基于工程實踐的建筑變形監測技術分析

裴小強（四川省川建勘察設計院，四川 成都 610000）

基于工程實踐的建筑變形監測技術分析

裴小強
（四川省川建勘察設計院，四川 成都 610000）

摘要：進行建筑變形監測，并對其進行評價和預測其目的之一是確保建筑物的安全運營。本文在分析建筑變形監測范疇的基礎上，基于工程實踐進行了建筑變形監測方案設計，旨在為確保建筑的安全運營，推動建筑業的有序發展提供參考。

關鍵詞：建筑；變形監測；技術

我國的建筑業正處在蓬勃發展的新時期，各種新型建筑工程、大型重點建設項目越來越多，但是工程建設的各環節不可避免的會出現一定風險，這主要是因為人們對建筑工程中的地質條件、水文情況以及自然環境因素的影響的認識還存在一定的局限性。盡管通過設計者的精心設計，施工人員的精心施工，使建筑的安全度得到提升，最大程度的減小了失事率，但是仍然沒有工程可以說是絕對安全的。這些建筑在各種外力作用和自然因素的影響下，自身的安全狀況與工作性質也都在發生著變化。為此，對建筑物進行監測，及時地掌握建筑物的運行狀態和演變趨勢，能夠及時的發現并處理建筑物的異常因素，進而保證建筑的安全運行。

一、建筑變形監測

建筑物變形監測的目的就在于獲得變形體在空間與時間上的特征，進而對其作出幾何分析與物理解釋。實際上建筑物變形監測具有實用和科學兩種意義，其實用意義是指通過對各種建筑物，以及地質構造的穩定性進行檢查，及時發現問題并采取相應的措施予以解決；而科學意義則是通過對變形機理更好地解釋并驗證有關理論，建立其正確預報變形的理論與方法。變形監測按從變形體的空間位置角度來劃分，可分為外部變形監測和內部變形監測。外部變形監測手段技術成熟并具有較好的通用性和較高的精度，主要是對變形體空間三維幾何形態上的變化進行觀測，進而提供變形體整體變形信息。其常規測量儀器主要有水準儀、經緯儀、測距儀、全站儀等測量設備，以及攝影測量設備等。但是這種測量方法在野外的工作量大，在連續監測上具有較大的困難。如今，隨著新的測量儀器的出現，變形監測可實現測量全自動化，并結合GPS接收機的超測量機器人用于變形監測，不僅提高了觀測的效率減輕工作量，同時也提高了外部變形監測的能力。內部變形監測則主要是觀測變形體結構內部的應力、應變、滲壓、土壓力、溫度、伸縮縫開合、孔隙壓力等項目，主要是采用的均是各種高精度的專用儀器，所以容易實現連續自動的監測，以及長距離遙控遙測，但內部變形監測只能提供局部的變形信息。因此在變形監測數據的處理中，尤其是變形的物理解釋和預測預報時，必須結合外部觀測資料與內部觀測資料同時分析。

二、基于工程實踐的建筑變形監測方案設計

建筑變形是一個復雜而沒有規律的過程，這種無規律性主要體現在建筑變形的時間和速度上。但是，建筑變形監測的次數卻是有限的，因此對建筑進行科學有效的變形監測，選擇合適的觀測周期是保證觀測變形結果正確性的基礎，同時也是正確進行變形分析的基礎，最終達到確保建筑安全性的目的。建筑變形觀測貫穿了建筑的整個施工過程，從施工開始到結束共有兩次建筑變形監測，這兩次觀測的所間隔也就是一個觀測周期。為了更好的確定變形觀測周期，保持觀測結果的科學性和有效性，需要根據工程所在地地質條件、建筑物的特點、變形規律與速度以及觀測精度來確定。同時，在建筑變形監測中應考慮到外界自然因素如溫度、風荷載等對觀測結果的影響。

（一）觀測精度確定

建筑變形量能夠確切地反映出建筑物及其地基的實際變形情況、變形趨勢，同時建筑變形量也是確定檢測方案與檢驗成果質量的基本依據。觀測成果是否可靠除了受觀測精度的直接影響外，還受到觀測方法與儀器設備的影響，為此，在建筑物變形監測中需要確定合理的觀測精度，盡管國內外對變形監測精度看法存在差異，但是變形監測精度一定是由觀測目的所決定的。1971年，FIG國際測量工作者聯合會在會上提出了“為了確保高層建筑的安全，當觀測目的在于使變形值不超過某一允許數值時，觀測中誤差應低于允許變形值的1/10~1/20。二檔觀測目的為對變形過程進行研究時，中誤差應遠小于該允許數值?！蓖瑫r，對于不同的建筑物來說，變形監測的精度也不同，而統一建筑不同位置的觀測精度要求也可能不同，其觀測精度等級主要以五個方面為根據。第一，將高層建筑的階段平均變形量作為依據；第二，將高層建筑的最小變形量作為依據；第三，將某些固定值作為依據；第四，將預估變形速度、變形量作為依據；第五，將地基允許的變形值作為依據。

