建筑物变形监测浅析

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　　摘要：近些年随着我国的经济发展，城市建筑物越来越多，这些建筑物的出现令我们的生活环境变得越来越好。但是，建筑物的变形问题也随着建筑数量的增多而日益凸显。本文主要分析了工程实践中建筑物产生过大变形的主要原因，叙述了变形监测的主要作用和内容，提出了“五定”变形监测的基本原则及注意事项。
　　关键词：建筑物变形原因监测基本常识变形监测的主要作用及内容
　　 监测方法
　　 随着经济发展和城市化进程的加快，城市中出现了越来越多的高层建筑物，从几十层到上百层的楼房。根据能量守恒定律，楼房质量对所在地表的压力会使地面发生变形，直接影响楼房的受力情况。如果地表受力不均匀，就会发生楼房倾斜甚至倒塌等灾害，直接影响到居民的生命和财产安全。为了确保这些楼房的安全使用，需要对其进行长期的精密变形观测，以确定其变形状态。
　　建筑物变形的主要原因
　　 （一）地质资料不准确
　　 有的地质资料是参考相邻场地地质情况得出的数据；有的钻探钻孔间距过大；有的钻探深度不够；有的场地地层变化复杂。
　　 （二）基础设计形式不统一
　　 采用多种基础形式混合，由于不同的基础形式所提供的支承力不同，如摩擦桩主要是靠土体的抗剪强度，支承桩主要是靠土体的抗压强度，而土体是各向异性的，使基础在荷载作用下变形程度不同；建筑物体形复杂，荷载差异大；基础落在不同土质上等。（三）基础施工达不到设计和规范要求
　　 施工验槽（坑）时没有进行土体原位试验，仅凭经验判断，使建筑物未落在设计持力层上；或基槽（坑）原土被扰动、超挖以及施工时淤泥、松土未清理或者基底清理未达施工规范要求。
　　监测基本常识
　　 （一）变形监测是对建(构)筑物及地基、建筑基坑或一定范围内的岩体及土体的位移、沉降、倾斜、挠度、裂缝和相关影响进行监测，并提供变形分析的过程。
　　 （二）变形监测具有精度要求高、需要重复观测、观测时间长、数据处理方法严密等特点。
　　 （三）变形测量点的分类：1、基准点是固定不动的点，点位要设在变形影响区域以外稳定可靠的位置，每个工程至少应有3个基准点。2、工作基点是用于直接测定变形观测点的相对稳定的点。对通视条件较好或观测项目较少的工程，可不设立工作基点。3、变形观测点是设置在变形体上的照准标志点，点位要设立在能准确反映变形体变形特征的位置或监测断面上。
　　（四）变形监测的基本要求：
　　1、应收集相关资料，制定详细的监测方案
　　2、基准点与工作基点每半年应复测一次
　　3、确定合理的监测周期
　　4、各次监测应使用相同的方法、仪器、人员等
　　5、每次监测前对仪器工具进行检查、校正
　　6、每次监测后及时处理数据，结果异常时及时通报相关单位
　　 7、及时递交有关资料（变形监测成果统计表、监测点位分布图、位移曲线图等）
　　 （五）变形监测的基本原则及注意事项
　　 1、变形监测的基本原则
　　 在工程质量验收中，变形监测成果已成为重要的验收内容之一。变形监测要遵循“五定”原则。所谓“五定”，即通常所说的变形观测依据的基准点、工作基点和被观测物上的变形观测点位要稳定；所用仪器、设备要稳定；观测人员要稳定；观测时的环境条件基本稳定；观测路线、镜位、程序和方法要固定。以上措施在客观上尽量减少了监测误差的不定性，使所测的结果具有统一的趋向性，保证各次复测结果与首次观测的结果可比性一致，使观测值更真实。2、变形监测的注意事项变形监测是非常复杂且技术要求较高的工作。在实施建筑工程变形监测时，特别是对高层、超高层，以及特殊设备基础的变形监测时，根据“五定”原则应注意并做到以下几点：(1)实地勘踏，做好技术设计。
