工程測量變形監(jiān)測的有效對策探究

李孝雁，黃 颯，劉昌華

(河南理工大學，河南 焦作 454003）

[工程建設與管理]

工程測量變形監(jiān)測的有效對策探究

李孝雁，黃 颯，劉昌華

(河南理工大學，河南 焦作 454003）

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，工程建設事業(yè)得到高速的發(fā)展，工程建筑形式和結構變得越來越復雜，隨之建設規(guī)模也在擴大，工程建筑項目逐漸朝著超大化趨勢發(fā)展，工程測量中變形監(jiān)測十分重要。本文在分析了建筑變形成因和變形類型以后，集中闡述了變形測量的基本概念，最后分析了工程測量變形監(jiān)測的過程和方法。

工程測量；變形監(jiān)測；有效對策

選擇監(jiān)測項目的基本原則一般都是依據(jù)電子設備和光學機械設備等的先后順序進行應用，并且同時分析經(jīng)濟合理性，在正常施工中應用統(tǒng)一的簡捷報表和結論。布置監(jiān)測點的時候主要有以下兩方面：第一，圈定布置的監(jiān)測范圍，依據(jù)滑動方向來確定滑動范圍和滑動方向，以此合理選擇典型斷面進行測線布置；第二，依據(jù)測線來對監(jiān)測點進行布置。工程測量中，越來越多地應用變形監(jiān)測技術，逐漸成為工程建筑測量的主要方式。因此，下文著重研究了工程測量變形監(jiān)測的有效對策。

一、建筑物發(fā)生變形的類型及原因

（一）建筑物變形的類型

建筑物變形包括動態(tài)變形和靜態(tài)變形。靜態(tài)變形實際上是說變形值和時間函數(shù)；動態(tài)變形主要就是在受到外力作用的影響出現(xiàn)變形。依據(jù)外力函數(shù)來體現(xiàn)某一時刻動態(tài)系統(tǒng)的變形就是變形值，觀測結構主要就是展現(xiàn)某時刻建筑物瞬間變形。如某一建筑物爆破的過程中，爆破瞬間影響周圍建筑物形成的變形就是動態(tài)變形，爆破后某段時間形成的變形就是靜態(tài)變形。上述兩種變形之間相互影響、共同作用。

（二）建筑物變形的原因

第一，自然條件變化引發(fā)建筑物的變形。建筑施工中，經(jīng)常由于大氣溫度、土壤物理性質、水文地質、工程地質等影響引發(fā)建筑出現(xiàn)形變。例如，不同基礎地質情況下，建筑物不同部位會出現(xiàn)不同程度的沉降，以至于建筑物形成裂縫、位移以及傾斜等現(xiàn)象。地基自身的塑性變形也會導致建筑形成不均勻沉降，此外，地下水位和溫度的周期變化以及季節(jié)性變化也會引發(fā)規(guī)律性變形。第二，建筑物自身結構類型、荷載大小、動荷載、高度等都會在一定程度上引發(fā)建筑變形。想要降低上述變形的影響，就需對設計方案進行合理優(yōu)化。第三，建筑物使用和施工的時候經(jīng)常出現(xiàn)不合理的工作，以至于促使建筑變形。如大型建筑附近開挖深基坑會影響原有建筑。以上幾種變形問題之間相互作用、相互聯(lián)系，一般都是共同作用于建筑物，但是在不同時間存在不同作用強度。

二、變形監(jiān)測的基本概述

變形監(jiān)測實際上就是測量被檢測物體或者目標，以便于能夠確定內部或者空間形態(tài)受時間影響以后變化的特點。一般來說，主要就是驗證設計參數(shù)、評價建筑物安裝情況、研究變形規(guī)律、反饋施工質量、預測變形。變形監(jiān)測的過程中，應該及時了解建筑物性狀，及時、準確、科學地研究建筑物變形的實際情況，對于建筑施工、運營來說尤為重要。變形檢測應用中包括眾多學科，如工程地質、地球物理、結構力學、計算機科學、工程地質等，屬于跨學科研究項目，逐漸朝著邊緣方向發(fā)展；實際運行中包含建筑自身變形觀測和基礎沉降觀測。從基礎角度分析監(jiān)測來說，建筑物不均勻和均勻沉降是主要內容；從建筑物本身角度分析監(jiān)測來說，觀測建筑物裂縫和傾斜是主要內容。但是，觀測高層建筑物的時候需要分析動態(tài)變形。

