【摘 要】建筑工程地形圖測(cè)繪、地質(zhì)勘測(cè)、工程施工、竣工驗(yàn)收以及建筑變形監(jiān)測(cè)過(guò)程中，水準(zhǔn)測(cè)量都是十分重要的工作之一，探討水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用研究，對(duì)提高建筑工程勘測(cè)施工質(zhì)量，提升建筑整體質(zhì)量水平，保證工程建設(shè)工期和投資效率都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
【關(guān)鍵詞】水準(zhǔn)測(cè)量；建筑工程；應(yīng)用
0.引言
建筑工程地形圖測(cè)繪、地質(zhì)勘測(cè)、工程施工、竣工驗(yàn)收以及建筑變形監(jiān)測(cè)過(guò)程中，水準(zhǔn)測(cè)量都是十分重要的工作之一，探討水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用研究，對(duì)提高建筑工程勘測(cè)施工質(zhì)量，提升建筑整體質(zhì)量水平，保證工程建設(shè)工期和投資效率都具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1.水準(zhǔn)測(cè)量基本原理及精度影響因素分析
傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測(cè)量使用的儀器是水準(zhǔn)儀，隨著近幾十年來(lái)的技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步，水準(zhǔn)儀已逐步從傳統(tǒng)的機(jī)械式發(fā)展到現(xiàn)在的自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀、電子水準(zhǔn)儀、數(shù)字水準(zhǔn)儀等，測(cè)量的速度和效率也有很大幅度的提升，同時(shí)，隨著GPS高程測(cè)量擬合算法不斷改進(jìn)以及儀器本身測(cè)量精度的提升，GPS水準(zhǔn)測(cè)量在工程中應(yīng)用也越來(lái)越普遍。
1.1水準(zhǔn)儀高程測(cè)量原理
水準(zhǔn)測(cè)量是利用一條水平視線，并借助水準(zhǔn)尺，來(lái)測(cè)定地面兩點(diǎn)間的高差，這樣就可由已知點(diǎn)的高程推算出未知點(diǎn)的高程。高程測(cè)量是測(cè)量三項(xiàng)基本工作之一。根據(jù)使用儀器和施測(cè)方法的不同，高程測(cè)量可分為水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量和氣壓高程測(cè)量。用水準(zhǔn)儀測(cè)量高程，是高程測(cè)量中最常用、最精密的方法。測(cè)定待測(cè)點(diǎn)高程的方法有高差法和儀高法兩種。水準(zhǔn)測(cè)量所用的儀器有：水準(zhǔn)儀，水準(zhǔn)尺和尺墊三種。水準(zhǔn)測(cè)量誤差包括：儀器誤差、水準(zhǔn)尺誤差、水準(zhǔn)管氣泡居中誤差、讀數(shù)誤差、視差影響、水準(zhǔn)尺傾斜誤差、儀器和尺墊下沉、地球曲率和大氣折光的影響、溫度的影響等。
1.2 GPS高程測(cè)量技術(shù)
當(dāng)大面積、環(huán)境條件惡劣且水準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)較少時(shí)，對(duì)精度要求不高的水準(zhǔn)測(cè)量，可采用GPS 高程測(cè)量技術(shù)。GPS高程測(cè)量技術(shù)是將 GPS 測(cè)量獲得的各 GPS 點(diǎn)的大地高數(shù)據(jù)與高程異常資料或重力測(cè)量資料等結(jié)合起來(lái)，采用高程擬合算法和平差算法，共同確定待測(cè)點(diǎn)的正常高。目前工程建設(shè)中常用 GPS 水準(zhǔn)高程方法，其原理是: 首先在待測(cè)區(qū)內(nèi)選擇一定數(shù)量的GPS控制點(diǎn)，控制點(diǎn)的正常高通過(guò)水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)的方式獲取，精度可根據(jù)測(cè)量要求確定，通過(guò)相關(guān)算法對(duì)控制點(diǎn)的正常高于大地高之間的高程異常值進(jìn)行計(jì)算，然后利用控制點(diǎn)的高程異常采用平面擬合法、曲面擬合法、多面函數(shù)擬合法等方法，推求待測(cè)GPS 點(diǎn)的高程異常值，最后再利用大地高、高程異常與正常高之間愛的關(guān)系即可以確定所有 GPS 點(diǎn)的正常高。實(shí)踐表明，GPS 水準(zhǔn)高程和常規(guī)方法比較，至少可以節(jié)約三分之二的水準(zhǔn)工作量，大大提高了工程水準(zhǔn)作業(yè)的效率。
