烏江大廈及烏江水電高層住宅樓主體建筑物變形監測設計

梁畯 唐子昂

摘要：烏江大廈和烏江水電高層住宅樓屬于超高層建筑物，且建筑物附近的地面上出現明顯的沉降及涌水現象，故擬定采用幾何水準測量對建筑物基礎面進行沉降監測，采用GNSS監測系統對建筑物屋頂面進行水平位移監測。通過合理布控測點位置，優化幾何水準測量線路，優化監測周期，對建筑物的變形進行有效監測，為進一步對建筑物的變形分析提供數據依據，以便掌握烏江水電高層住宅樓工程結構及其基礎的運行性態。

關鍵詞：幾何水準GNSS；監測系統水平位移

一、工程概述

烏江大廈工程于1995年6月開工，1997年1月13日主體結構工程封頂。烏江大廈占地面積5233，總建筑面積為31550，結構為現澆鋼筋混凝土框筒體系，樓板為全現澆混凝土板。

烏江水電高層住宅樓工程于2003年7月正式開工，并于2005年7月竣工。該住宅樓位于烏江大廈西側（相距約20m），占地面積6100，總建筑面積31710，結構為框支剪力墻結構。

2015年8月在烏江水電高層住宅樓正門左側發現一處明顯的沉降現象，沉降范圍為0.3×0.3×1.5m（長×寬×深），同時在烏江大廈后門左側發現一處明顯的沉降現象，沉降范圍大致為1.2×0.8×1.5m（長×寬×深），暴雨時曾出現過“冒水”現象。考慮烏江大廈與烏江水電高層住宅樓均屬于高層建筑物及其可能存在安全隱患，故故擬定方案對其建筑物結構及其基礎的變形情況進行監測，以便掌握烏江水電高層住宅樓工程結構及其基礎的運行性態。

二、變形監測設計

變形監測擬定采用幾何水準測量對建筑物基礎面進行垂直位移監測，采用GNSS監測系統對建筑物屋頂面進行水平位移監測，同時輔以人工巡查的方式進行監測。

（一）垂直位移監測設計

結合現場實際情況擬定所屬兩棟建筑物的垂直位移監測為幾何水準測量方式，即在烏江大廈與烏江水電高層住宅樓地下一層停車場的連接通道上設置3個高程工作基點，同時在兩棟大樓的構造柱上布置36個水準標點，形成兩條閉合的水準測量路線，測量等級采用一等幾何水準。

高程基準點：選定最近的城市高程基準點（甲秀樓旁）進行聯測。

高程工作基點：由于烏江水電高層住宅樓屬于框支剪力墻結構，烏江大廈屬于現澆鋼筋混凝土框筒體系結構，兩棟大樓底層四周受裙房及裝飾面磚等方面的遮擋，無法對主體建筑物進行沉降監測點的布置，經過仔細研究現場情況，擬在地下一層的主要結構柱上進行沉降監測點的布置，故將高程工作基點選擇在烏江大廈與烏江水電高層住宅樓地下一層停車場的連接通道上（連接通道以下無建筑物和設備，且為未開挖過的原始地層），在其通道內設置三個高程工作基點，呈等邊三角形布置，且三個高程工作基點均靠近通道邊墻進行布置。高程工作基點均采用深埋雙金屬管水準標石的結構形式。

水準標點：擬在烏江水電高層住宅樓地下一層的主要構造柱上進行沉降監測點的布置，即在電梯井的四個角點和塔樓的東、西、南、北四個方向（每個方向布置2個或2個以上監測點）的構造柱上設置監測沉降的水準標點。

（二）水平位移監測設計

由于受所屬工程建筑物的布局及周邊環境的限制，傳統的監測手段不僅難以實施和勞動強度大，而且不能實現自動化監測。采用GNSS定位技術、不需要通視，可全天候工作。具體的實施方案如下：

（1）在所屬兩棟建筑物樓頂建立GNSS監測站，同時在距離建筑物1.0km的范圍內選擇搜星條件較好（周邊建筑較少，衛星截止高度角保持在15°為宜，遠離大型干擾源和反射源等）且處于穩定區域的地點建立GNSS基準站。

（2）基準站的選擇。GNSS監測系統中，基準站是整個系統的核心，也是起算的依據，所以基準站必須選擇在搜星條件好、干擾小，且穩定的地方。通過現場踏勘，擬定滿足條件的基準點位置。

（3）監測點的布置。根據所屬工程建筑物樓頂的幾何情況，選擇具有代表意義的位置布設監測點，測點盡量布置樓房重要受力的柱子頂部，要求架設高度在1.5米左右，能有效的消除多路徑帶來的誤差。

（4）設備選型。擬選擇徠卡GMX902 GG接收機+天線。徠卡GMX902是全球首款專門用于監測用途的高精度雙星GNSS接收機。

（5）數據通信傳輸系統。采用基于GPRS/CDMA的無線數據終端（DTU）進行數據傳輸。

（6）樓頂就近采用專用電纜給設備進行供電。

（7）數據解算分析處理軟件平臺選擇徠卡GeoMoS。其主要的適用功能有：站點圖的生成、縱向位移分析、變形速率分析、矢量分析、高程位移分析、橫向位移分析、監測報告和原始數據等。

三、變形監測及成果整理

（1）絕對高程引測。以甲秀樓旁的高程基準點構建高程控制網，對工作基點進行聯測。

（2）水準網基準值測定與取定。待全部的高程工作基點和水準標點埋設穩定（7d）后，選取連續獨立施測且成果合格的兩次沉降位移測值的平均值作為所屬各類水準標點的基準值。以此基準值計算、整理、分析和評判所屬工程結構及基礎的沉降變形性態。

（3）監測期限。根據公司首次審查會議的要求，按照三年考慮。三年后暫停沉降監測，若GNSS系統能正常運行，則讓其在生命周期內繼續采集數據，積累連續的監測數據，方便再次出現異常時有數據可用。

（4）對于所屬水準測量記錄、計算及分析結果，應進行兩級檢查；檢查驗收情況應形成記錄，并進行歸檔。

（5）建筑變形測量在完成記錄檢查、平差計算和數據處理分析后，應按相關的規定進行成果的整理，即：記錄手簿的內容應完整、齊全；平差計算過程及成果、圖表和各種檢驗、分析資料應完整、清晰；使用的圖式符號應規格統一、注記清楚。

（6）在變形監測過程中，當某期監測點變形量出現異常變化時，應分析原因，在排除監測本身錯誤的前提下，應及時對測點的穩定性進行檢驗分析。

（7）對各周期監測過程中發現的相鄰監測點高差變動跡象、地質地貌異常、附近建筑基礎和墻體裂縫等情況，應做好記錄，并畫草圖。

四、結束語

由于烏江大廈及烏江水電高層住宅樓屬于超高層建筑，盡管已投運近二十年或十余年，但由于工程竣工后均沒有開展相關的監測工作，加上在施工期間使用的監測點已被掩埋或受損，導致所屬工程竣工后何時進入穩定階段無法推定。故實施本項目的變形監測工作，確保所屬工程的安全和穩定運行，若在后續的監測中發現異常的垂直位移或水平位移，建議委托具備相應資質的建筑檢測單位對所屬工程的結構及基礎等進行檢測，防止工程建筑物及基礎帶病工作，同時防患于未然。

（作者單位：貴州烏江水電開發有限責任公司東風發電廠1

中國水利水電第十二工程局有限公司施工科學研究院2）