　　 这是观测的第一步，为变形监测方案的编写提供重要依据，因此，要求实地勘踏人员具有丰富的经验，认真听取各方意见，实地察看工程场地，做到心中有数。(2)确定施测精度指标
　　 精度指标是将国家现行设计验收规范和工程实际情况有机结合的产物，在编写变形监测方案过程中应规定变形监测的技术精度指标、变形监测方法、观测频率及周期等。(3)选用仪器、设备应满足变形监测施测精度要求
　　 一般常用的仪器设备有经纬仪、全站仪、精密水准仪、电子测距仪或激光经纬仪、铟钢尺等。监测人员要熟悉并掌握仪器、设备的操作方法与观测程序，在首次观测前要对所用仪器的各项指标进行检验校正，且必须经计量单位标定，连续使用3~6个月后重新对所用仪器、设备进行检校。(4)变形监测基准点的要求
　　 变形监测基准点分为基准点、工作基准点、变形观测点，每个工程必须有不少于3个稳固可靠的点作为基准点。为了能够反映出建（构）筑物的准确变形情况，变形测量点要埋设在最能反映建筑物变形特征和变形明显的部位；观测点纵横向要对称，并均匀地分布在建筑物的周围；观测点要符合各施工阶段的观测要求，牢固可靠，特别要考虑到装修装饰阶段因墙或柱饰面、水电施工等破坏或掩盖住观测点，不能连续观测而失去观测意义。(5)观测时间的要求
　　 建（构）筑物的变形监测对时间有严格限制，特别是首次观测必须按时进行，否则变形监测因得不到原始数据，而使整个监测得不到完整的观测资料；其他各阶段的复测，根据工程进展情况必须定时进行，不得漏测或补测，相邻的2次时间间隔称为1个观测周期。无论采取何种方式都必须按施测方案中规定的观测周期准时进行。当出现异常变形或变形发展过快的，应增加测量次数，及时跟踪变形的发展。
　　三、建筑物变形监测的主要作用及内容
　　 （一）建筑物变形监测的主要作用
　　 引起建筑物沉降变形的因素具有复杂性和隐蔽性，且勘察、设计及施工存在客观偏差，检测建筑物结构安全与否，变形监测成了一种必不可少的依据。变形监测主要是监视建筑物施工的质量及其使用与运营期间的安全；监测建筑物场地和建筑物的稳定性；分析和处理有关工程质量事故；验证有关建筑地基、结构设计的理论和设计参数的准确和可靠性；研究建筑物变形规律和预报变形趋势。（二）建筑物变形监测的主要内容
　　 建筑物变形监测的内容根据建筑物的要求而有所不同，一般按设计要求及设计规范、施工规范来确定，主要划分为将建筑变形分为沉降与位移2类。对于一般的建筑物，主要是建筑物沉降监测与建筑物主体倾斜监测。建筑物沉降监测应测定建筑物地基的沉降量、沉降差及沉降速度并计算基础倾斜、局部倾斜、相对弯曲及构件倾斜。建筑物主体倾斜监测应测定建筑物顶部相对于底部或各层间上层相对于下层的水平位移与高差，分别计算整体或分层的倾斜度，倾斜方向及倾斜速度。
　　四、变形监测方法
　　 变形监测的方法应根据监测项目的特点、精度要求、变形速率以及监测体的安全性指标而定。也可以同时采用多种方法进行监测。
　　 水平位移监测：极坐标法、交会法、GPS法、正倒垂线法、视准线法等。
　　 垂直位移监测：水准测量、电磁波测距三角高程测量等。
　　 三维位移监测：全站议自动跟踪测量法、GPS-RTK法、摄影测量法等。
　　 主体倾斜：经纬仪投点法、差异沉降法、垂线法、激光准直法等。
　　 挠度观测：垂线法、差异沉降法、挠度计法等。
　　 监测体裂缝：测缝计法、摄影测量法等。
