文峰塔糾偏加固的監(jiān)測(cè)技術(shù)

王立春

摘 要：主要針對(duì)古塔的穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)，現(xiàn)古塔年代久遠(yuǎn)塔身有不同程度的傾斜，其偏離程度影響安全，就要進(jìn)行糾偏加固項(xiàng)目同時(shí)對(duì)加固項(xiàng)目動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，以達(dá)到預(yù)期的加固效果。因?yàn)槠渚纫蟾?，監(jiān)測(cè)文物限制的情況，結(jié)合磚石古塔及糾偏加固監(jiān)測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)，對(duì)古塔糾偏加固監(jiān)測(cè)方案的選擇進(jìn)行分析，建立適宜的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：古塔變形監(jiān)測(cè)；塔身傾斜率；加固監(jiān)測(cè)；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

1 概述

文峰塔位于山西省汾陽市，塔雄偉挺拔，高度位于全國(guó)磚結(jié)構(gòu)古塔之首，是古代高層建筑的典型代表，古塔在結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和施工等方面為建筑界留下了許多啟示和不解之謎。然而由于自然和人為的損壞，現(xiàn)存磚石古塔大都存在不同程度的傾斜和結(jié)構(gòu)破壞，對(duì)其進(jìn)行保護(hù)意義重大，而加固是保護(hù)工作中的重點(diǎn)。磚石古塔的結(jié)構(gòu)及地基特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)類型很多，不同類型的結(jié)構(gòu)構(gòu)造不同，受力機(jī)理也不同，但其共同特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)橫截面積小，結(jié)構(gòu)高度大，作用于地基土的壓力比較大。導(dǎo)致古塔結(jié)構(gòu)傾斜，而且隨著時(shí)間的推移，傾斜一般會(huì)繼續(xù)發(fā)展。需要采用幾種方法監(jiān)測(cè)，并相互檢驗(yàn)，從而得出可靠的監(jiān)測(cè)結(jié)果。本次古塔的變形監(jiān)測(cè)，探討了一種實(shí)用的基礎(chǔ)測(cè)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

2 主要監(jiān)測(cè)情況及方案

為了掌握塔體的裂縫變化和傾斜發(fā)展，需要對(duì)塔身的觀測(cè)方法進(jìn)行穩(wěn)定合理的監(jiān)控設(shè)計(jì)。最大限度的控制塔體變化。塔身共十三層，為磚結(jié)構(gòu)，由塔座、塔身、塔剎三部分組成，高度近85米。為了保護(hù)歷史文物和景區(qū)現(xiàn)狀設(shè)施，要對(duì)塔身及周圍環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)性的監(jiān)測(cè)以便及時(shí)掌握塔身變形動(dòng)態(tài)。

2.1 監(jiān)測(cè)情況及內(nèi)容

對(duì)塔身內(nèi)部結(jié)構(gòu)精確數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)塔身的高度、形變觀測(cè)、沉降觀測(cè)、塔的傾斜度、塔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測(cè)。另外對(duì)建筑物邊界條件、地下管線、塔身周邊環(huán)境等情況測(cè)量，并應(yīng)研究確定該構(gòu)筑是否需要臨時(shí)加固，加強(qiáng)后續(xù)沉降監(jiān)測(cè)、傾斜率變化監(jiān)測(cè)、結(jié)構(gòu)物裂縫變化觀測(cè)及其他監(jiān)測(cè)，建立文峰塔觀測(cè)系統(tǒng)，做到信息化施工，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)調(diào)整技術(shù)措施。

2.2 監(jiān)測(cè)方法

考慮到古文物的年久，本次測(cè)量選用導(dǎo)線網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，基礎(chǔ)測(cè)量包括水準(zhǔn)測(cè)量、紅外測(cè)距三角高程測(cè)量、導(dǎo)線法、交會(huì)法和極坐標(biāo)法對(duì)古塔及周圍環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以得到穩(wěn)定可靠的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

