淺談高層建筑在建設中變形監測方法

秦波

［上海市地礦工程勘察（集團）有限公司，上海 200072］

0 引言

建筑物的垂直位移變形在施工期間是安全穩定的，工程的設計方案和施工方法是可靠合理的。基坑周邊建筑物的位移監測是施工過程中必不可少的項目，內容主要包括垂直位移，水平位移等，依據是監測數據、各項極限值、發展趨勢。當累計位移值或當次變形速率超過報警值時，應及時分析原因上報，以便能夠迅速采取應急措施進行控制，全過程實現安全施工的目的[1]。

1 高層住宅建筑深基坑施工的重要作用

深基坑施工在整個高層建筑的施工作業中是一項重要的內容，它會直接影響到整個建筑的承重性與穩定性，在建筑施工中屬于一項基礎性的保障作業。要想讓高層建筑的安全性更優，就要不斷提高深基坑作業的技術水平，這樣才能讓建筑工程的基坑施工增強其承載力，進而讓整個建筑物提高其使用年限與穩定性。因而，在深基坑施工作業時，必須確保其技術水平與質量。在具體項目的施工過程中，如果沒有嚴格按照規范要求以及設計標準來做好相關的施工管理，就會增加經濟方面的成本和風險，進而影響整個項目的順利開展。所以，在深基坑的具體施工過程中，現場的技術管理人員要確保監測方式的科學和合理性，進而科學地管理好深基坑的支護結構和地下管線以及周邊的土體情況。需要注意一點，在安排基坑支護的施工作業時，要充分考慮好基坑處于什么樣的具體狀態以及相應的設計情況，只有進一步提升深基坑作業的安全性，才能有效保障后續施工環節的有序開展[2]。

2 基坑監測的特點

現階段，建筑部門對建筑施工安全提出了更高的要求，基坑監測的重要性得到了進一步體現，并且監測技術在當前的建筑領域中得到了廣泛應用。為了保證技術應用的有效性和提高監測質量，工作人員必須在熟練掌握基坑監測特點的基礎上，靈活應用基坑監測技術，從而保證基坑監測技術的效果。從技術層面來看，基坑監測主要有以下兩個特點。①實效性強。地質結構變化是一個動態的過程，在基坑作業中，地質結構任何方向的變化都是有跡可循的。因此，基坑監測技術的應用具有實效性。工作人員需要利用計算機處理技術來分析相關信息數據，并且實時監測地質結構的變化情況和預測坍塌事故發生的概率。②在深基坑監測過程中，工作人員需要以數據變化情況為依據，以地質結構的位移差為基坑安全評價指標來確定監測結果。應用基坑監測技術，可以有效消除各種外界因素對基坑監測產生的干擾，從而保證監測數據的精準性，進一步提高基坑的安全性。

3 控制測量

3.1 控制網的作用

控制測量是建立和維持測繪基準與測繪系統，通過控制測量來確保變形監測在統一的監測系統內，減少監測誤差。高程建筑施工期間的控制網應包含平面控制網和高程控制網。為減少控制網給監測過程帶來的誤差，一般采用獨立控制網，但與城市控制網建立對應關系，以便數據后續的延續和可追溯。

3.2 控制網設置

根據工程特點和周邊環境情況合理設置控制點。控制點點位設置在穩固、易于測量的位置，若工程周邊無法找到合適地點，考慮到監測頻率可設置工作基點，以便減少每次測量的線路，工作基點復測頻率應高于控制點頻率而低于監測頻率。控制網根據監測內容設置分為平面控制網和高程控制網，其中平面控制網主要用于水平位移、傾斜、擾度等測量的基準網，高程控制網則可以用于垂直位移和擾度測量的基準網，平面控制網中平面控制點一般不少于4個，并且兩兩互相通視，若不通視，則需要增加轉點，轉點數量上不設限制，但與控制點之間間距應滿足相關規范要求。高程控制網中高程控制點一般不少于3個。

3.3 控制測量

控制網形成后，需要對其進行初測和復測工作，測量要求應根據設置等級要求進行，控制網測量等級不低于監測點的監測等級。初測一般進行三次或以上成果，取平均值作為控制網基準值，后續復測根據測點埋設等級，一般不低于1次/季度。