　　 应力、应变监测：应力计法、应变计法。
　　（一）位移监测基准网
　　1、水平位移监测基准网
　　 水平位移监测基准网宜采用独立坐标系，并进行一次布网。必要时可与国家坐标系联测。

　　 水平位移基准网可采用三角形网、导线网、GPS网和视准轴线等形式。
　　 2、垂直位移监测基准网
　　 垂直位移基准网应布设成环形网并采用水准测量方法观测。
　　 起始点的高程宜采用测区原有高程系统，较小规模的监测工作可采用假定高程系统；较大规模的监测宜与国家水准点联测。
　　（二）沉降观测
　　 测定建筑物、构筑物上所设观测点的高程随时间变化的工作称为沉降观测。
　　 在沉降影响范围之外埋设水准基点（一般应设3个以上的基准点），在能反映沉降特征的部位设置沉降观测点，用水准测量方法定期测定观测点相对于水准基点的高差，从而确定各次沉降值及总沉降量。
　　1、沉降观测点的布设
　　选定沉降观测点后，设置观测标志。
　　
　　2、观测方法
　　 先获取起始数据，然后按一定周期，期测定观测点相对于水准基点的高差。观测方法有：精密水准测量、流体静力水准测量、电磁波测距三角高程测量等方法。
　　3、观测成果整理
　　 以第一次观测值为基准，计算出各次观测间的沉降量和累计总沉降量。同时应注明观测日期及荷载情况，作出沉降曲线图。
　　
　　（三）位移观测
　　 建筑物、构筑物的位置在水平方向的变化称为水平位移，水平位移观测是测定建筑物、构筑物的平面位置随时间变化的移动量。
　　1、三角形网法
　　2、交会法
　　3、极坐标法
　　4、准直法
　　 有时只要求测定建筑物在某特定方向上的位移量，观测时，可在其垂直方向上建立一条基线，在建筑物上埋设一些观测标志，定期测量观测标志偏离基准线的距离，就可以确定建筑物随时间位移的情况。
　　 也可采用小角法，即测定观测点方向与基准线的水平角来确定水平位移。
　　 根据经纬仪到标志的水平距离D,可用下式推算出P点在垂直于基准线方向上的偏离量：
　　
　　
　　 3、垂线法
　　 4、倾斜仪法
　　（五）裂缝观测
　　 测定建筑物上裂缝发展情况的观测工作称为裂缝观测。
　　 裂缝观测时根据裂缝分布情况，选择其代表性的位置，在裂缝两侧设置标志，两侧标志的连线与裂缝走向大致垂直。定期测量两标志的距离，测量建筑物表面上裂缝的长度并记录测量的日期，标志间距的增加即代表裂缝宽度的增量。
　　 也可在裂缝两侧设置金属片标志，在标志上画竖线，若竖线错开，则表示裂缝在扩大。
　　
　　 测定建筑物构件受力后产生弯曲变形的工作称为挠度观测。
　　 对平置的构件，至少在两端及中间设置A、B、C三个沉降点，进行沉降观测，测得某时间段内这三点的沉降量分别维ha、hb、hc，则此构件的挠度f为：
　　
　　 对直立的构件，至少要设立上、中、下三个位移观测点精心位移观测，利用三点的位移量可算出挠度。
　　 综上所述，在施工过程中，建筑物的变形监测与工程质量关系重大.建设方、施工方、监理方必须高度重视建筑物的变形监测，在变形监测的过程中，认真做到“五定”，使观测值真实、可靠，使建筑物的变形能在施工中进行有效地监控，从而避免过大的变形发生。
　　
　　 参考文献：[1]郭菁菁高层建筑物变形监测实例研究理论纵横2008
　　 [2]陈世梅建筑变形监测技术探讨科技资讯2011
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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