在工程實踐中，建筑監測精度通常以高層建筑地基允許變形值作為依據來進行推算，其中高層建筑地基允許變形量是由相應建筑規范規定或者設計單位給出的，通常包括了沉降量、沉降差、傾斜與局部傾斜四種。根據《建筑地基基礎設計規范》，通過常用的高層建筑地基允許值就能夠計算出相應的允許變形量，并以此確定觀測的精度、觀測的方法、使用的儀器設備等，并提供監測網網形設計與優化的依據。

（二）布設觀測點

建筑物變形觀測點包括了基準點、監測點。其中基準點又分為工作基點與穩定基準點，在監測過程中發揮著各自的作用。在基準點的布置上應充分考慮其穩定性，保證不受到干擾，并考慮技術的應用，因此基準點通常埋設在基巖上或者變性影響范圍以外。為了保證基準點的穩定性，通常在監測點與基準點之間加設工作基點，并在基準點周圍設保護點（以保護點作為基準點的檢核或者受破壞時的恢復）。

在進行基準點的布設時，主要對測量工作的需要進行考慮，而在監測點的布設中，需要與其他學科進行結合，布設的監測點通常位于高層建筑變形明顯或者能夠反映變形特征的部位，通常的布設部位在以下幾個位置：一是基礎類型、埋深與荷載存在明顯不同的部位；二是建筑角點、中點位置，并且監測點每邊應不低于三個；三是建筑沉降縫、伸縮縫與新舊建筑的連接處兩側；四是多邊形、圓形建筑對稱軸處；五是工業廠房獨立柱基礎。

（三）觀測內容及觀測周期的確定

1沉降觀測。沉降觀測通常采用水準測量法或者液體靜力水準測量法。在高層建筑的沉降觀測中，需要使用到精密水準儀，并根據國家二等水準技術要求進行觀測，觀測點聯測到水準基點上，布設成閉合環或者與水準路線附和。在變形監測中采用水準測量時需要按照固定時間、固定路線、采用固定觀測儀器由固定觀測人員進行觀測。沉降觀測的周期通常根據經驗公式來確定：

其中，K為高程沉降量與誤差比（通常為5~10），Mh為量沉降觀測點間的高程誤差，V為沉降速度。

2傾斜觀測。在對建筑進行觀測時，需要對建筑主體的傾斜變形進行有效的觀測，在測定的過程中應重視偏移值，該偏移值主要為頂部到底部的偏移值，并以此對建筑的傾斜度進行計算。在傾斜觀測中具有較多的方法，高層建筑上部傾斜的觀測傳統方法包括全站儀坐標測量法，經緯儀投點法等，而在實際工程中則通常采用回歸平面法，該方法通過高層建筑上個監測點的沉降量Zi，采用最小二乘法擬合高程建筑的沉降量回歸平面：Zi=a□Xi+b·Yi+c，（Zi為本期觀測值與原始高程的差值）。然后根據高層建筑的基礎斜率α=（Si-Sj）/L得出傾斜結果。建筑傾斜觀測周期通常根據傾斜的速度進行確定，一般在1~3個月觀測一次。當基礎附近大量卸載與堆放時，應增加觀測的次數。在施工期間傾斜觀測可與沉降觀測協調進行，從而為建筑變形的分析和評價提供更完善的資料。

3裂縫觀測。在工程建筑中，可能會出現裂縫的現象，為確保建筑的安全性，我們需要對裂縫進行觀測與分析，并技術采取相應的措施進行解決。為了避免裂縫較多造成混亂，因此在觀測中通常需要對每條裂縫進行編號，然后分別觀測裂縫的長度、寬度、位置與走勢等。在裂縫的觀測中一般有兩種方法，一是繪制方格坐標，二是在裂縫兩端做上標記，然后用鋼尺進行丈量。工程實踐表明，在裂縫觀測中可以使用設置標點的測量方式有針對性的對具有典型性與重點性的裂縫進行具體的測量。

4水平位移觀測。在建筑水平位移的觀測中通常根據建筑物的類型采用不同的測量方法進行測量，如直線建筑采用的基準線、距離丈量法和引張線法，曲線建筑常用的精密導線法、測角前方交會法，以及高層建筑通常采用的經緯儀投點法與測角前方交會法等。在水平位移觀測周期的確定上，針對不良地基地區的建筑觀測。

三、數據分析

通過在建筑變形檢測中沒上述幾種監測內容與監測方法的應用，在得到一系列的數據之后，應對其進行系統化的整理與處理，并在處理完成后將此建筑變形的過程圖繪制出來，進而方便清楚地進行查看與判斷。同時該過程圖還應作為對建筑變形程度、變形趨勢以及使用是否安全的分析和評估的依據。

結語

如今，我國的城市化進程不斷加快，建筑物如雨后春筍般拔地而起，并且樣式多樣，而在發展的同時越來越多的問題也隨之而來，建筑變形監測也變得越發重要。建筑變形監測不僅是工程設計質量的保證，同時也是建筑質量的保證，在保障廣大人民群眾的生命財產安全中發揮著至關重要的作用。因此，我們需要加大力度進行建筑變形監測，與時俱進，以先進的技術與方法切實保證建筑的安全穩定，推動建筑業的長遠發展。

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中圖分類號：P258

文獻標識碼：A