控制網復測后由于各種原因會造成控制點本次成果與上次成果有一定差異，造成差異的可能為測量誤差或者真實變形，應根據具體情況進行相關分析，原則上因測量誤差造成差異一般不大于2mm，采用以前的數據即可；真實變形則應根據實際情況利用新測數據，同時需要對真實變形的控制點進行三次測量取平均值的形式進行新的賦值。

4 變形監測方法

4.1 主體建筑沉降觀測點的布設

在開始施工前，將沉降觀測點預先布置在建筑物的外墻柱或承重墻上。觀測標志選用φ18mm～20mm，長25cm的圓鋼，加工成“L”形狀，頂部為圓弧形態。標志采用后置筋埋設在建筑物框架結構的立柱或承重墻上，點位距地面的高度為0.3～0.5m，標志埋設應穩固，并標識明顯記號，盡量降低觀測點被破壞的風險。在整個施工期間，觀測點因處于施工區域內容易受到各種外力的影響破壞，故應采取相應的保護措施，盡可能地保證觀測的連續性。計劃在每棟建筑外墻柱各設置4個沉降觀測點（水平位移觀測點與之共用）。

4.2 水平位移監測

在進行監測工作時，全站儀是使用較多的設備，一般會使用極坐標這種監測方式，通過分析兩個已知的監測點，采用極坐標換算方式，對未知觀測點進行確定，進而獲取相應的坐標數據。認真監測坡頂豎向位移情況和周邊道路的沉降情況。監測時主要使用電子水準儀，在埋設其觀測點時，坡頂豎向位移監測點可以共用水平位移監測點，而對周邊道路沉降情況的觀測點布設，主要是采用擊入界址點鋼釘方式來完成。在觀測具體沉降情況時，要充分考慮深基坑現場的具體狀況，進而對觀測的測量模式進行合理地制定。在進行第一次觀測時，要使用往返測量的方式，在觀測其余沉降情況時，可以采用單程測量的方式。還要及時檢查監測儀器是否保持良好狀態，要及時做好檢驗與校正工作，以便讓觀測的沉降結果保持精準性。此外，每次觀測時，還要將系統誤差控制在規定范圍內。認真監測深層水平的位移情況。主要使用的設備包括測斜儀和測斜管等，在對深層水平位移情況進行監測時，要合理把握具體的監測方法。首先要對測斜管的導槽進行認真檢查，該項檢查可以使用模擬測頭來完成，而后要確保測斜儀的工作狀態良好，在操作測斜儀時要確保操作的規范性，進而確保測點深度和讀數的精確度。要按照監測的方案來規劃好現場的監測頻率。在開挖基坑的過程中，一般監測的時間頻率保持在1～2d，后面隨著基坑開挖深度的不斷增加，監測的頻率也要相應提高。在完成澆筑基坑底部墊層的作業后，監測頻率要保持在每2d一次，隨著澆筑后時間的延長，監測的時間頻率可以保持在3～10d。完成測量后，要按照獲取的數據對監測的頻率進行及時調整。如果監測值保持穩定，就可以減少監測的頻率；如果監測數據出現較大的變化，監測頻率就要適當增加。

4.3 垂直位移監測

垂直位移觀測的高程依據是水準基點，即在水準點高程不變的前提下定期地測出變形點相對于水準基點的高差，并求出其高程講不同周期的監測數據進行比較分析，即可得出變形點的高程變化的大小及規律。一般作業采用三等水準測量，根據交樁的控制點作為起測點，對各監測點進行高程觀測，取前三次觀測值的平均值為初始值，監測點本次觀測值減去前次觀測值的差值即本次的垂直位移量，本次觀測值減去初始值的差值即為累計的垂直位移量。垂直位移監測也是監測中的重要內容，這項工作的效果與基坑施工安全性存在直接聯系。因此，需要高度重視垂直位移監測工作。垂直位移監測對數據的精準性有著很高的要求。工作人員需要應用光學原理，選擇一個合理的監測位置，把檢測光束與之對應，然后不斷計算光束與測量點位的數據。通過不同時間段產生的數據差值，工作人員可以準確判斷垂直位移情況，從而實現垂直位移監測的目標。采用這種方法進行監測，有助于提高垂直位移監測的準確度。然而，光測量技術也存在一定的局限性，在監測過程中容易受到其他物體的遮擋，導致無法獲取有效的數據。在這種情況下，為了保證垂直位移監測的有效性，工作人員需要利用其他的設備來獲取信息。在施工過程中，垂直位移對基坑的影響極大，它會嚴重破壞建筑基礎的穩定性。垂直位移問題如果處理不當，就會產生各種基礎質量問題，甚至導致建筑傾斜，增加建筑事故發生的概率。因此，工作人員必須有效落實垂直位移監測工作。

