高層建筑物的變形觀測常用方法及問題處理

常曉波

摘要：本文結合建筑物觀測實踐，簡要介紹了高層建筑物變形觀測的常用方法，討論了高層建筑物的沉降原因，沉降觀測周期和頻率；詳細分析了高層建筑物變形觀測中常見的問題及其處理方法。

關鍵字：建筑物、變形觀測、沉降觀測、測量

前言

隨著高層建筑物的增高和荷載的增加，在地基基礎上和上部結構的共同作用下，建筑物將發生不均勻沉降，輕者將使建筑物產生傾斜或裂縫，影響正常使用，重者將危機建筑物的安全。因此，建筑物的穩定性和可靠性已經成為人們關注的焦點，只有定期對高層建筑和重要建筑進行變形觀測，掌握其變形規律，才能合理預測未來的變形大小，及時采取預防或善后措施，確保建筑物的安全使用。

一、建筑物沉降觀測常用的方法

在建筑工程中，高層建筑物變形監測是判別建筑物的質量、保證建筑物永固安全的必備步驟，高層建筑的變形觀測包括沉降觀測、傾斜觀測和裂縫觀測 。其中沉降觀側是變形觀側的重點，在沉降觀測工作實踐中，應根據實際情況選用最有效的觀測方法，并科學分析、處理沉降觀測結果，對沉降觀測中常見的問題提出合理的解決辦法，準確掌握建筑物的沉降變化規律，為建筑物設計和防災減災提供科學的依據。

（1）水準測量法

水準測量作為建筑物沉降觀測的一種常用方法，是利用水準儀進行基誰點和沉降監測點的高程測量，根據沉降監測點各周期的高程變化，分析建筑物的沉降變形情況。此法適合干不同類型、不同精度要求和不同施測條件的建筑物沉降監測，也是一種傳統而可靠的方法。

（2）全自動測量法

隨著測量儀器的不斷改進，全站儀在沉降監測中得到 了廣泛的應用，尤其是全自動跟蹤測量儀的推廣應用 ，為全天候、全方位、高精度的全 自動監測提供 了廣闊的發展空間。全自動測量法在大壩、橋梁等建筑物的沉降監測中得到了廣泛的應用。

（3）數字攝影測量法

數字攝影測量在經濟建設、國防建設和科學研究中有著廣泛的用途，特別適用于重要工程的變形和自動生產線的監測，以及不可接觸物體的量測等。利用該技術進行大型建筑物的沉降監測時，無需接觸被側物體，并可同時提供多個點的瞬間三維空間信息，從而獲得建筑物的沉降數據，測定精度可達到24um 。

（4）GPS測量法

GPS作為一種全新的空間定位技術，從靜態定位發展到動態定位，并具有很高的相對定位精度，因此，在越來越多的領域取代了常規的光學儀器和電子儀器。應用GPS進行建筑物的沉降監測，可以實現全天候、實時、連續的高精度自動監測。

二、沉降觀測中常見的問題及處理方法

高層建筑基坑開挖后，由于土體結構發生變化，會有一個內力重分布的過程，基底及基坑周圍土體變形產生回彈，隨著基礎施工的進行，荷載不斷加大，地基變形增加，加之地下水位的影響，整個建筑物在垂直方向都會產生位移，因此高層建筑的沉降觀測從基坑開挖前就要進行，并且在整個施工過程中都不能間斷直至竣工投入使用且沉降變形基本穩定以后，才能停止 。

（1）高層建筑的沉降觀測步驟

高層建筑的沉降觀測步驟如下：設置永久觀測點→埋設觀測點→變形測量→內業計算→觀測成果整理分析。

（2）五定原則

沉降觀測的自始至終要遵循“五定”原則，所謂“五定”，即通常所說的沉降觀測依據的基準點、工作基點和被觀測物上的沉降觀測點，點位要穩定；所用儀器、設備要穩定；觀測人員要穩定；觀測時的環境條件基本一致；觀測路線、鏡位、程序和方法要固定。以上措施在客觀上盡量減少觀測誤差的不定性，使所測的結果具有統一的趨向性，保證各次復測結果與首次觀測的結果可比性更一致，使所觀測的沉降量更真實。

