建筑物的變形觀測(cè)方法及常見(jiàn)問(wèn)題的處理

顧漢忠

（上海市政工程勘察設(shè)計(jì)有限公司，上海市 200092）

0 前言

隨著建筑物的增高和荷載的增加，在地基基礎(chǔ)上和上部結(jié)構(gòu)的共同作用下，建筑物將發(fā)生不均勻沉降，輕者將使建筑物產(chǎn)生傾斜或裂縫，影響正常使用，重者將危機(jī)建筑物的安全。因此，建筑物的穩(wěn)定性和可靠性已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，只有定期對(duì)高層建筑和重要建筑進(jìn)行變形觀測(cè)，掌握其變形規(guī)律，才能合理預(yù)測(cè)未來(lái)的變形大小，及時(shí)采取預(yù)防或善后措施，確保建筑物的安全使用。

建筑物的變形觀測(cè)包括沉降觀測(cè)、傾斜觀測(cè)和裂縫觀測(cè)。其中沉降觀測(cè)是變形觀測(cè)的重點(diǎn)，在沉降觀測(cè)工作實(shí)踐中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選用最有效的觀測(cè)方法，并科學(xué)分析、處理沉降觀測(cè)結(jié)果，對(duì)沉降觀測(cè)中常見(jiàn)的問(wèn)題提出合理的解決辦法，準(zhǔn)確掌握建筑物的沉降變化規(guī)律，為建筑物設(shè)計(jì)和防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)的依據(jù)。

1 建筑物沉降觀測(cè)常用的方法

1.1 水準(zhǔn)測(cè)量法

水準(zhǔn)測(cè)量作為建筑物沉降觀測(cè)的一種常用方法，是采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行基準(zhǔn)點(diǎn)和沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高程測(cè)量，根據(jù)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)各周期的高程變化，分析建筑物的沉降變形情況。此法適合于不同類型、不同精度要求的建筑物沉降監(jiān)測(cè)，也是一種傳統(tǒng)而可靠的方法。

1.2 全自動(dòng)測(cè)量法

隨著測(cè)量?jī)x器的不斷改進(jìn)，全站儀在沉降監(jiān)測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是全自動(dòng)跟蹤測(cè)量?jī)x的推廣應(yīng)用，為全天候、全方位、高精度的全自動(dòng)監(jiān)測(cè)提供了廣闊的發(fā)展空間。全自動(dòng)測(cè)量法在高層建筑、大壩、橋梁等建筑物的沉降監(jiān)測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

1.3 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量法

數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量在經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和科學(xué)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(dòng)生產(chǎn)線的監(jiān)測(cè)，彈體運(yùn)動(dòng)軌跡、炮口沖擊波等不可接觸物體的量測(cè)等。利用該技術(shù)進(jìn)行大型建筑物的沉降監(jiān)測(cè)時(shí)，無(wú)需接觸被測(cè)物體，并可同時(shí)提供多個(gè)點(diǎn)的瞬間三維空間信息，從而獲得建筑物的沉降數(shù)據(jù)，測(cè)定精度可達(dá)到2～4μ。

1.4 GPS測(cè)量法

GPS作為一種全新的空間定位技術(shù)，從靜態(tài)定位發(fā)展到動(dòng)態(tài)定位，并具有很高的相對(duì)定位精度，因此，在越來(lái)越多的領(lǐng)域取代了常規(guī)的光學(xué)儀器和電子儀器。應(yīng)用GPS進(jìn)行建筑物的沉降監(jiān)測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)全天候、實(shí)時(shí)、連續(xù)的高精度自動(dòng)監(jiān)測(cè)。

2 沉降觀測(cè)中常見(jiàn)的問(wèn)題及處理方法

當(dāng)建筑基坑開(kāi)挖后，由于土體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，會(huì)有一個(gè)內(nèi)力重分布的過(guò)程，基底及基坑周圍土體變形產(chǎn)生回彈，隨著基礎(chǔ)施工的進(jìn)行，荷載不斷加大，地基變形增加，加之地下水位的影響，整個(gè)建筑物在垂直方向都會(huì)產(chǎn)生位移，因此高層建筑的沉降觀測(cè)從基坑開(kāi)挖前就要進(jìn)行，并且在整個(gè)施工過(guò)程中都不能間斷直至竣工投入使用且沉降變形基本穩(wěn)定以后，才能停止。

2.1 高層建筑的沉降觀測(cè)步驟

設(shè)置永久觀測(cè)點(diǎn)→埋設(shè)觀測(cè)點(diǎn)→變形測(cè)量→內(nèi)業(yè)計(jì)算→觀測(cè)成果整理分析。

2.2 注意事項(xiàng)

（1）當(dāng)需觀測(cè)建筑物附近沒(méi)有永久性水準(zhǔn)點(diǎn)或水準(zhǔn)點(diǎn)個(gè)數(shù)少于3個(gè)時(shí)，應(yīng)建立永久性水準(zhǔn)點(diǎn)。永久性水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)能長(zhǎng)期保存，不易破壞及振動(dòng)，應(yīng)遠(yuǎn)離公路、鐵路，嚴(yán)禁埋設(shè)在松軟土內(nèi)，其埋設(shè)深度應(yīng)在最低地下水位及凍土層以下0.5 m。

