淺析建筑物變形觀測方法及重要性

■趙光文 ■湖南交通職業技術學院，湖南 長沙 410132

1 建筑物變形的原因

變形測量包括垂直沉降測量、水平位移測量。建筑物作為一個整體，其密度比地面上質的密度大得多，建筑物地面下是軟質或彈性物質，在建造過程中或建成后，隨著建筑物的高度和荷載的增加，在地基基礎上和上部結構的共同作用下，建筑物可能會發生不均勻沉降，輕者將使建筑物產生傾斜或裂縫，影響其正常使用，重者將危機建筑物和人員的安全。因此，建筑物的可靠性和穩定性已經變得尤為重要，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，才能夠合理的預測未來變形情況，一旦變形數據異常，就能及時采取預防和改善措施，確保建筑物的安全使用。

2 建筑物沉降觀測的主要方法

2.1 水準測量法

建筑物的下沉是逐步產生的，從施工過程中延續到竣工使用后的很長一段時間，因此沉降觀測應按照沉降產生的規律進行。水準測量是利用水準儀進行沉降觀測的高程測量，是建筑物沉降觀測的一種常用方法，也是一種傳統而可靠的觀測方法。沉降觀測應在高程控制網的基礎上進行，它根據沉降觀測點各個階段的高程數據，分析建筑物的沉降變形情況。水準測量法適用于不同的建筑物，不同的測量精度要求和不同環境下的施測。

2.2 全自動測量法

隨著現代測量儀器的技術改進，全自動儀器設備的研發，改變了最初人工的長時間的監測。全自動儀器主要有全站儀、全自動跟蹤測量儀，它們是通過電子信號轉換為數字，能夠更加精確的進行觀測。全自動跟蹤測量儀為全天候、全方位、高精度的全自動監測提供了廣闊的發展空間，在地鐵、隧道、橋梁、高邊坡等建造物的沉降觀測過程中得到了廣泛的應用。

2.3 數字攝影測量法

數字攝影測量是基于數字影像和攝影測量的基本原理，利用計算機數字影像處理技術，提取所攝對像以數字方式表達出幾何坐標。利用該方法進行大型建筑物的沉降觀測時，不需要接觸被測目標，就可以獲得及時的沉降數據，并能同時提供多達數個點的瞬間三維空間信息，在國防、經濟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觀測，以及彈體運動軌跡、炮口沖擊波等不可接觸物體的量測等，測定精度可達到24um。

2.4 GPS 測量法

GPS 測量儀器是利用太空上的GPS 衛星，可以精確定位全球任何地方或近地空間點的三維坐標，觀測點之間無需通視，同時觀測不受氣候條件限制，可進行全天侯連續監測;由于其采集、處理、分析數據過程比較簡捷，因此在越來越多的領域逐漸取代了常規的普通光學儀器和電子儀器。

3 建筑物位移觀測的主要方法

3.1 視準線法

A 點、B 點是視準線的兩個基準點，選取建筑物上P1、P2、P3 為水平位移觀測點。觀測時將經緯儀安置于A 點，將儀器照準B 點后水平制動。豎直方向轉動經緯儀望遠鏡，分別轉至P1、P2、P3 三個點附近，用鋼尺分別量取水平位移觀測點P1、P2、P3 至A—B 這條視準線的距離。根據前后兩次量取的距離，得出這段時間內水平位移量。

3.2 測小角法

P 為建筑物觀測點，在距離觀測區域一定距離以外選定工作基點A，在一定遠處選定一個控制點B 作為零方向。在B 點安置覘牌，用測回法觀測水平角∠BAP，測定一段時間內觀測點與基準點連線與零方向之間的角度變化值，根據公式(1)計算得出水平位移量。

(1)D 為P 點到A 點的水平距離;(2)ρ〞=206265。

3.3 方向線偏移法

A、B 為選定的基準點，P 為建筑物觀測點，A、B、P 基本上在一條直線上。在進行初始測量時，測定AP、BP 水平距離D1、D2 和角度∠APB，在位移觀測時測出∠AP'B，若∠AP'B 不等于上次測得的∠APB，則說明發生了水平位移。根據公式(2)計算得出水平位移量。

3.4 前方交會

如已知A、B 點的坐標，P 為建筑物觀測點，用儀器測得∠PAB 和∠PBA，根據A、B 的坐標可求得P 點的坐標。根據前后兩次測得的坐標，得出這段時間內水平位移量。

4 變形觀測的重要性

建筑物變形觀測成果資料，是反映建筑工程質量優劣的重要依據之一。在變形觀測工作中，應根據實際情況選用最有效的觀測方案，對變形觀測結果進行科學分析，對出現的問題提出合理的解決辦法，準確掌握建筑物的變形規律，及時發現建筑物基礎的質量隱患以及建筑物主體是否傾斜，為建筑物設計、施工、運營和防災減災提供科學的依據，保證人民的生命財產安全。在現行建筑施工規范中明確規定，建筑物完工交付使用之前，變形觀測資料是該項工程能否合格的重要依據。

5 變形觀測時的注意事項

建筑物變形觀測是一項技術精度要求極高的工作。在實施變形觀測過程中，特別是對高層、重要建筑物的變形觀測時，應注意以下幾點:

(1)實地踏勘，進行控制點的復測。首先聽取施工單位、建筑質量監督管理部門及業主的意見，然后進行實地察看工程場地。從施工單位獲取控制點并對點位進行復測，確定平面控制網和高程控制網的可靠性。為變形觀測技術方案提供重要的編寫依據。

(2)編寫變形觀測技術方案，確定變形觀測精度指標。根據用戶要求及建筑工程項目等級的實際情況，按照國家有關規范，確定此次變形觀測的技術精度指標、變形觀測方法、觀測次數及周期等。不同的變形觀測技術方案都將直接影響到變形觀測，因此在編寫方案的時候要考慮到施測的合理性。

(3)確定變形觀測儀器。根據變形觀測技術方案中的要求選取儀器，工程中常用的測量儀器有水準儀、經緯儀、全站儀或測距儀等。選取的所有儀器都應滿足變形觀測精度要求，如達不到精度要求或沒有認定合格證，都應送交質量技術監督部門考核認定授權并重新進行計量標定。

(4)變形觀測的實施。按照變形觀測技術方案進行測量，注意天氣的影響，做好外業數據收集以及內業數據的整理等工作。

(5)提交成果資料。在數據整理工作結束后，單次觀測的成果，應提交給監理單位簽字，如果是多次觀測或者長期觀測，等全部工作結束后將所有資料一起提交給業主單位或建筑質量監督部門。在實測過程中，如發現變形數據存在異常，應第一時間提交警報資料，讓業主和相關部門及時發現問題和引起重視。

［1］JGJ/T8 -97，建筑變形測量規程［S］.

［2］GB50026 -2007，工程測量規范［S］.中國有色金屬工業協會.

［3］覃輝.土木工程測量［M］.重慶大學出版社.2011.

［4］馮云德.建筑物沉降觀測技術方法探討［M］.北京測繪出版社.2009.