淺談高層建筑變形監測

李俊寶

摘 要：高層建筑由于在勘探設計、施工和使用過程中存在失誤，發生沉降、傾斜、位移、撓曲、裂縫等變形現象，需要每隔一定時期，對控制點和觀測點進行重復測量，通過計算相鄰兩次測量的變形量及累積變形量來確定建筑物的變形值和分析變形規律，及時采取措施，避免發生事故。文章主要探討高層建筑變形檢測的方法。

關鍵詞：高層建筑；變形檢測；建筑沉降；建筑傾斜；建筑裂縫

1 變形監測的目的和特點

1.1 變形監測的目的

通過對變形體動態監測，獲得精確觀測數據，對監測數據綜合分析，對各種工程建筑物在施工或使用過程中的異常變形做出預報，提供施工和管理方法，以便及時采取措施，保證工程質量和建筑物安全。同時對采用新結構、新材料、新工藝性能做出客觀評價。

1.2 變形監測的特點

第一，測量精度高，一般位置精度為1mm；第二，需要重復觀測，測量時間跨度大，觀測時間和重復周期取決于觀測目的、變形量量大小和速度。第三，需要嚴密的數據處理，數據量大，變形量小，變形原因復雜。第四，要求變形資料提供快和準確。

2 變形監測測的內容

根據變形的性質，建筑物變形可分為靜態變形和動態變形兩類。靜態變形是時間的函數，觀測結果只表示在某一期間內的變形。靜態監測的內容有內部應力、應變監測、動力特性監測和加速度監測。動態變形是指在外力作用下產生的變形，它是以外力為函數表示的，對于時間的變化，其觀測結果表示在某一時刻的瞬時變形。

動態監測內容有沉降監測、位移監測、傾斜監測、裂縫監測和撓度監測。

3 基坑回彈觀測

3.1 回彈觀測點的布設

回彈觀測點的布設和數量，一般沿基坑的縱橫軸線布設，還可根據建筑物分布及地層情況進行布設，要求布設點能夠反映基坑回彈的縱橫斷面。

3.2 回彈標的埋設

回彈標埋設時使用鉆機至設計基坑底板下20cm-30cm（深度應精確計算）。下套管的深度應回彈標上半部分（1/3處）在套管內。用清水洗靜孔底的沉積物，然后投入適量的混凝土，用鉆桿將回彈標送下埋入混凝土中輕壓，使其與周圍土固結，待觀測完回彈標后，取出套管，做好標記，即完成回彈標的埋設工作。

3.3 開挖前測標

采用水準儀、銦鋼水準尺結合鋼尺，懸吊重錘，與標頂接觸的辦法來傳遞高程，測定時一定要現場驗算觀測數據，檢查無誤后，取出測錘，先回填0.5m白灰（灰樁），再拔出套管，掩護好井口后撤離。最后用經緯儀實測回彈標孔位、水準點位、基坑位置、形狀，繪制成圖，以便開挖后尋找。

3.4 挖后測標

基坑開挖距設計標高1.0m～0.5m左右時，用經緯儀放出回彈標的位置，記錄數據，測定溫度，對鋼尺進行尺長改正，對記錄數據進行修正。

3.5 回彈量計算，繪制回彈曲線圖

計算回彈量，根據回彈點的分布和回彈量，繪制縱橫回彈面的曲線圖。

回彈量計算公式為：δ=H2-H1（1）

其中：H1為開挖前回彈點的高程；H2為開挖后回彈點的高程

4 建筑物的沉降監測方法

4.1 沉降基準點的設置

沉降觀測的基準，應埋設在建筑物變形影響范圍之外，距開挖邊線50m之外，按二、三等水準點規格埋石，個數不少于3個。

4.2 沉降觀測點的設置

觀測點設立在變形體上，首先深基坑支護結構觀測點埋設在鎖口架上，一般20m埋設一個，在支護的陽角處和距基坑很近的原建筑物應加密觀測點。然后，在建筑物四角沿外墻間隔10～15米處布設，在柱上每隔2～3根柱設一個點，對于圓形建筑物需要在基礎軸線對稱部位設點。人工地基和天然地基接壤處，裂縫、伸縮縫處，不同高度建筑交接處，新舊建筑物交接處等建筑物分界處也需要設點。