（2）沉降觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)沿建筑物的四周、縱橫墻的交接處和伸縮縫兩側(cè)布置，間距一般為15～30 m。沉降點(diǎn)的高度一般設(shè)在室外地坪以上500 mm處，當(dāng)高層建筑設(shè)有兩層及兩層以上地下室時(shí)，應(yīng)在地下室基礎(chǔ)底部以上500 mm處設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)。

（3）每次觀測(cè)結(jié)束后，都要檢查記錄計(jì)算是否正確，精度是否合格，并進(jìn)行誤差分配，然后將觀測(cè)高程列入觀測(cè)成果表中，計(jì)算相鄰兩次觀測(cè)之間的沉降量，并注明觀測(cè)日期和荷重情況。

2.3 沉降與時(shí)間關(guān)系圖中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決辦法

沉降與時(shí)間關(guān)系圖中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決辦法見(jiàn)表1。

表1 沉降與時(shí)間關(guān)系圖中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決辦法分析表

3 傾斜與裂縫觀測(cè)

3.1 傾斜觀測(cè)

建筑物在施工和使用階段，由于地下水、周圍工程的施工或基礎(chǔ)不均勻沉降，常常會(huì)造成建筑發(fā)生傾斜或裂縫的現(xiàn)象，如不及時(shí)處理，往往會(huì)造成安全隱患，所以必須進(jìn)行傾斜與裂縫觀測(cè)。

在進(jìn)行觀測(cè)前，首先要在進(jìn)行傾斜觀測(cè)的建筑物上設(shè)置上下兩點(diǎn)或上、中、下三點(diǎn)，作為觀測(cè)點(diǎn)，各點(diǎn)應(yīng)位于同一垂直視準(zhǔn)面內(nèi)，由此兩點(diǎn)連成的直線為垂直狀態(tài)，如果建筑物發(fā)生傾斜，則此直線就由垂直線變?yōu)閮A斜線。觀測(cè)時(shí)，經(jīng)緯儀的位置距離建筑應(yīng)大于建筑物的高度。高層建筑的傾斜觀測(cè)必須在互相垂直兩個(gè)方向進(jìn)行。

3.2 裂縫觀測(cè)

建筑物發(fā)現(xiàn)裂縫，除了要增加沉降觀測(cè)的次數(shù)以外，應(yīng)立即進(jìn)行裂縫變化的觀測(cè)，要在裂縫處設(shè)置觀測(cè)標(biāo)志，其基本要求是:當(dāng)裂縫開(kāi)始時(shí)標(biāo)志就能相應(yīng)發(fā)生變化或開(kāi)裂，及時(shí)反映出建筑物裂縫發(fā)展情況。

標(biāo)志的形式有3種:

（1）石膏板標(biāo)志用厚10 mm、寬約50～80 mm的石膏板(長(zhǎng)度根據(jù)裂縫大小而定)，在裂縫兩邊固定牢靠，當(dāng)裂縫繼續(xù)發(fā)展時(shí)，石膏板也隨之開(kāi)裂，從而觀測(cè)裂縫發(fā)展的情況。

（2）用兩塊白鐵皮，一片取150 mm×150 mm的正方形，固定在裂縫的一側(cè)，并使其一邊和裂縫的邊緣對(duì)齊。另一片為50 mm×200 mm，固定在裂縫的另一側(cè)，并使其中一部分緊貼相鄰的正方形白鐵片，當(dāng)兩片白鐵片固定好以后，再在表面涂上油漆。如果裂縫繼續(xù)發(fā)展，兩白鐵片將繼續(xù)拉，露出正方形白鐵片上原來(lái)沒(méi)有油漆的那部分，量取其寬度，即為裂縫寬度。

（3）金屬棒標(biāo)志的具體做法是:在裂縫兩邊鑿孔，分別將兩根長(zhǎng)約10 cm、直徑10～12 mm的鋼筋頭插入，并使其露出墻外約2 cm左右，用水泥砂漿搗實(shí)。鋼筋頭應(yīng)磨平，并在上面刻畫(huà)十字線或中心點(diǎn)，便于日后量測(cè)距離。水泥砂漿凝固后，量出兩個(gè)中心點(diǎn)之間的距離，并做好記錄。裂縫發(fā)展了，金屬棒中心點(diǎn)的距離也加大。定期測(cè)量金屬棒的距離并進(jìn)行比較，即可掌握裂縫發(fā)展情況。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，隨著城市化進(jìn)程的深入發(fā)展，對(duì)于建筑物變形觀測(cè)的重要性正越來(lái)越被人們認(rèn)同?，F(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，建筑物沉降觀測(cè)方法已由傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測(cè)量發(fā)展到全自動(dòng)測(cè)量、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量、GPS測(cè)量等多種方法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)快速、全面、準(zhǔn)確獲取建筑物沉降數(shù)據(jù)的目的。通過(guò)科學(xué)分析并妥善處理外業(yè)測(cè)量和成果整理中的主要問(wèn)題，使沉降觀測(cè)結(jié)果和沉降變化規(guī)律更加真實(shí)、可靠，為建筑物設(shè)計(jì)、施工、管理和防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)的依據(jù)。

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