几何水准测量法及工程变形监测要求

2023-08-20 理论教育版权反馈

【摘要】：表3.1 一、二等水准测量测站视线要求规定测站观测限差要求见表3.2。表3.4 水准测量的仪器型号和标尺类型注: “√”表示允许使用，“×”表示不允许使用。

3.3.1 用水准测量方法进行沉降监测的基本规定

1. 国家水准测量规范要求

《国家一、二等水准测量规范》(GB/T12897—2006)中规定，一等和二等水准测量属于精密水准测量，对精密水准测量的各项技术要求有如下规定:

(1)测站视线长度、前后视距差、视线高度、数字水准仪重复读数次数要求见表3.1。

表3.1 一、二等水准测量测站视线要求规定

(2)测站观测限差要求见表3.2。

表3.2 一、二等水准测量测站限差要求规定

注: 1. 使用双摆位自动安平水准仪观测时，不计算基辅分划读数差;

2. 对于数字水准仪，同一标尺两次读数差不设限差，两次读数所测高差之差执行基辅分划所测高差之差;

3. 测站观测限差超限，在本站发现可立即重测，若迁站后才检查发现，则应从水准点或间歇点开始重新观测。

(3)往返测高差不符值、环闭合差和检测高差之差的限差要求见表3.3。

表3.3 一、二等水准测量路线不符值限差规定

注: K为测段、区段或路线长度(km)，当测段长度小于0.1km时，按0.1km计算;

L为附和路线长度(km);

F为环线长度(km);

R为检测测段长度(km)。

2. 建筑变形测量规范的要求

《建筑变形测量规范》(JGJ8—2007)中将建筑变形测量的级别分为特级、一级、二级、三级共四个等级，其中，对沉降观测的要求，应符合下列规定:

(1)各等级水准测量使用的仪器型号和标尺类型应符合表3.4的规定。

表3.4 水准测量的仪器型号和标尺类型

注: “√”表示允许使用，“×”表示不允许使用。

(2)一、二、三级水准测量的观测方式应符合表3.5的规定。

表3.5 一、二、三级水准测量观测方式

(3)特级水准观测的观测次数可根据所选精度和使用的仪器类型，按下式估算并作调整后确定:

r=(m0/mh)2　(3.6)

式中，m0为测站高差中误差; mh为水准仪单程观测每测站高差中误差估值。对DS05和DSZ05型仪器，m0可按下式计算:

m0=0.025+0.029×S　(3.7)

式中，S为视线最长长度(m)。对按公式(3.6)估算的结果，应按下列规定执行:

①当1＜r≤2时，应采用往返观测或单程双测站观测;

②当2＜r＜4时，应采用两次往返观测或正反向各按单程双测站观测;

③当r≤1时，对高程控制网的首次观测、复测、各周期观测中的工作基点稳定性检测及首次沉降观测，应进行往返测或单程双测站观测。从第二次沉降观测开始，可进行单程观测。

(3)水准观测的视线长度、前后视距差和视线高度应符合表3.6的规定。

表3.6 水准观测的视线长度、前后视距差和视线高度(m)

注: 1. 视线高度为下丝读数;

2. 当采用数字水准仪观测时，最短视线长度不宜小于3m，最低水平视线高度不宜低于0.55m。

(2)水准观测的限差应符合表3.7的规定。

表3.7 水准观测的限差(mm)

注: 1. 当采用数字水准仪观测时，对同一尺面的两次读数关不设限差，两次读数所测高差之差的限差执行基辅分划所测高差之差的限差;

2． n为测站数。

3.3.2 水准仪及水准尺的要求

使用的水准仪、水准标尺在项目开始前和结束后应进行检验，项目进行中也应定期检验。当观测成果出现异常，经分析与仪器有关时，应及时对仪器进行检验与校正。检验和校正应按现行国家标准《国家一、二等水准测量规范》(GB/T12897—2006)的规定执行。检验后应符合下列要求:

(1)对用于特级水准观测的仪器，i角不得大于10″; 对用于一、二级水准观测的仪器，i角不得大于15″; 对用于三级水准观测的仪器，i角不得大于20″。补偿式自动安平水准仪的补偿误差绝对值不得大于0.2″。

(2)水准标尺分划线的分米分划线误差和米分划间隔真长与名义长度之差，对线条式铟瓦合金标尺不应大于0.1mm，对区格式木质标尺不应大于0.5mm。

3.3.3 水准观测作业的要求

(1)应在标尺分划线成像清晰和稳定的条件下进行观测。不得在日出后或日落前约半小时、太阳中天前后、风力大于四级、气温突变时以及标尺分划线的成像跳动而难以照准时进行观测。阴天可全天观测。

(2)观测前半小时，应将仪器置于露天阴影下，使仪器与外界气温趋于一致。设站时，应用测伞遮蔽阳光。迁站时，应罩以仪器罩。使用数字水准仪前，还应进行预热。

(3)使用数字水准仪时，应避免望远镜直接对着太阳，并避免视线被遮挡。仪器应在其生产厂家规定的温度范围内工作。振动源造成的振动消失后，才能启动测量键。当地面振动较大时，应随时增加重复测量次数。

