dāng)遇基礎(chǔ)附近因大量堆載或卸載、場地降雨長期積水等而導(dǎo)致傾斜速度加快時(shí)，應(yīng)及時(shí)增加觀測次數(shù)。施工期間的觀測周期，可根據(jù)要求按照前述建筑物沉降觀測周期的規(guī)定確定。傾斜觀測應(yīng)避開強(qiáng)曰照和風(fēng)荷載影響大的時(shí)間段。

3.直接法測定建筑物的傾斜

當(dāng)從建筑或構(gòu)件的外部觀測主體傾斜時(shí)，宜選用下列幾種方法：

(1)經(jīng)緯儀投點(diǎn)法。如圖6.1所示，欲觀測某高層建筑的傾斜度，可事先在建筑物基礎(chǔ)底部的橫梁上布設(shè)一觀測標(biāo)志，要求該標(biāo)志有明顯的豎向照準(zhǔn)標(biāo)志線，再使用精密測角儀器(經(jīng)緯儀或全站儀）向上投測豎向軸線，在建筑物的頂部癀梁上再設(shè)置一個(gè)觀測標(biāo)志，如圖6.2所示。也可在同一垂直軸線上布設(shè)若干多個(gè)標(biāo)志，如圖6.1中所示的A、B、C。

如果建筑物發(fā)生傾斜，AC將由垂直線變?yōu)閮A斜線。觀測時(shí)，經(jīng)緯儀距離建筑物的位置應(yīng)大于建筑物的高度。每次傾斜觀測時(shí)，在觀測點(diǎn)上安置精密測角儀器，先精確照準(zhǔn)建筑物底部觀測標(biāo)志中心再上調(diào)望遠(yuǎn)鏡，依次觀測標(biāo)志S和C，用十字絲豎絲在各個(gè)觀測標(biāo)志上讀出偏離值，如C點(diǎn)偏離值為e，即可求出該位置的傾斜角S,即

S=arctan（e/h）

式中，h為兩觀測點(diǎn)的垂直距離；e為偏移值。

在每測站安置經(jīng)緯儀投影時(shí)，應(yīng)按正倒鏡法測出每對上下觀測點(diǎn)標(biāo)志間的水平位移分量，再按矢量相加法求得水平位移值(傾斜量）和位移方向（傾斜方向）。

(2)測水平角法。如圖6.3所示，對塔形、圓形建筑或構(gòu)件，可采用測水平角的方法。P1和P2分別為其頂部和底部中心，A和B為地面觀測墩，兩者與煙囪中心的連線相互垂直。在測站/I上測得建筑物的底部和頂部兩側(cè)邊緣線與基準(zhǔn)線AB之間的夾角分別為∠1、∠4、∠2、∠3,在測站B上得∠5、∠8、∠6、∠7。計(jì)算出（∠2+∠3)/2和(∠1+∠4)/2,它們分別表示煙囪上部中心和底部基礎(chǔ)中心的方向，已知測站4至煙囪中心的距離，即可計(jì)算出煙囪上部中心相對于底部基礎(chǔ)中心的位移。同樣，計(jì)算出(∠6+∠7)/2和（∠5+∠8)/2,計(jì)算出測站B上測出的煙囪上部中心相對于底部基礎(chǔ)中心的位移a2。將a1和a2相加，即可得到煙囪上部中心相對于基礎(chǔ)底部中心的相對位移值,如圖6.4所示。

每測站的觀測應(yīng)以定向點(diǎn)作為零方向，測出各觀測點(diǎn)的方向值和至底部中心的距離,計(jì)算頂部中心相對底部中心的水平位移分量。對矩形建筑，可在每測站直接觀測頂部觀測點(diǎn)與底部觀測點(diǎn)之間的夾角或上層觀測點(diǎn)與下層觀測點(diǎn)之間的夾角，以所測角值與距離值計(jì)算整體的或分層的水平位移分量和位移方向。

