建筑物倾斜观测方法详细分析
高层或高耸建筑物，如电视塔、水塔、烟囱、高层建筑物等，由于基础不均匀沉降、邻近其他建筑施工或受风力等影响，其垂直轴线会发生倾斜。当倾斜达到一定程度时，会影响建筑物的安全，因此必须对其进行倾斜观测或不均匀沉降观测。
建筑主体倾斜观测应测定建筑顶部观测点相对于底部固定点或上层相对于下层观测点的倾斜度、倾斜方向及倾斜速率。对刚性建筑的整体倾斜，可通过测量顶面或基础的差异沉降来间接确定。建筑物的倾斜监测有直接法和间接法两类方法。
1.建筑物主体倾斜观测网布设方法
(1)建筑物主体倾斜观测点和测站点的布设应符合下列要求：
①当从建筑外部观测时，测站点的点位应选在与倾斜方向成正交的方向线上距照准目标1.5-2.0倍目标高度的固定位置，当利用建筑内部竖向通道观测时，可将通道底部中心点作为测站点。
②对于整体倾斜，观测点及底部固定点应沿着对应测站点的建筑主体竖直线，在顶部和底部上下对应布设；对于分层倾斜，应按分层部位上下对应布设。
③按前方交会法布设的测站点，基线端点的选设应顾及测距或长度丈量的要求。按方向线水平角法布设的测站点，应设置好定向点。
(2)主体倾斜观测点位的标志设置应符合下列要求：
①建筑顶部和墙体上的观测点标志可采用埋人式照准标志，有特殊要求时应专门设计；
②不便埋设标志的塔形、圆形建筑以及竖直构件可以照准视线所切同高边缘确定的位置或用高度角控制的位置作为观测点位；
③位于地面的测站点和定向点，可根据不同的观测要求，使用带有强制对中装置的观测墩或混凝土标石；
④对于一次性倾斜观测项目，观测点标志可采用标记形式或直接利用符合位置与照准要求的建筑特征部位，测站点可采用小标石或临时性标志。
2.建筑物主体倾斜观测的周期及频率
建筑物主体倾斜观测的周期可视倾斜速度每1-3个月观测一次。当遇基础附近因大量堆载或卸载、场地降雨长期积水等而导致倾斜速度加快时，应及时增加观测次数。施工期间的观测周期，可根据要求按照前述建筑物沉降观测周期的规定确定。倾斜观测应避开强曰照和风荷载影响大的时间段。
3.直接法测定建筑物的倾斜
当从建筑或构件的外部观测主体倾斜时，宜选用下列几种方法：
(1)经纬仪投点法。如图6.1所示，欲观测某高层建筑的倾斜度，可事先在建筑物基础底部的横梁上布设一观测标志，要求该标志有明显的竖向照准标志线，再使用精密测角仪器(经纬仪或全站仪）向上投测竖向轴线，在建筑物的顶部癀梁上再设置一个观测标志，如图6.2所示。也可在同一垂直轴线上布设若干多个标志，如图6.1中所示的A、B、C。
如果建筑物发生倾斜，AC将由垂直线变为倾斜线。观测时，经纬仪距离建筑物的位置应大于建筑物的高度。每次倾斜观测时，在观测点上安置精密测角仪器，先精确照准建筑物底部观测标志中心再上调望远镜，依次观测标志S和C，用十字丝竖丝在各个观测标志上读出偏离值，如C点偏离值为e，即可求出该位置的倾斜角S,即
S=arctan（e/h）
式中，h为两观测点的垂直距离；e为偏移值。
在每测站安置经纬仪投影时，应按正倒镜法测出每对上下观测点标志间的水平位移分量，再按矢量相加法求得水平位移值(倾斜量）和位移方向（倾斜方向）。
