周邊建筑物監測實施過程分析

廣州廣檢建設工程檢測中心有限公司，廣東 廣州 510000

1 背景概況

建筑深基坑、地鐵施工、城市綜合管廊施工等地下工程的施工需要開挖深基坑或進行盾構掘進，深度小則7～8m，大則超過30m。深基坑的開挖和隧道施工不可避免地會對鄰近建筑物產生不利影響。往常，因深基坑和地鐵隧道施工造成的周邊建構筑物坍塌或傾斜的事件時常發生。相關國家、行業的監測類規范對建筑物的監測也設置了相應的監測參數及報警指標，如《建筑基坑工程監測技術標準》（GB 50497—2019）規定基坑設計安全等級為一級的基坑應測周邊建筑豎向位移及傾斜，宜測周邊建筑水平位移；安全等級為二級的基坑應測周邊建筑豎向位移，宜測傾斜，可測周邊建筑水平位移；安全等級為三級的基坑應測周邊建筑豎向位移，可測傾斜和周邊建筑水平位移。相關報警指標見表1。

表1 周邊建筑物相關報警值要求

2 監測實施過程中的相關問題

以廣州市為例，建筑深基坑監測必須委托第三方監測單位實施，在監測實施前需編制專項監測方案，工程影響范圍內的建構筑物監測為必須監測的對象。方案設置報警指標時，之前相當一部分只設置建筑物沉降這個指標，近一兩年開始逐漸增加建筑物傾斜監測的實施。建筑物沉降監測使用類似10mm、15mm或者20mm等值來控制，一般采用水準觀測或三角高程觀測實施。建筑物傾斜監測按照2‰、3‰或其他值來控制，一般運用差異沉降或頂底位移計算法，為實施方便，又以應用差異沉降法居多。

對于利用水準觀測或者三角高程觀測進行的沉降監測，有明確的規范技術條文約定，實施時基本都沒有問題。但對于傾斜監測部分，實際生產中監測單位實施時測量得到的基本都是建筑物基于第一次測量時后續的傾斜變化，并非每次測量的建筑物垂直度。以差異沉降為例，其操作方法如下：第一步，監測開始前在被監測建筑基線邊的兩端各布置1個監測點，并利用水準儀測量2個測點的初始高差h0（或高程），作為初始值；第二步，每次觀測實施時采用水準觀測方法獲取此次測量時2個測點的高差h1（或高程）；第三步，內業通過計算高差之差h1-h0，結合兩點之間的水平投影長度D，計算傾斜變化值，傾斜變化值作為傾斜監測的結果進行報告整理。

關于對報警的控制，實施監測過程中，監測單位按照報警指標（含速率報警指標）來進行變化控制。監測持續至施工完成工程結束，若監測過程中沒有出現突變性的沉降造成變化速率報警、基坑回填后建筑物監測沉降和傾斜兩個參數不超過原定報警值、當前建筑物沉降變化情況處于穩定狀態，滿足以上幾個指標即視為建筑物在施工過程和施工完成后處于安全狀態，然后結束對建筑物的監測工作。

綜合梳理以上報警控制和技術操作的全過程，筆者認為若被監測建筑物監測前沒有出現傾斜，在該工程施工這個周期范圍來看，操作過程并無不合理之處，并且容易控制、指標清晰。

結合現行的監測實施情況來看，各個項目實施時，建設單位出于節省成本的考慮，對不是特別重要的建筑物并不會開展開工前的房屋鑒定工作；而對于部分開展了房屋鑒定的項目來說，鑒定單位對周邊建筑做了現狀的記錄和鑒定，但后續是鑒定單位做鑒定的事情，監測單位做監測的事情，兩者并未有效聯動，以實現對當前建筑物傾斜度的數據確認和傾斜報警指標的校正。監測單位在新項目開展時的傾斜報警值大部分會按照相關規范重新設置，并未考慮建筑物已經存在傾斜的情況，按照前文的監測方式實施傾斜監測，以過程中的傾斜變化作為傾斜監測的控制指標，這樣的做法顯然并不合理。極端情況下建筑物經過2～3次施工擾動，可能本身已經處于臨近允許值的狀態，如此實施下來容易突發風險事故。