(4)每测段往测与返测的测站数均应为偶数，否则，应加入标尺零点差改正。由往测转向返测时，两标尺应互换位置，并应重新整置仪器。在同一测站上观测时，不得两次调焦。转动仪器的倾斜螺旋和测微鼓时，其最后旋转方向均应为旋进;

(5)在连续各测站上安置水准仪时，应使其中两只脚螺旋与水准路线方向一致，而第三只脚螺旋轮换置于路线方向的左侧与右侧。

(6)每一测段的水准路线上，应进行往测和返测，一个测段的水准路线的往测和返测应尽可能在不同的气象条件下进行(如上午或下午)。

(7)对各周期观测过程中发现的相邻观测点高差变动迹象、地质地貌异常、附近建筑基础和墙体裂缝等情况，应做好记录，并画草图。

3.3.4 二等精密水准测量的实施

二等水准测量按往返测进行，往测奇数站的观测程序为“后前前后”，偶数站的观测程序为“前后后前”; 返测的观测程序与往测相反，即奇数测站采用“前后后前”，而偶数测站采用“后前前后”的观测程序。

所谓“后前前后”，即为:

(1)照准，并读取后视水准标尺的基本分划;

(2)照准，并读取前视水准标尺的基本分划;

(3)照准，并读取前视水准标尺的辅助分划;

(4)照准，并读取后视水准标尺的辅助分划。

而所谓“后前前后”，即为:

(1)照准，并读取前视水准标尺的基本分划;

(2)照准，并读取后视水准标尺的基本分划;

(3)照准，并读取后视水准标尺的辅助分划;

(4)照准，并读取前视水准标尺的辅助分划。

1. 光学精密水准仪二等精密水准测量外业观测方法

下面以“后前前后”为例，说明用光学精密水准仪二等水准测量每一站的操作步骤。

(1)整平仪器。要求望远镜转至任何方向时，符合水准气泡两端影像分离不超过1cm，对于自动安平水准仪，要求圆气泡位于指标圆环中央。

(2)照准后视水准标尺，旋转倾斜螺旋，使符合水准气泡近于符合，随后用上、下视距丝照准基本分划进行视距读数，读至毫米即可。然后使符合水准器两端影像精密符合，转动测微器，使楔形平分丝精确夹准基本分划，并读取基本分划和测微器读数，尺面上读取三位数(m、dm、cm)，测微器里读取三位数(mm及以下)，共六位数，精确到0.1mm，估读到0.01mm。

(3)照准前视水准标尺，并使符合水准器泡两端影像精密符合，用楔形平分丝精确夹准基本分划，读取基本分划和测微器读数。然后用上、下视距丝照准基本分划读取视距读数。

(4)用水平微动螺旋转动望远镜，照准前视水准标尺的辅助分划，使符合水准器泡精密符合，读取辅助分划和测微器读数，共六位读数。

(5)照准后视水准标尺的辅助分划，使符合水准气泡精密符合，读取辅助分划和测微器读数，共六位读数。

2. 电子精密水准仪二等精密水准测量外业观测方法

下面以“后前前后”为例，说明用电子精密水准仪二等水准测量每一站的操作步骤。

(1)整平仪器(望远镜绕垂直轴旋转，圆气泡始终位于指标环中央)。

(2)将望远镜对准后视标尺(此时标尺应按圆水准器整置于垂直位置)，用垂直丝照准条码中央，精确调焦至条码影像清晰，按测量键。

(3)显示读数后，旋转望远镜照准前视标尺中央，精确调焦至条码影像清晰，按测量键。

(4)显示读数后，重新照准前视标尺，按测量键。

(5)显示读数后，旋转望远镜照准后视标尺条码中央，精确调焦至条码影像清晰，按测量键，显示测站成果。测站检查合格后迁站。

3. 电子精密水准仪二等精密水准测量参数设置方法

开始测量前，应对精密电子水准仪进行如下设置: 往返测设置、测量等级设置为二等、读数次数设置为2次、观测顺序设置为a BFFB、高程显示位数设置为0.01mm、距离显示位数设置为0.1m、视距长上限值设置为50m、视距长下限值设置为3m、视线高上限值设置为2.8m、视距高下限值设置为0.55m、前后视距差限值设置为1.5m、视距差累计值限值设置为6m、两次读数差限值设置为0.4mm、两次所测高差之差限值设置为0.6mm，等等。

3.3.5 精密水准仪及水准尺的检验

精密水准仪的检验项目包括:

(1)水准仪及脚架各部件的检视;

(2)圆水准器安置正确性的检验与校正;

(3)光学测微器效用正确性的检验及分划值的测定;

(4)视准轴与水准管轴相互关系的检验及校正(必检项目)。

精密水准尺的检验项目包括:

(1)水准尺各部件是否牢固无损的检视;

(2)水准标尺上圆水准器安置正确性的检验与校正;

(3)水准标尺分划面弯曲差(矢矩)的测定;

(4)水准标尺分划线每米分划间隔真长的测定(必检项目);

(5)一对水准标尺零点与零点差及基辅分划读数差常数的测定。