2.水準(zhǔn)測(cè)量在建筑工程施工中的應(yīng)用研究
建筑工程勘測(cè)設(shè)計(jì)與施工所進(jìn)行的水準(zhǔn)測(cè)量。一般分為：(1)建立高程控制網(wǎng)，供建筑工程勘測(cè)設(shè)計(jì)和施工用；(2)線路水準(zhǔn)測(cè)量，測(cè)定沿某一線路的地面高低起伏，供縱斷面設(shè)計(jì)和施工用；(3)面水準(zhǔn)測(cè)量，測(cè)定某一定面積內(nèi)的地面高低起伏，供土方工程的設(shè)計(jì)和施工用。其測(cè)量的精度按工程的要求來(lái)決定，一般相當(dāng)于或低于四等水準(zhǔn)測(cè)量。
建筑工程高程控制網(wǎng)的建立前需要根據(jù)工程需要和測(cè)區(qū)實(shí)際，明確水準(zhǔn)網(wǎng)等級(jí)，按照等級(jí)進(jìn)行水準(zhǔn)網(wǎng)設(shè)計(jì)，精度估算和優(yōu)化設(shè)計(jì)。同時(shí)水準(zhǔn)控制網(wǎng)的布設(shè)應(yīng)遵循從高級(jí)到低級(jí)，從整體到局部逐步控制、逐步加密的原則，按照統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，為滿足工程施工的需要，高程控制點(diǎn)必須有足夠的精度和合適的密度。
水準(zhǔn)測(cè)量在建筑工程中的另一個(gè)應(yīng)用就是土石方的計(jì)算，為計(jì)算建筑工程土方開挖的工程量，需要對(duì)待開挖區(qū)域的高程進(jìn)行測(cè)量。首先需要利用經(jīng)緯儀或全站儀對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行放線，將測(cè)區(qū)劃分為等面積的方格網(wǎng)，然后采用水準(zhǔn)儀高程測(cè)量方法，測(cè)量出方格網(wǎng)的四個(gè)角點(diǎn)的高程，采用相應(yīng)的體積擬合和計(jì)算方法，就能夠估算出開挖到某一高程基準(zhǔn)需要開挖或回填的土方量，方格網(wǎng)越密集，測(cè)量的高程點(diǎn)越多，計(jì)算出的土方量就越大。通過(guò)實(shí)際工作發(fā)現(xiàn)，采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行土方量測(cè)量計(jì)算相比全站儀和經(jīng)緯儀土方測(cè)量用時(shí)更多，同時(shí)計(jì)算的精度也相對(duì)較低。
3.水準(zhǔn)測(cè)量在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究
3.1變形監(jiān)測(cè)的意義
建筑工程在施工過(guò)程中以及施工完成后，由于重力作用及外界環(huán)境因素的變化，都會(huì)發(fā)生下沉、位移、傾斜或是產(chǎn)生裂縫、扭轉(zhuǎn)等幾何變形。不同的建筑物，其設(shè)計(jì)允許的變形量存在區(qū)別，如果實(shí)際變形量大于允許的最大變形范圍而未被發(fā)現(xiàn)或采取必要的安全改善措施，就會(huì)對(duì)建筑工程的整體安全造成嚴(yán)重影響，因此，在建筑工程施工過(guò)程中，以及工程竣工驗(yàn)收工程沉降穩(wěn)定前，要采用水準(zhǔn)測(cè)量的方法，對(duì)建筑工程的變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
3.2水準(zhǔn)測(cè)量變形監(jiān)測(cè)方案的設(shè)計(jì)