4.3 沉降的觀測

當觀測點埋設完畢后，在建筑物主體開工前進行第一次觀測，使用精密水準儀進行測量。在建（構）筑物主體施工過程中，一般每蓋1～2層觀測一次，如中途停工時間較長，應在停工時和復工時進行觀測。當發生大量沉降或嚴重裂縫時，應立即或幾天一次連續觀測。建筑物封頂或竣工后，一般每月觀測一次，如果沉降速度減緩，可改為2～3個月觀測一次，直至沉降穩定為止。

4.4 沉降的結果整理

每次觀測結束后應檢查記錄的數據和計算是否正確，精度是否合格，然后調整高差閉合差，推算出各沉降觀測點的高程，沉降量的計算如下公式（2）和（3）所示，把計算結果填到沉降觀測記錄表中，為更好反應每個沉降觀測點隨時間和荷載的增加，觀測點的沉降量的變化，并進一步估計沉降發展的趨勢以及沉降過程是否漸趨穩定或者已經穩定，還需要繪制沉降曲線。

沉降觀測點的本次沉降量=本次觀測所得的高程-上次觀測所得的高程（2）

累積沉降量=本次沉降量+上次累積沉降量（3）

5 建筑物的位移監測

5.1 建筑主體的傾斜

5.1.1 測定基礎沉降差法

建筑物基礎上選設沉降觀測點A和B，使用精密水準測量法定期觀測A，B兩點沉降差Δh，然后測量A，B兩點的距離為L，基礎傾斜度為Δh/L。

5.1.2 激光垂準儀法

在建筑物頂部與底部間有豎向通道，建筑物頂部適當位置安置接收靶，垂線下的地面或地板上埋設點位安置激光垂準儀，使激光垂準儀的鉛垂激光束投射到頂部接收靶，然后接收靶上直接讀取或用直尺，量出頂部兩位移量Δu和Δv，計算傾斜度與傾斜方向角。

5.2 裂縫觀測

5.2.1 裂縫觀測內容

裂縫觀測主要測定建筑物上的裂縫分布位置，裂縫走向、長度、寬度及其變化程度。觀測數量視需要而定，對主要的或變化大的裂縫應進行觀測，觀測周期視裂縫變化速度而定。

5.2.2 裂縫觀測方法

首先對裂縫進行編號，每條裂縫至少應布設兩組觀測標志，一組在裂縫最寬處，另一組在裂縫末端。如果裂縫較少時，使用比例尺、小鋼尺或游標卡尺等工具對裂縫進行測量，通過丈量標志間的距離求得裂縫變位值，或用方格網板定期讀取“坐標差”計算裂縫變化值。如果是面積裂縫較大不便于人工測量的裂縫，一般用近景攝影測量方法，每次觀測應繪出裂縫的位置、形態和尺寸。

5.2.3 裂縫觀測結果

裂縫觀測結束后，繪制裂縫分布位置圖和裂縫觀測成果表，編寫觀測成果分析說明書。

6 結束語

高層建筑物傾斜觀測的方法多種多樣，在實際工作中應以科學、合理、經濟、適用為原則靈活選用，對同一建筑物可選用多種方法施測。對同一建筑物的不同時期、不同階段可采用不同的方法，或對不同的建筑物采用同一方法進行傾斜觀測。但無論采用何種觀測方法，均應按建筑物的傾斜觀測周期定期施測。

參考文獻

[1]鄒昆.高層建筑變形監測方案設計及監測方法研究[J].科技資訊，2010（6）.

[2]陳世梅.建筑變形監測技術探討[J].科技資訊，2011（7）.