淺談高層建筑變形監(jiān)測(cè)

李俊寶

摘 要：高層建筑由于在勘探設(shè)計(jì)、施工和使用過程中存在失誤，發(fā)生沉降、傾斜、位移、撓曲、裂縫等變形現(xiàn)象，需要每隔一定時(shí)期，對(duì)控制點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量，通過計(jì)算相鄰兩次測(cè)量的變形量及累積變形量來確定建筑物的變形值和分析變形規(guī)律，及時(shí)采取措施，避免發(fā)生事故。文章主要探討高層建筑變形檢測(cè)的方法。

關(guān)鍵詞：高層建筑；變形檢測(cè)；建筑沉降；建筑傾斜；建筑裂縫

1 變形監(jiān)測(cè)的目的和特點(diǎn)

1.1 變形監(jiān)測(cè)的目的

通過對(duì)變形體動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，獲得精確觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)綜合分析，對(duì)各種工程建筑物在施工或使用過程中的異常變形做出預(yù)報(bào)，提供施工和管理方法，以便及時(shí)采取措施，保證工程質(zhì)量和建筑物安全。同時(shí)對(duì)采用新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝性能做出客觀評(píng)價(jià)。

1.2 變形監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)

第一，測(cè)量精度高，一般位置精度為1mm；第二，需要重復(fù)觀測(cè)，測(cè)量時(shí)間跨度大，觀測(cè)時(shí)間和重復(fù)周期取決于觀測(cè)目的、變形量量大小和速度。第三，需要嚴(yán)密的數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)量大，變形量小，變形原因復(fù)雜。第四，要求變形資料提供快和準(zhǔn)確。

2 變形監(jiān)測(cè)測(cè)的內(nèi)容

根據(jù)變形的性質(zhì)，建筑物變形可分為靜態(tài)變形和動(dòng)態(tài)變形兩類。靜態(tài)變形是時(shí)間的函數(shù)，觀測(cè)結(jié)果只表示在某一期間內(nèi)的變形。靜態(tài)監(jiān)測(cè)的內(nèi)容有內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測(cè)、動(dòng)力特性監(jiān)測(cè)和加速度監(jiān)測(cè)。動(dòng)態(tài)變形是指在外力作用下產(chǎn)生的變形，它是以外力為函數(shù)表示的，對(duì)于時(shí)間的變化，其觀測(cè)結(jié)果表示在某一時(shí)刻的瞬時(shí)變形。

動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)內(nèi)容有沉降監(jiān)測(cè)、位移監(jiān)測(cè)、傾斜監(jiān)測(cè)、裂縫監(jiān)測(cè)和撓度監(jiān)測(cè)。

3 基坑回彈觀測(cè)

3.1 回彈觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)

回彈觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)和數(shù)量，一般沿基坑的縱橫軸線布設(shè)，還可根據(jù)建筑物分布及地層情況進(jìn)行布設(shè)，要求布設(shè)點(diǎn)能夠反映基坑回彈的縱橫斷面。

3.2 回彈標(biāo)的埋設(shè)

回彈標(biāo)埋設(shè)時(shí)使用鉆機(jī)至設(shè)計(jì)基坑底板下20cm-30cm（深度應(yīng)精確計(jì)算）。下套管的深度應(yīng)回彈標(biāo)上半部分（1/3處）在套管內(nèi)。用清水洗靜孔底的沉積物，然后投入適量的混凝土，用鉆桿將回彈標(biāo)送下埋入混凝土中輕壓，使其與周圍土固結(jié)，待觀測(cè)完回彈標(biāo)后，取出套管，做好標(biāo)記，即完成回彈標(biāo)的埋設(shè)工作。

3.3 開挖前測(cè)標(biāo)

采用水準(zhǔn)儀、銦鋼水準(zhǔn)尺結(jié)合鋼尺，懸吊重錘，與標(biāo)頂接觸的辦法來傳遞高程，測(cè)定時(shí)一定要現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)算觀測(cè)數(shù)據(jù)，檢查無誤后，取出測(cè)錘，先回填0.5m白灰（灰樁），再拔出套管，掩護(hù)好井口后撤離。最后用經(jīng)緯儀實(shí)測(cè)回彈標(biāo)孔位、水準(zhǔn)點(diǎn)位、基坑位置、形狀，繪制成圖，以便開挖后尋找。

3.4 挖后測(cè)標(biāo)

基坑開挖距設(shè)計(jì)標(biāo)高1.0m～0.5m左右時(shí)，用經(jīng)緯儀放出回彈標(biāo)的位置，記錄數(shù)據(jù)，測(cè)定溫度，對(duì)鋼尺進(jìn)行尺長(zhǎng)改正，對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。

3.5 回彈量計(jì)算，繪制回彈曲線圖

計(jì)算回彈量，根據(jù)回彈點(diǎn)的分布和回彈量，繪制縱橫回彈面的曲線圖。

回彈量計(jì)算公式為：δ=H2-H1（1）

其中：H1為開挖前回彈點(diǎn)的高程；H2為開挖后回彈點(diǎn)的高程

4 建筑物的沉降監(jiān)測(cè)方法

4.1 沉降基準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置

沉降觀測(cè)的基準(zhǔn)，應(yīng)埋設(shè)在建筑物變形影響范圍之外，距開挖邊線50m之外，按二、三等水準(zhǔn)點(diǎn)規(guī)格埋石，個(gè)數(shù)不少于3個(gè)。