三、監(jiān)測方案及方法

（一）監(jiān)測方案

設計建筑物監(jiān)測方案基本步驟為設計中切實滿足先控制后變形、先整體后局部的基本原則。也就是說，對變形監(jiān)測基準工作點和控制網(wǎng)進行逐次布測，在基礎工作點和基準點上觀測建筑物水平位移以及沉降情況。如果具備相對比較好的觀測條件，盡可能不設置或者少設置工作基點，此時可以利用基準點來直接對變形觀測點進行測量，以便于提高測量精度和降低工作量。監(jiān)測方案主要有設計精度、布置測量工作基點和基準網(wǎng)，布設觀測點，確定監(jiān)測頻次和周期，選擇觀測方法，采集監(jiān)測數(shù)據(jù)信息，分析整理數(shù)據(jù)等。依據(jù)地質地形條件、橋梁結構特點、變形特征等重點監(jiān)測工程中垂直位移，利用施工實際情況來確定是否需要監(jiān)測水平位移。

（二）變形觀測方法

1.觀測路線的建立

依據(jù)變形觀測點圖紙設計需求以及埋設要求來布置觀測點圖，以此分析變形觀測點的實際位置。在變形觀測點和控制點中形成固定觀測路線，并且在轉點和架設儀器站點位置進行標記，保障能夠順著同一路線觀測。

2.觀測方法

根據(jù)觀測周期和監(jiān)測方案來首次觀測變形監(jiān)測中穩(wěn)定觀測點以后的情況，在重復觀測所有觀測點高程或者坐標后確定方法，利用高精度測量儀器以及合理的措施，在滿足技術標準的前提下進行外業(yè)觀測。觀測陸地垂直位移的時候合理應用光電測距三角高程測量方法或者常規(guī)水準測量方式進行觀測；觀測建筑物垂直位移觀測點的過程中需要合理應用高程來進行測量。此外，觀測水平位移的時候應該滿足實際條件。

3.觀測的注意事項

第一，依據(jù)監(jiān)測建筑物的實際規(guī)范需求來進行分析，檢驗處理水準基點穩(wěn)定性，并依據(jù)相對穩(wěn)定或者穩(wěn)定點來作為分析建筑變形的基本參考點；第二，正式進行觀測之前，應該及時驗證觀測應用設備和儀器，保留相關的檢驗記錄；第三，觀測水準點的時候，需要保障具備一致的前、后視觀測尺寸；第四，依據(jù)國家相關標準規(guī)定的線路來實施觀測，操作中應該應用固定觀測人員和相同的設備儀器；第五，觀測過程中盡可能避免陽光直射，同時需要具備相同的觀測環(huán)境；第六，保障能夠隨時觀測、隨時驗證，操作中需要一次完成觀測，不可以中斷；第七，雨季前、后應該進行聯(lián)測，對水準點高程進行檢查。

四、變形監(jiān)測的精度、觀測儀器和觀測周期

（一）變形監(jiān)測精度

變形觀測物體的級別、觀測目的、預測計量精度決定測量精度和等級。依據(jù)建筑施工的基本要求和規(guī)范，需要具備1mm的監(jiān)測精度，2mm的收斂監(jiān)測精度。為了確保監(jiān)測建筑物體的實際精度，施工操作中不可以隨便更換觀測設備和相關觀測人員，并且每次觀測的時候需要具備相同觀測路線和觀測順序。

（二）測量儀器設備

選擇監(jiān)測儀器設備的過程中，需要切實符合精度的設計要求，確保監(jiān)測具備一定經(jīng)濟性和先進性，最大限度應用一些高效、快速的操作方式。操作過程中，依據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況，監(jiān)測建筑物體中合理應用TPS402全站儀精密水準儀等設備來觀測測距；有機結合三維位移觀測、收斂監(jiān)測儀器等設備來觀測隧道收斂情況。三維位移觀測應用中包括相對位移觀測法和絕對坐標觀測法兩種。