2.3 糾偏加固監(jiān)測(cè)

加固工程主要多排傾斜鉆孔掏土法。為全面系統(tǒng)地跟蹤各施工項(xiàng)目對(duì)塔體變形的影響和控制工程安全，塔加固期間的變形觀測(cè)和監(jiān)控劃分為加固后穩(wěn)定期等階段。觀測(cè)數(shù)據(jù)中，測(cè)點(diǎn)觀測(cè)值進(jìn)行分析。

3 監(jiān)測(cè)方案的方法與分析

為確保塔的糾偏加固工作順利實(shí)施和保護(hù)建立觀測(cè)機(jī)制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，首先對(duì)建立塔身的觀測(cè)系統(tǒng)，測(cè)出塔的高度和傾斜率變化，進(jìn)行塔體施工的沉降觀測(cè)和裂縫監(jiān)測(cè)工作。

3.1 觀測(cè)系統(tǒng)的建立

對(duì)古塔塔身測(cè)量采用極坐標(biāo)方法對(duì)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，極坐標(biāo)觀測(cè)法采用左右角觀測(cè)。極坐標(biāo)所觀測(cè)的距離使用反射貼測(cè)定，反射貼無法到達(dá)的地方，采用儀器無棱鏡測(cè)量方式測(cè)量距離。施工方案的依據(jù)按照技術(shù)指標(biāo)Ⅱ等控制網(wǎng)觀測(cè)精度執(zhí)行。

3.1.1 觀測(cè)系統(tǒng)基準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)

在施工影響區(qū)外，安全、穩(wěn)定通視方便區(qū)域、文峰塔四面設(shè)置8個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，組成環(huán)形一級(jí)閉合導(dǎo)線控制網(wǎng)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)深度要到凍土層以下，用混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆灌成樁，并設(shè)立保護(hù)標(biāo)示。

3.1.2 一級(jí)導(dǎo)線測(cè)量

一級(jí)閉合導(dǎo)線平面坐標(biāo)系統(tǒng)為獨(dú)立系統(tǒng)，采用一點(diǎn)假設(shè)坐標(biāo)及方位按Ⅱ等控制網(wǎng)精度進(jìn)行測(cè)量。

3.1.3 水準(zhǔn)測(cè)量

水準(zhǔn)測(cè)量采用高精度水準(zhǔn)儀配以銦鋼水準(zhǔn)尺按Ⅱ等水準(zhǔn)精度進(jìn)行施測(cè)。

3.2 塔的高度測(cè)量

首先測(cè)定文峰塔的互為90°兩條中心軸線。在距文峰塔適當(dāng)距離的一中心軸線上架設(shè)全站儀，采用懸高法測(cè)出互為90°另一中心軸線文峰塔的地面高程及文峰塔塔尖高程，兩個(gè)高程之差就為塔的垂直高度。然后在互為90°另一中心軸線上架設(shè)全站儀，同樣方法測(cè)出塔的垂直高度。取兩次測(cè)得的垂直高度平均值再根據(jù)塔的傾斜度計(jì)算出塔的高度，兩次測(cè)得的垂直高度之差不能大于10mm。

3.3 傾斜值和傾斜率測(cè)量

測(cè)量點(diǎn)布設(shè)在文峰塔的底部、中部、頂部取三個(gè)截面，在每個(gè)截面、塔的四面標(biāo)出四個(gè)點(diǎn)作為傾斜值測(cè)量點(diǎn)。要求每個(gè)截面上標(biāo)出的四個(gè)點(diǎn)在互為90°中心軸線上使每個(gè)面上的三個(gè)點(diǎn)在一條直線上，標(biāo)志為反射貼。

3.4 沉降觀測(cè)