4.4 做好現場安全管理，保障深監測效果

在具體應用監測技術過程中，現場施工人員要提高對安全施工的意識和認知，特別是要確保附近的環境和現場施工保持良好的協調。要確保監測方式的科學和合理性，進而科學地管理。需要注意的是，在進行安全管理時，施工人員要進行嚴格遵循深基坑監測的相應原則，要認真落實好日常的施工措施，避免施工現場出現安全隱患。此外，現場管理人員還要認真做好安全監管工作，在深入分析深基坑監測技術具體應用情況的前提下，對重點施工內容加強監管，管理人員還要注意做好對基坑周邊的監測工作，進而充分掌握好當前基坑的具體沉降情況。

4.5 對監測結果進行判斷和處理

在工程監測的過程中，需要嚴格按照行業內部制定的標準和規定，對監測結果進行判斷，如果發現監測結果與實際工程情況出現偏差，需要及時找尋問題產生的原因，并重新開展監測工作，從而確保檢測結果的真實性和有效性。對于個別數值偏差較大的結果，可以分成兩種類型進行分析，并且根據現場實際情況對最終結果進行選擇。第一種是隨機變異性產生的結果偏差，同一個整體出現不同的結果數值時，可以進行中和。另外一種是因為外部環境和選擇方法不同產生的結果偏差，在不同整體上出現的偏差結果，需要及時進行調整，確保數據結果的完整性與有效性。建筑監測工作需要遵循公正、公開與公平的基本原則，同時監測報告結果出現偏差問題，也會對建筑工程施工質量和安全造成直接的影響，因此如果發現偏差問題需要及時進行解決和改善，只有這樣才能更好地對建筑工程質量安全進行保障。

5 應用案例

5.1 工程概況

上海市靜安區江寧路54A項目由1棟約100m高的辦公塔樓組成。總用地面積為10455m2，總建筑面積75325.5m2，地上23層。

5.2 監測設置

沉降監測點每隔2-3根立柱設置1個，共布設19個沉降監測點；水平位移監測在房屋四個角點上各設置1個，共計4個水平位移監測點。具體監測頻率如下。

（1）初始值測量3次。

（2）每增加1層進行一次垂直位移觀測。

（3）每增加5層進行一次水平位移監測。

5.3 特殊過程處理

由于監測點需要預制在建筑物體內，為保證整個監測工作的順利進行，在地面一層施工前在地下室內對應立柱上布設對應監測點，待一層施工完成后將監測點布設在地面一層的對應結構上，進行初始值重新測定，而將地下一層測點的累計變量累加上去，確保監測數據涵蓋地上樓層沉降施工的完整性。

5.4 監測成果

截至樓層結構封頂，經過測量數據得知，樓層結構最大沉降量為-7.43mm，水平位移最大1.2mm，平均日沉降在-0.01～-0.03mm，最大不均勻沉降-1.86～-7.43mm之間。樓層結構均處在正常沉降范圍。

5.5 社會效益

因本項目在施工過程需要同步進行醫學設備安裝，醫學設備安裝的平穩性是后續設備能否正常投入使用的前提保障。樓層的施工期間變形數據不僅僅為施工提供方向，也為醫學設備安裝調平提供依據，確保整個項目的穩步推進[3]。

6 結語

監測信息反饋進行安全預測，加強安全控制的同時減少隱患，使高層建筑工程始終處于安全可控狀態，從而更大程度上加強施工單位的風險控制。較為全面地總結了高層建筑安全監測的重要內容，極大地提高了對高程建筑工程的安全管控能力，為同類工程提供了借鑒經驗[4]。