（三）變形監(jiān)測周期

確定變形監(jiān)測周期的基本原則，系統(tǒng)反應觀測變形過程，但是不會疏忽變化時刻，依據(jù)外界因素的影響情況以及單位時間內變形量大小來對周期進行確定。如果出現(xiàn)異常變形的時候，此時應該適當增加觀測次數(shù)。變形周期確定中依據(jù)實際情況，有機結合監(jiān)理和業(yè)務的建議，根據(jù)工地實際情況，結合業(yè)主、監(jiān)理的意見，在穩(wěn)定區(qū)域設置觀測點的時候，需要距離掌子面25m，在得到基本數(shù)據(jù)信息以后隔天監(jiān)測一次25-50m的位置，距離掌子面50m的位置需要每周監(jiān)測一次，并且連續(xù)進行四周，完成以后每月進行一次。監(jiān)測中如果出現(xiàn)比較小的位移量以及區(qū)域穩(wěn)定變形的時候，可以適當放寬觀測間隔，若出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)或比較大變形值的時候，此時應該增加觀測頻率，及時為監(jiān)理人員提供相關報告。實際監(jiān)測中，大部分單位都是每周進行一次監(jiān)測。監(jiān)測以后應該向相關部門及時提供監(jiān)測資料和報告，保障監(jiān)理工程師能夠及時獲得滿足合同需求的資料。施工過程中，在完成第一次全面監(jiān)測穩(wěn)定以后的埋設觀測點，對于高層大型建筑來說，需要及時觀測每層的情況，直到所有層都滿足觀測標準，同時，其他類型建筑不低于5次。完成施工以后，一般每年、每季度都需要對建筑物進行一次監(jiān)測，第二年間隔半年進行一次，以后可以每年監(jiān)測一次建筑。實際操作中如果出現(xiàn)特殊的現(xiàn)象，此時可以臨時增加監(jiān)測次數(shù)。實際監(jiān)測過程中值得注重的是，需要依據(jù)設計、規(guī)定、時間需求進行操作。

五、位移觀測點的布設

布設位移觀測的時候依據(jù)基坑觀測為基本案例進行分析，主要包括以下幾方面的內容：

（一）建立沉降、位移監(jiān)測基準點

依據(jù)工程項目施工現(xiàn)場實際情況來充分分析觀測精度要求和基準點穩(wěn)定性，在距離工程現(xiàn)場基坑5倍開挖深度以外距離的土體中合理設置7個基準點，以便于能夠互相校核，對上述七個基準點進行編號，依次為WJ1、WJ2、WJ3、WJ4、CJ1、CJ2、CJ3；布設3個沉降基準點和4個位移基準點的時候，需要具備高于基坑深度5倍的距基坑邊，但是需要保證能夠低于壓力影響范圍。4個位移基準點布設的時候，需要每個基準點都能夠和每邊構成直線水平位移觀測點，從而可以建立一定的位移監(jiān)測網(wǎng)。

（二）布置基坑支護圍護結構頂部沉降觀測點以及水平位移觀測點

埋設觀測點的過程中，應該合理結合被觀測目標和觀測點，保障觀測點變化情況可以充分展現(xiàn)被觀測目標實際變化特點。在攪拌樁頂部位置設置住宅樓群位的水平位移觀測點、在水平位移附近地面上布設沉降觀測點，基坑支護結構頂部變形合理設置其他沉降觀測點和水平位移觀測點，在基坑支護結構頂部安裝Ф16膨脹螺栓作為觀測標志。依據(jù)施工現(xiàn)場測量規(guī)范需求和平面尺寸，設計過程中總共包括測量觀測點和水平位移觀測點在內的9個觀測點。

（三）布設基坑附近沉降觀測點

依據(jù)設計圖紙來布設基坑周圍房屋沉降四十個觀測點，對上述觀測點進行編號為FW1～FW40。

（四）布設基坑附近地下水位觀測孔

依據(jù)設計實際需求和規(guī)范標準，在建筑基坑四周布設四個水位觀測孔，對其進行編號是SW 1～SW 42，利用油壓XY-100型鉆機成孔來進行處理，確保形成11m深的孔，然后進行塑料套管、構成濾管成井的相關工作。

[1]蔡真印,王忠權,李志鵬.地下工程測量的發(fā)展趨勢[C]. 2011礦山企業(yè)節(jié)能減排、循環(huán)經(jīng)濟與綠色礦山建設經(jīng)驗交流會論文集，2011:136-138.

[2]白征東,湯曉禹,項偉.建筑GPS變形監(jiān)測中小波分析的應用[C].中國測繪地理信息學會2014工程測量分會與礦山測量專委會年會暨全國變形與安全監(jiān)測學術研討會論文集，2014:12-15.

TU

A

1673-0046（2016）9-0173-02