建筑工程變形觀測(cè)包括基礎(chǔ)沉陷觀測(cè)和建筑物本身變形觀測(cè)。變形監(jiān)測(cè)方案的設(shè)計(jì)包括沉降點(diǎn)的布置以及監(jiān)測(cè)周期的設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。在沉陷觀測(cè)點(diǎn)的布置一般設(shè)計(jì)部門提出監(jiān)測(cè)要求 ，由施工方編制沉降低布置方案并在施工期間進(jìn)行埋設(shè)。沉降點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)足夠多，以保證測(cè)量的結(jié)果能夠放映整個(gè)基礎(chǔ)的沉陷、傾斜與彎曲的變化情況。同時(shí)，沉降點(diǎn)位置的選擇還應(yīng)考慮建筑物的規(guī)模、型式和結(jié)構(gòu)等特征，并結(jié)合建筑工程場(chǎng)地的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等條件。監(jiān)測(cè)建筑物自身變形的觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)與建筑物緊密結(jié)合，在便于觀測(cè)的同時(shí)可保證在整個(gè)變形觀測(cè)期間不受損壞。在監(jiān)測(cè)周期的確定上，建筑工程分竣工前后，竣工前由于載荷增加加快，造成的沉降量較大，因此，相關(guān)規(guī)定要求，建筑每增加一層必須進(jìn)行一次變形監(jiān)測(cè)，以便盡早發(fā)現(xiàn)不均勻沉降，在沉降異常時(shí)及時(shí)調(diào)整施工方案；竣工后的變形監(jiān)測(cè)的周期一般根據(jù)前一次監(jiān)測(cè)的日平均沉降值確定，大于0.3/d的要求每半月觀測(cè)一次，0.1-0.3/d要求每一月觀測(cè)一次，0.05-0.1/d要求每三月觀測(cè)一次，0.02-0.05/d要求每六月觀測(cè)一次；<0.01/d是表明建筑物基本穩(wěn)定，固定周期的變形監(jiān)測(cè)可停止。
3.3變形監(jiān)測(cè)水準(zhǔn)測(cè)量方法
與國(guó)家一、二等精密水準(zhǔn)測(cè)量方法相比 ，建筑工程沉降觀測(cè)的方法有其自身的特點(diǎn)，每一次觀測(cè)都是重新觀測(cè)，不存在因測(cè)量次數(shù)的增多而導(dǎo)致的誤差積累，同時(shí)，建筑工程沉降觀測(cè)不能采用閉合水準(zhǔn)測(cè)量路線，因?yàn)殚]合水準(zhǔn)路線存在閉合差分配，會(huì)導(dǎo)致閉合差強(qiáng)制分配到每一測(cè)段的高差中 ，反而有可能扭曲沉降點(diǎn)的高程值 ，使得在沉降點(diǎn)并未下沉的情況下出現(xiàn)沉降點(diǎn)上升的不合理現(xiàn)象。如果因此若發(fā)現(xiàn)沉降點(diǎn)的高程值異常 ，不要進(jìn)行誤差修正 ，正確的做法應(yīng)該是無(wú)條件返工重測(cè)核實(shí) ，從而分辨出是測(cè)量誤差太大 ，還是確有較大的沉降。
4.結(jié)論
在建筑工程前期勘測(cè)、中期施工以及后期工程變形監(jiān)測(cè)過(guò)程中，水準(zhǔn)測(cè)量的作用和意義重大，對(duì)保證工程建設(shè)質(zhì)量，提高建設(shè)工程運(yùn)行維護(hù)的安全性，保障工程的工期和成本具有十分重要的作用。本文在分析建筑工程傳統(tǒng)水準(zhǔn)測(cè)量和GPS高程測(cè)量基本方法和原理的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析了水準(zhǔn)測(cè)量在建筑工程施工中和變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，其結(jié)果對(duì)指導(dǎo)工程施工和提高工程質(zhì)量具有十分重要的意義。
【參考文獻(xiàn)】
�。郏保萦赧�，熊春寶.建筑工程沉降觀測(cè)方法的研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2007,(10)：42-44.
�。�2］楊國(guó)華，李延興，趙云海，等.GPS 水準(zhǔn)在測(cè)圖中的實(shí)用性試驗(yàn)[J].測(cè)繪工程，1997，5(2):58-63．
�。郏常輾w慶明，郭建鋒，隋立芬，等.高精度局部區(qū)域 GPS 水準(zhǔn)計(jì)算方法的探討[J].測(cè)繪科學(xué)，2001，21(1):20-22.
�。郏矗萃豕忮�，原祖蔭編.建筑工程施工測(cè)量規(guī)程 JGJ01-21-95.北京.中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1996.