(3)前方交會(huì)法。當(dāng)測定偏距e的精度要求較高時(shí)，可以采用角度前方交會(huì)法。如圖

6.5所示，首先在圓形建筑物周圍標(biāo)定A、B、C：三點(diǎn)，觀測其轉(zhuǎn)角和邊長，則可求得其坐標(biāo)；然后分別設(shè)站于A、B、C三點(diǎn)，觀測圓形建筑物頂部兩側(cè)切線與基線的夾角，并取其平均值；以同樣的方法觀測圓形建筑物底部；按角度前方交會(huì)定點(diǎn)的原理，即可求得圓形建筑物頂部圓心O'和底部圓心O的坐標(biāo)。先用角度前方交會(huì)公式計(jì)算出O'點(diǎn)和O點(diǎn)的坐標(biāo)，再用式(6.2)計(jì)算出偏移距e,再用式(6.1)即可求出建筑物的傾斜值。

e=√(xO'-xO)²+(yO'-yO)² (6.2)

所選基線應(yīng)與觀測點(diǎn)組成最佳構(gòu)形，交會(huì)角宜為60-120°。水平位移計(jì)算可采用直接由兩周期觀測方向值之差解算坐標(biāo)變化量的方向差交會(huì)法，也可采用按每周期計(jì)算觀測點(diǎn)坐標(biāo)值，再以坐標(biāo)差計(jì)算水平位移的方法。

當(dāng)利用建筑或構(gòu)件的頂部與底部之間的豎向通視條件進(jìn)行主體傾斜觀測時(shí)，宜選用下列觀測方法：

①激光鉛錘儀法。在頂部適當(dāng)位置安置接收靶，在其垂線下的地面或地板上安置激光鉛直儀或激光經(jīng)緯儀，按一定周期觀測，在接收靶上直接讀取或量出頂部的水平位移量和位移方向。作業(yè)中，儀器應(yīng)嚴(yán)格對中整平，應(yīng)旋轉(zhuǎn)180°觀測兩次取其中數(shù)。對超高層建筑，當(dāng)儀器設(shè)在樓體內(nèi)部時(shí)，應(yīng)考慮大氣湍流影響。

②激光位移計(jì)自動(dòng)記錄法。位移計(jì)宜安置在建筑底層或地下室地板上，接收裝置可設(shè)在頂層或需要觀測的樓層，激光通道可利用未使用的電梯井或樓梯間隔，測試室宜選在靠近頂部的樓層內(nèi)。當(dāng)位移計(jì)發(fā)射激光時(shí)，從測試室的光線示波器上可直接獲取位移圖像及有關(guān)參數(shù)，并自動(dòng)記錄成果。

③正、倒垂線法。垂線宜選用直徑為0.6的不銹鋼絲或銦瓦絲，并采用無縫鋼管保護(hù)。采用正垂線法時(shí)，垂線上端可錨固在通道頂部或所需高度處設(shè)置的支點(diǎn)上。采用倒垂線法時(shí)，垂線下端可固定在錨塊上，上端設(shè)浮筒。用來穩(wěn)定重錘、浮子的油箱中應(yīng)裝有阻尼液。觀測時(shí)，由觀測墩上安置的坐標(biāo)儀、光學(xué)垂線儀、電感式垂線儀等量測設(shè)備，按一定周期測出各測點(diǎn)的水平位移量。

④吊垂球法。吊垂球法是在建筑物頂部或需要的高度處觀測點(diǎn)位置上，直接懸掛或者支出一點(diǎn)懸掛適當(dāng)重量的垂球，在垂線下的底部固定讀數(shù)設(shè)備（如毫米格網(wǎng)讀數(shù)板），直接讀取或量出上部觀測點(diǎn)相對底部觀測點(diǎn)的水平位移量和位移方向。吊垂球法的優(yōu)點(diǎn)是量測方法簡單,讀數(shù)直觀，但缺點(diǎn)是受風(fēng)速影響大，一般超過l0m的高層建筑不適合使用。