静力水准测量在建筑物变形监测中的应用及精度分析
高绍伟 李长青 王得利
【摘 要】［摘 要］静力水准的原理、静力水准仪的安装和调试，静力水准测量沉降监测数据计算，并结合二等精密水准测量进行了比对。该方法具有外业操作简便，观测效率高，静力水准测量的精度和精密水准测量的精度相当，可以胜任精密水准测量二等的技术要求。 【期刊名称】北京测绘 【年(卷),期】2015(000)003 【总页数】6
【关键词】［关键词］静力水准测量的原理 安装和调试 数据对比。 【文献来源】
https://www.zhangqiaokeyan.com/academic-journal-cn_beijing-surveying-
mapping_thesis/0201251379114.html
1 引言
传统的变形监测，大都采用精密几何水准的方法，其监测的精度是比较高的，但它的工作量相对比较大。为此寻求一种安全、合理、经济的施工监测方法就显得尤为重要。静力水准系统是利用相连的容器中液体总是寻求具有相同势能的原理，测量和监测参考点彼此之间垂直高度的差异和变化量的一种测量系统。它以很高的测量精度，在测量领域获得了广泛的应用。尤其在大型精密工程［1］，如水电站［2］、核电站、地铁运营监测［3］、大型科学科研工程测量中发挥着重要的作用［4］。
本文将详细研究分析RMJ－30型CCD静力水准仪在实施的整个过程和相应监测数据，详细探讨静力水准自动化监测技术在实施过程中的诸多影响因素，为
了验证静力水准测量系统的精度和稳定性，在对应的静力水准点下安装了沉降观测点，按二等精密水准的技术要求，通过和地面的水准基准点连测，计算出相应的沉降点的相对沉降量和绝对沉降量，以便于和静力水准测量成果比较。从中得到一些有益结论，期望对日后类似的工程具有重要的参考和借鉴的作用。
2 静力水准仪测量的原理
2.1 RMJ－30型CCD静力水准仪基本组成
RMJ－30型CCD静力水准仪由钵体（连通容器浮子单元、智能型CCD传感器、传感器外罩等四部分组成见图1。
（1）钵体是组成连通管的容器，为了使所有的钵体一致性好，采用标准化设计，专用模具制造。
（2）浮子单元是跟踪和指示液位变化的部件，为了保证浮子的一致性，采用标准化设计，专用模具制造。
（3）智能型CCD传感器由平行光源和CCD光接收器两部分组成。 （4）传感器外罩。下部为不锈钢钵体，上部为保护罩。 2.2 RMJ－30型CCD静力水准仪的测量原理
如上图2所示，设共布设有n个测点，1号点为相对基准点，初始状态时各测点安装底面相对与基准面（参考高程面）间的距离为：Y01、Y02……Y0i…Yon（i为测点代号i＝0，1……n）；各测点安装底面与液面间水平线的距离为h01、h02、h0i…hon则有［5］：
当发生不均匀沉陷后，设各测点安装底面相的变化量为：Δhj1、Δhj2…Δhji…Δhjn（j为测次代号，j＝1，2，3……）；各测点容器内液面水平线相对于变化后安装底面的距离为hj1、hj2、…、hji、…、hjn。变化后安装底面
相对与基准面（参考高程面）间的距离为：Yj1、Yj2……Yjn由图2可得： j次测量时i点相对于基准点1的相对沉陷量设为Hi1
即只要用电容传感器测得任意时刻各测点容器内液面相对于该点安装底面的距离hji（含hj1及首次的h0i），则可求得该时刻各点相对于基准点1的相对高程差。
如果知道相对基准点1的绝对高程，根据各测点的相对高程差，就可以算出每点的绝对高程。
2.3 RMJ－30型CCD静力水准仪的主要技术指标 主要技术参数
测量范围：50mm。分辨率：0.01mm。精度：0.05mm。定时测量：（1分钟～一个月测量一次，任意设定）。环境温度：－20℃～60℃。环境湿度：100%RH。
人工读数显示：4位LED。通讯接口：RS485。现场数据存储：4000组。无零点漂移。电源：AC220V50HZ。外形尺寸：ф142×266（钵体直径×高）。
3 静力水准监测点布设
3.1 监测点布设
北京工业职业技术学院图书科技楼，为地上五层，地下一层，总建筑面积19500m2，建筑总高23.9m，建筑结构为大跨度的框架结构。该工程于2013年3月开始施工，经过七个月的紧张施工，与2013年10月31日主体结构顺利封顶。为了解施工期间，因建筑物的荷载所造成的建筑物的沉降，课题组在地下一层的北部位置（因南部一致处于施工状态）安置了5个静力水准仪。同时为了验证静力水准测量的精度的可靠性，在对应每个静力水准仪的下面约2
静力水准测量在建筑物变形监测中的应用及精度分析