4.2 沉降觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)置

觀測(cè)點(diǎn)設(shè)立在變形體上，首先深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)觀測(cè)點(diǎn)埋設(shè)在鎖口架上，一般20m埋設(shè)一個(gè)，在支護(hù)的陽(yáng)角處和距基坑很近的原建筑物應(yīng)加密觀測(cè)點(diǎn)。然后，在建筑物四角沿外墻間隔10～15米處布設(shè)，在柱上每隔2～3根柱設(shè)一個(gè)點(diǎn)，對(duì)于圓形建筑物需要在基礎(chǔ)軸線對(duì)稱部位設(shè)點(diǎn)。人工地基和天然地基接壤處，裂縫、伸縮縫處，不同高度建筑交接處，新舊建筑物交接處等建筑物分界處也需要設(shè)點(diǎn)。

4.3 沉降的觀測(cè)

當(dāng)觀測(cè)點(diǎn)埋設(shè)完畢后，在建筑物主體開工前進(jìn)行第一次觀測(cè)，使用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量。在建（構(gòu)）筑物主體施工過程中，一般每蓋1～2層觀測(cè)一次，如中途停工時(shí)間較長(zhǎng)，應(yīng)在停工時(shí)和復(fù)工時(shí)進(jìn)行觀測(cè)。當(dāng)發(fā)生大量沉降或嚴(yán)重裂縫時(shí)，應(yīng)立即或幾天一次連續(xù)觀測(cè)。建筑物封頂或竣工后，一般每月觀測(cè)一次，如果沉降速度減緩，可改為2～3個(gè)月觀測(cè)一次，直至沉降穩(wěn)定為止。

4.4 沉降的結(jié)果整理

每次觀測(cè)結(jié)束后應(yīng)檢查記錄的數(shù)據(jù)和計(jì)算是否正確，精度是否合格，然后調(diào)整高差閉合差，推算出各沉降觀測(cè)點(diǎn)的高程，沉降量的計(jì)算如下公式（2）和（3）所示，把計(jì)算結(jié)果填到沉降觀測(cè)記錄表中，為更好反應(yīng)每個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)隨時(shí)間和荷載的增加，觀測(cè)點(diǎn)的沉降量的變化，并進(jìn)一步估計(jì)沉降發(fā)展的趨勢(shì)以及沉降過程是否漸趨穩(wěn)定或者已經(jīng)穩(wěn)定，還需要繪制沉降曲線。

沉降觀測(cè)點(diǎn)的本次沉降量=本次觀測(cè)所得的高程-上次觀測(cè)所得的高程（2）

累積沉降量=本次沉降量+上次累積沉降量（3）

5 建筑物的位移監(jiān)測(cè)

5.1 建筑主體的傾斜

5.1.1 測(cè)定基礎(chǔ)沉降差法

建筑物基礎(chǔ)上選設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)A和B，使用精密水準(zhǔn)測(cè)量法定期觀測(cè)A，B兩點(diǎn)沉降差Δh，然后測(cè)量A，B兩點(diǎn)的距離為L(zhǎng)，基礎(chǔ)傾斜度為Δh/L。

5.1.2 激光垂準(zhǔn)儀法

在建筑物頂部與底部間有豎向通道，建筑物頂部適當(dāng)位置安置接收靶，垂線下的地面或地板上埋設(shè)點(diǎn)位安置激光垂準(zhǔn)儀，使激光垂準(zhǔn)儀的鉛垂激光束投射到頂部接收靶，然后接收靶上直接讀取或用直尺，量出頂部?jī)晌灰屏喀和Δv，計(jì)算傾斜度與傾斜方向角。

5.2 裂縫觀測(cè)

5.2.1 裂縫觀測(cè)內(nèi)容

裂縫觀測(cè)主要測(cè)定建筑物上的裂縫分布位置，裂縫走向、長(zhǎng)度、寬度及其變化程度。觀測(cè)數(shù)量視需要而定，對(duì)主要的或變化大的裂縫應(yīng)進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)周期視裂縫變化速度而定。

5.2.2 裂縫觀測(cè)方法

首先對(duì)裂縫進(jìn)行編號(hào)，每條裂縫至少應(yīng)布設(shè)兩組觀測(cè)標(biāo)志，一組在裂縫最寬處，另一組在裂縫末端。如果裂縫較少時(shí)，使用比例尺、小鋼尺或游標(biāo)卡尺等工具對(duì)裂縫進(jìn)行測(cè)量，通過丈量標(biāo)志間的距離求得裂縫變位值，或用方格網(wǎng)板定期讀取“坐標(biāo)差”計(jì)算裂縫變化值。如果是面積裂縫較大不便于人工測(cè)量的裂縫，一般用近景攝影測(cè)量方法，每次觀測(cè)應(yīng)繪出裂縫的位置、形態(tài)和尺寸。

5.2.3 裂縫觀測(cè)結(jié)果

裂縫觀測(cè)結(jié)束后，繪制裂縫分布位置圖和裂縫觀測(cè)成果表，編寫觀測(cè)成果分析說明書。

6 結(jié)束語(yǔ)

高層建筑物傾斜觀測(cè)的方法多種多樣，在實(shí)際工作中應(yīng)以科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)、適用為原則靈活選用，對(duì)同一建筑物可選用多種方法施測(cè)。對(duì)同一建筑物的不同時(shí)期、不同階段可采用不同的方法，或?qū)Σ煌慕ㄖ锊捎猛环椒ㄟM(jìn)行傾斜觀測(cè)。但無論采用何種觀測(cè)方法，均應(yīng)按建筑物的傾斜觀測(cè)周期定期施測(cè)。

參考文獻(xiàn)

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