(2)测水平角法。如图6.3所示，对塔形、圆形建筑或构件，可采用测水平角的方法。P1和P2分别为其顶部和底部中心，A和B为地面观测墩，两者与烟囱中心的连线相互垂直。在测站/I上测得建筑物的底部和顶部两侧边缘线与基准线AB之间的夹角分别为∠1、∠4、∠2、∠3,在测站B上得∠5、∠8、∠6、∠7。计算出（∠2+∠3)/2和(∠1+∠4)/2,它们分别表示烟囱上部中心和底部基础中心的方向，已知测站4至烟囱中心的距离，即可计算出烟囱上部中心相对于底部基础中心的位移。同样，计算出(∠6+∠7)/2和（∠5+∠8)/2,计算出测站B上测出的烟囱上部中心相对于底部基础中心的位移a2。将a1和a2相加，即可得到烟囱上部中心相对于基础底部中心的相对位移值,如图6.4所示。
每测站的观测应以定向点作为零方向，测出各观测点的方向值和至底部中心的距离,计算顶部中心相对底部中心的水平位移分量。对矩形建筑，可在每测站直接观测顶部观测点与底部观测点之间的夹角或上层观测点与下层观测点之间的夹角，以所测角值与距离值计算整体的或分层的水平位移分量和位移方向。
(3)前方交会法。当测定偏距e的精度要求较高时，可以采用角度前方交会法。如图
6.5所示，首先在圆形建筑物周围标定A、B、C：三点，观测其转角和边长，则可求得其坐标；然后分别设站于A、B、C三点，观测圆形建筑物顶部两侧切线与基线的夹角，并取其平均值；以同样的方法观测圆形建筑物底部；按角度前方交会定点的原理，即可求得圆形建筑物顶部圆心O'和底部圆心O的坐标。先用角度前方交会公式计算出O'点和O点的坐标，再用式(6.2)计算出偏移距e,再用式(6.1)即可求出建筑物的倾斜值。
e=√(xO'-xO)²+(yO'-yO)² (6.2)
所选基线应与观测点组成最佳构形，交会角宜为60-120°。水平位移计算可采用直接由两周期观测方向值之差解算坐标变化量的方向差交会法，也可采用按每周期计算观测点坐标值，再以坐标差计算水平位移的方法。
当利用建筑或构件的顶部与底部之间的竖向通视条件进行主体倾斜观测时，宜选用下列观测方法：
①激光铅锤仪法。在顶部适当位置安置接收靶，在其垂线下的地面或地板上安置激光铅直仪或激光经纬仪，按一定周期观测，在接收靶上直接读取或量出顶部的水平位移量和位移方向。作业中，仪器应严格对中整平，应旋转180°观测两次取其中数。对超高层建筑，当仪器设在楼体内部时，应考虑大气湍流影响。
②激光位移计自动记录法。位移计宜安置在建筑底层或地下室地板上，接收装置可设在顶层或需要观测的楼层，激光通道可利用未使用的电梯井或楼梯间隔，测试室宜选在靠近顶部的楼层内。当位移计发射激光时，从测试室的光线示波器上可直接获取位移图像及有关参数，并自动记录成果。
③正、倒垂线法。垂线宜选用直径为0.6的不锈钢丝或铟瓦丝，并采用无缝钢管保护。采用正垂线法时，垂线上端可锚固在通道顶部或所需高度处设置的支点上。采用倒垂线法时，垂线下端可固定在锚块上，上端设浮筒。用来稳定重锤、浮子的油箱中应装有阻尼液。观测时，由观测墩上安置的坐标仪、光学垂线仪、电感式垂线仪等量测设备，按一定周期测出各测点的水平位移量。
④吊垂球法。吊垂球法是在建筑物顶部或需要的高度处观测点位置上，直接悬挂或者支出一点悬挂适当重量的垂球，在垂线下的底部固定读数设备（如毫米格网读数板），直接读取或量出上部观测点相对底部观测点的水平位移量和位移方向。吊垂球法的优点是量测方法简单,读数直观，但缺点是受风速影响大，一般超过l0m的高层建筑不适合使用。