施工前應(yīng)根據(jù)文峰塔體型特征建立沉降觀測(cè)標(biāo)志，選擇沉降影響以外的水準(zhǔn)點(diǎn)為沉降觀測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)。與城市水準(zhǔn)點(diǎn)連測(cè)后獲得基準(zhǔn)點(diǎn)的高程，基準(zhǔn)點(diǎn)與城市水準(zhǔn)點(diǎn)之間的高程應(yīng)經(jīng)常用水準(zhǔn)測(cè)量檢核，保證其穩(wěn)定性。

埋設(shè)的沉降觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)位于文峰塔的角點(diǎn)、造型特征點(diǎn)上，觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)能全面反映文峰塔的傾斜情況。

4 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理方法

4.1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)業(yè)計(jì)算

根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，采用平差軟件按嚴(yán)密平差方法進(jìn)行控制網(wǎng)整體平差。傾斜值和傾斜方位是根據(jù)各截面的中心坐標(biāo)，用坐標(biāo)反算法求取。將測(cè)得的每個(gè)截面四個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)輸入電腦，在AutoCAD成圖軟件上繪出每個(gè)截面四個(gè)點(diǎn)，任取一截面的三點(diǎn)生成圓，拾取圓心坐標(biāo)。再舍去一點(diǎn)，取另外兩點(diǎn)加另一第四點(diǎn)生成圓，再拾取圓心坐標(biāo)。將兩坐標(biāo)值取平均數(shù)即為該截面中心坐標(biāo)。用坐標(biāo)反算法計(jì)算底部、頂部?jī)山孛嬷行淖鴺?biāo)的距離、方位即為塔的傾斜值及傾斜方向。傾斜值與塔的高度比即為傾斜度。中部截面中心坐標(biāo)為檢核塔的彎曲度用。詳知文峰塔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、塔的構(gòu)成、定出塔的軸線，然后采用全站儀配合鋼尺量出各結(jié)構(gòu)間相對(duì)數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)繪出各結(jié)構(gòu)間相對(duì)位置，在AutoCAD成圖軟件上繪出。

4.2 塔的加固技術(shù)

塔的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)較精確地反映了建筑物在施工條件下的變形及其規(guī)律，由系統(tǒng)的觀測(cè)分析可以找出施工時(shí)變形影響的性質(zhì)和程度，以及其他影響變形的因素等。加固工程的一個(gè)重要方面是控制傾斜。在工程中，技術(shù)人員積極運(yùn)用塔體變形規(guī)律，采用水平鉆孔淺層掏土法等技術(shù)措施，從而減少了塔的傾斜程度。這是運(yùn)用監(jiān)測(cè)技術(shù)指導(dǎo)糾傾施工的技術(shù)。

5 結(jié)束語

本次監(jiān)測(cè)方案是對(duì)古塔加固糾偏的后續(xù)工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和實(shí)施方案，由此可確定選用傾斜鉆孔掏土法方案進(jìn)行加固工作。古塔的沉降觀測(cè)能反映地基的實(shí)際變形以及基礎(chǔ)變形對(duì)建筑物的影響程度，因此系統(tǒng)的沉降觀測(cè)資料，可以驗(yàn)證地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的正確性。因此，變形監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)處理和資料分析工作是對(duì)古塔穩(wěn)固的重要的工作內(nèi)容。古塔的加固效果，需要時(shí)間來進(jìn)一步驗(yàn)，認(rèn)識(shí)古塔的監(jiān)測(cè)方法、建立穩(wěn)定的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以此及時(shí)對(duì)古塔進(jìn)行維護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1]黎明星.建筑物主體沉降觀測(cè)非常規(guī)方法探討[J].建材發(fā)展導(dǎo)向，2012（3）.

[2]黃張?jiān)?，于濤，袁?兩種特殊情況下的建筑物沉降觀測(cè)方法[J].測(cè)繪工程，2006（10）.

[3]秦巖賓.高層建筑物沉降監(jiān)測(cè)中的若干問題[J].四川建筑，2004（4）.

[4]JGJ8-2007.建筑變形測(cè)量規(guī)程[S].