高層建筑變形觀測技術分析

王云飛

佛山市南海區房地產測繪中心 廣東 佛山 528200

前言

我國城市化建設進程正在不斷推進，再加上人們的生活質量不斷提高，人們對于住房的安全性和舒適性提出了更高要求。高層建筑是現代化城市中最常見的建筑類型，高層建筑具有高度高、承重大的特點，因此對其進行沉降和水平變形監測顯得尤為重要。

1 高層建筑施工中應用沉降觀測技術的必要性

高層建筑的不均勻沉降導致其安全性和穩定性降低的主要因素，再加上當地水文地質環境等特點，高層建筑常常會因地基沉降而引起較為嚴重的結構變形問題，給人民群眾的日常生活和生命財產安全造成了不良影響。鑒于高層建筑的沉降對于其安全穩定性影響的嚴重性，相關單位應對高層建筑的變形情況進行嚴格的觀測，為建筑施工單位做出正確的施工指導，明確施工中所需的處理方式，為高層建筑的安全使用提供保障[1]。

2 高層建筑中基礎變形測量技術分析及控制措施

2.1 變形觀測技術電子化

由于地基及基礎出現的問題，又隨著高層建筑層數的不斷增多，對施工過程及質量也提出更高要求，對建筑物進行變形測量顯得十分重要。由于電子水準儀在沉降觀測中的廣泛應用，沉降觀測成為地面測量的重要方法。其優點在于精確度高、速度快，實現從外業到內業的自動化數據處理。

2.2 沉降觀測作業流程

將基準點埋設在施工現場周邊相對穩定的地方，根據建筑物受力特點，在建筑物基礎部位埋設觀測點，從基準點出發經各觀測點施測一條固定閉合路線建立初始數據。首次觀測成果是計算沉降量的起始值，在水準點埋設不少于15天后，主體施工前進行第一次觀測，首次要進行兩次觀測，兩次觀測高程之差在允許范圍內（±1.0mm）時，取其平均值作為初始觀測結果，否則需重新測量；第二，沉降觀測用精密水準儀（精度為0.3mm/km）和2m銦鋼水準標尺進行施測。每次觀測前按技術要求對儀器進行檢査和校正，沉降觀測需按照固定測量人員，固定測量儀器和固定路線的要求進行，以保證觀測精密；第三，內業精度評定與數據處理：核對和復査外業觀測成果與起算數據；驗算各項限差，在確認全部符合規定要求時方可進行計算。除在觀測過程中嚴格作業、認真核查超限誤差并隨時予以排除外，還要在變形分析中通過檢驗將判定含有粗差的觀測值予以剔除。

2.3 建筑水平位移監測方法常用的有視準線法、小角度法、前方交會法等

（1）視準線法

視準線法是在兩固定點間設置經緯儀的視線作為基準線，定期測量監測點到基準線間的距離，求定監測點水平位移量的技術方法。這種方法要先選取視準線間的兩個基準點（設為A、B點），在視準線間選取三點作為水平位移監測點。監測時經緯儀置于A點，儀器標向B點，使水平制動裝置制動。沿垂直方向轉動經緯儀望遠鏡，分別轉向中間三點附近，并分別量取水平位移監測點到A—B視準線的距離從而得出這段時間內水平位移量。

（2）小角度法

小角度法是在測站上測量位移間的夾角及距離，以求得位移量大小的一種測量方法。它在進行監測時要在基坑一定距離外建立監測基點并確定一條監測基線，監測點盡量在監測基線上，然后在一個基準點上架設精密經緯儀精確測定基線與測站點到監測點的視線之間微小角度變化，得到數據后利用公式計算基坑水平位移的變化。

（3）前方交會法

前方交會法利用兩個基準點和一個變形監測點，構成一個三角形，監測三角形的邊角數據以求出變形監測點的位移變化量。前方交會法具有以下諸多優點：

①監測基點布置位置選擇較靈活，工作基點多位于面向測點并可以適當遠離監測目標，因此在監測基點的選擇更具靈活性；②前方交會法可以同時監測2個方向的水平位移；③當監測基點較多且分布在多條直線上時前方交會法的耗時較少。

2.4 制定合理的變形觀測實施方法

根據施工方法、場地工程地質及環境條件，嚴格按照當地管理部門對關建筑變形控制的要求進行觀測方法的設計和實施。在工程施工期間，由于荷載分布、構造體系、施工條件和外界其他因素的復雜影響，很難單純從理論上預測土體施工中出現的沉降變化情況。通過將實際觀測數據與預測數值進行對比，進而判斷上一施工環節的最終結果是否達到預期要求，同時也能明確下一施工環節的實際施工方式，從而實現精準施工；通過監測及時發現工程施工期間、投入運營期間中的沉降變形發展趨勢，能夠達到有效控制，減少建筑物不均勻沉降的目的；將現場監測結果反饋給設計單位，使設計單位能根據現場工況發展，進一步優化方案，達到優質、安全、經濟的施工目的。

3 高層建筑變形觀測新技術

3.1 地面激光掃描技術

地面三維激光掃描技術近幾年得到迅猛發展，被廣泛用于文物保護、古建筑重建、數字城市、地形測量、礦山測量等領域，并顯示出不可替代的優越性。在傾斜觀測方面，地面三維激光掃描儀技術也有應用，其主要集中在一般民用建筑物方面，高度相對不高，且大部分應用研究只采用一種地面三維激光掃描儀，生成一種參數下的掃描結果，并對其結果進行研究分析。

3.2 GPS技術

GPS之所以能夠在各領域中得以廣泛使用，還得歸功于其具備全球性、全天候性和連續且精密的三維導航及定位功能，還具有相對良好的抗干擾性與保密性等，具體優點有：點位之間無須通視；定位精度高；觀測時間短；提供三維坐標；操作簡便；全天候作業。

GPS技術在高層建筑變形觀測中的應用不僅能有效提高觀測結果的精度，為相關單位提供可靠的觀測數據，還能實現變形觀測工作的智能化和自動化。

4 結束語

高層建筑基坑的穩定性對工程建設至關重要，直接影響到施工人員的生命財產安全。觀測時，要對每一個細節嚴格要求，減少不必要的擾動，保證測量結果符合標準。通過對高層建筑進行變形監測，可以提高建筑施工及使用的信息化水平，提高安全性。