3 實際監測案例

以廣州某深基坑工程為例，其開挖深度為15m，支護結構外5m處存在一處天然基礎建筑，建筑共5層，高度約20m。建筑物和基坑的位置分布見圖1。

圖1 建筑物及測點布置

在基坑開挖全過程中，測得建筑4個角點的沉降分別為D1 16.2mm、D2 15.3mm、D3 21.6mm、D4 20.5mm；建筑兩個邊長分別為10m和8m。監測過程中，建筑結構未出現裂縫，利用差異沉降計算建筑傾斜變化見表2。

表2 差異沉降測量計算結果表

按照表2計算結果，建筑傾斜變化均未超過設計給定允許值，最大值為0.5‰。此法計算的傾斜變化值是建筑從該項目開始監測至監測結束時產生的傾斜變化，未考慮建筑的初始傾斜。

為做進一步研究，在建筑內部對建筑的絕對傾斜進行觀測，觀測同樣采用差異沉降法進行，選擇在建筑4樓樓面對測點布置容易實施的D1-D3斷面進行觀測，為減少誤差采用同斷面每2.5m布置1個測點的方式進行多點觀測。該方法的傾斜計算結果見表3。

表3 傾斜測量計算結果表

對比表2和表3可以發現，房屋的現狀傾斜比過程中產生的傾斜大很多，差值達到1.3‰，也就是建筑的初始傾斜達1.3‰。

通過以上事例可以驗證，拋開建筑初始傾斜，以監測過程中產生的傾斜變化作為指標來判定建筑的安全狀態是不可靠的，存在相當大的風險，監測單位實施時應特別留意和規避。

4 對于問題的相關建議

上述問題延伸至近年來很熱門的地鐵結構自動化監測領域，也存在同樣的問題。第一個項目實施時，假設規范或設計給定的結構允許變形值為10mm或8mm，若監測全過程累計變化了5～6mm，即給出結論“處于安全狀態”，并進行數據歸檔。對于行車軌道結構，通過日常維護可以調整軌道的空間位置，已經發生的變化量可以恢復；但對于隧道管片結構，已經發生的變形很難及時進行處理。若后續再次開展其他施工會擾動地鐵結構時，再以10mm或者8mm的允許變形值來控制，易出現在未觸發任何報警情況下，結構自身的變化量不斷累計，存在不可控的安全風險。為防范風險，文章基于當前的生產模式，并從技術可行性出發，提出如下意見，以供參考：

（1）監測單位監測前務必獲取建筑物的現狀傾斜信息。未開展房屋鑒定或不存在相關建筑物傾斜數據的情況下，監測單位應在建筑物被工程施工擾動之前（基坑或其他工程施工前）進行建筑物現狀測量，設計單位或監測單位根據現狀測量數據進行報警指標的細化調整。對于開展了房屋鑒定的建筑物，監測單位在實施時可以索取房屋鑒定資料，確認建筑物當前的傾斜信息，進而聯系設計等單位核定報警值。

（2）監測工作實施過程的控制原則，應從單一控制閾值向更加注重對過程的控制轉變。不要認為沒有超過報警指標就是安全無風險，要多考慮權屬單位的利益，注重過程控制；及時進行過程監測數據的分析，結合施工進度和工藝，緊密聯系施工單位，用監測數據來指導和改進施工，力爭將施工過程對建筑物的干擾降到最小，以盡量保證建筑物不發生沉降和傾斜為目標。

（3）監測具體實施時監測單位可以改進監測手段，以準確測量到建筑物的垂直度作為監測手段進行控制。目前自動化監測手段越來越成熟，高精度傾角傳感器的穩定性和經濟性都有很大的提高，因此建筑的傾斜監測具備實施自動化監測的良好條件。利用傳感器選擇合適的安裝基準面不僅可以獲取建筑的起始傾斜狀態，還能在監測過程中獲取建筑的實時傾斜狀態。同時高頻、高精度的建筑傾斜狀態數據的獲取還可以適當降低建筑沉降監測的人工監測實施頻率，節省人工成本。

（4）從社會和經濟效益角度考慮，監測工程結束后，建議由建設單位組織，將周邊建筑物監測數據提供給建筑物權屬單位，以備后續建設單位調用，以節省測量的成本。