（3）注意事項

當高層建筑物附近沒有永久性水準點或水準點個數少于3時，應建立永久性水準點。永久性水準點應能長期保存，不易破壞及振動，應遠離公路、鐵路、嚴禁埋設在松軟土內，其埋設深度應在最低地下水位及凍土層以下0.5m。

高層建筑的沉降觀測點應沿建筑四腳、縱橫墻的交接處和伸縮縫兩側布置，間距一般為15～30m。沉降點的高度一般設在室外地坪以上500mm 處，當高層建筑設有兩層及兩層以上地下室時，應在地下室基礎底部以上500mm處設置沉降觀測點。

每次觀測結束后，都要檢查記錄計算是否正確，精度是否合格，并進行誤差分配，然后將觀測高程列入觀測成果表中，計算相鄰兩側次觀測之間的沉降量，并注明觀測日期和荷重情況。

三、沉降與時間關系圖中出現的問題及解決辦法

（1）傾斜觀測

高層建筑在施工和使用階段，由于地下水、周圍工程的施工或基礎不均勻沉降，常常會造成建筑發生傾斜或裂縫的現象，如不及時處理，往往會造成安全隱患，所以必須進行傾斜與裂縫觀測。

在進行觀測前，首先要在進行傾斜觀測的建筑物上設置上下兩點或上、中、下三點，作為觀測點，各點應位于同一垂直視準面內，由此兩點連成的直線為垂直狀態，如果建筑物發生傾斜，則此直線就由垂直線變為傾斜線。觀測時，經緯儀的位置距離建筑應大干建筑物的高度。高層建筑的傾斜觀測必須在互相垂直兩個方向進行。

（2）裂縫觀測

高層建筑物發現裂縫，除了要增加沉降觀測的次數以外，應立即進行裂縫變化的觀測，要在裂縫處設置觀測標志，其基本要求是：當裂縫開始時標志就能相應的發生變化或開裂，及時反映出建筑物裂縫發展情況。標志的形式有三種：

1）石膏板標志用厚10mm，寬約50mm一80mm的石膏板（長度根據裂縫大小而定），在裂縫兩邊固定牢靠，當裂縫繼續發展時，石膏板也隨之開裂，從而觀測裂縫發展的情況。

2）白鐵片標志用兩塊白鐵皮，一片取150mmX150mm的正方形，固定在裂縫的一側，并使其一邊和裂縫的邊緣對齊。另一片為50mmX200mm，固定在裂縫的另一側，并使其中一部分緊貼相鄰的正方形白鐵片，當兩片白鐵片固定好以后，再在表面涂上油漆。如果裂縫繼續發展，兩白鐵片將繼續拉。露出正方形白鐵片上原來沒有油漆的那部分，量取其寬度，即為裂縫寬度。

3）金屬棒標志的具體做法是：在裂縫兩邊鑿孔，分別將兩根長約10cm直徑10mm-12mm的鋼筋頭插人，并使其露出墻外約2cm左右，用水泥砂漿搗實。鋼筋頭應磨平，并在上面刻畫十字線或中心點，便于日后量測距離。水泥砂漿凝固后，量出兩個中心點之間的距離，并做好記錄。裂縫發展了，金屬棒中心點的距離也加大。定期測量金屬棒的距離并進行比較，即可掌握裂縫發展情況。

結束語

隨著現代測繪技術的發展，建筑物沉降觀側方法已由傳統的水準測量發展到全自動測量、數字攝影測量、GPS測量等多種方法相結合，實現快速、全面、準確獲取建筑物沉降數據的目的。通過科學分析并妥善處理外業測量和成果整理中的主要問題，使沉降觀測結果和沉降變化規律更加真實、可靠、為建筑物設計、施工、管理和防災減災提供科學的依據。

參考文獻：

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