如何做好高層建筑變形觀測(cè)及竣工測(cè)量

盧衛(wèi)東

摘要：在高層建筑施工過(guò)程中要以安全生產(chǎn)為重，預(yù)防為主，在施工過(guò)程中加強(qiáng)建筑變形觀測(cè)，特別是沉降觀測(cè)，輔助進(jìn)行傾斜和位移觀測(cè)。高層建筑的竣工測(cè)量工作不僅是對(duì)建筑施工單位質(zhì)量的檢驗(yàn)，更具有一定的法律意義，所以竣工測(cè)量的工作人員尤其是總負(fù)責(zé)人必須予以高度重視，這樣才能保證建筑物的安全，同時(shí)可以提高企業(yè)的綜合效益。

關(guān)鍵詞：建筑；變形觀測(cè)；沉降觀測(cè)；竣工測(cè)量

前言

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，高層建筑的不斷增加，以及建筑過(guò)程中受到的各方面因素的影響作用，建筑變形觀測(cè)越來(lái)越引起各個(gè)部門(mén)廣泛的關(guān)注。由于我國(guó)地區(qū)發(fā)展的不平衡，造成這項(xiàng)工作發(fā)展的不平衡，各個(gè)城市開(kāi)展的變形觀測(cè)工作也不盡相同，從而使得某些建筑在施工時(shí)由于缺少必要的監(jiān)測(cè)手段而造成損失。為了滿(mǎn)足建筑安全、適用、耐久等功能的要求，我們?cè)诮ㄖ锏氖┕み^(guò)程中需要對(duì)建筑物進(jìn)行變形觀測(cè)。在建筑工程中竣工測(cè)量的結(jié)果可以為工程的竣工驗(yàn)收和等級(jí)評(píng)估提供有效的參考依據(jù)，也可以作為城市建筑工程的維護(hù)工作的原始資料來(lái)作為留檔。因此，如何做好建筑變形觀測(cè)及竣工測(cè)量是一項(xiàng)必要的工作.

1高層建筑變形觀測(cè)的必要性

高層建筑的變形普遍認(rèn)為由外界條件的影響和結(jié)構(gòu)本身的原因構(gòu)成。外界條件包括建筑物所處外界環(huán)境條件，如地質(zhì)條件、水文條件、巖土特性、氣候條件和地下水情況等都會(huì)引起建筑物的變形。地質(zhì)條件不勻會(huì)引起建筑物的不均勻沉陷，使其發(fā)生傾斜，出現(xiàn)樓歪歪現(xiàn)象；建在土基上的建筑物，由于土基的塑性變形和建筑物的自重而引起豎向沉陷變形；地下水的凍融變化會(huì)引起建筑物的規(guī)律變形。結(jié)構(gòu)本身的原因包括建筑物自重、結(jié)構(gòu)特征、形式以及外部動(dòng)荷載的作用。此外，人類(lèi)的工程活動(dòng)如地下礦藏的開(kāi)采、地下工程的開(kāi)挖、地下水的過(guò)度使用等都會(huì)使其產(chǎn)生變形，甚至破壞。引起上述變形的原因可以是單一原因所致，也可能是幾種原因相互作用所致，各種原因是相互聯(lián)系相互影響的。工程建筑物的興建必定要擾動(dòng)原有地基，改變?cè)械孛娴臓顟B(tài)，這就必然會(huì)引起地基及周?chē)貙拥淖冃?；相反，建筑物本身和基礎(chǔ)也會(huì)由于地基的變形和外部荷載的作用而產(chǎn)生變形。

2變形觀測(cè)的內(nèi)容

工程建筑變形包括表示某一期間內(nèi)的變形值的靜態(tài)變形和表示在外力影響下某個(gè)時(shí)刻瞬時(shí)變形的動(dòng)態(tài)變形。變形觀測(cè)的具體內(nèi)容，由建筑物的性質(zhì)與地基基礎(chǔ)情況來(lái)確定。觀測(cè)內(nèi)容要求有明確的目的性，突出重點(diǎn)，兼顧全面，以便正確反映出建筑物的變形情況，達(dá)到監(jiān)視建筑物的施工過(guò)程、安全運(yùn)營(yíng)、變形規(guī)律的目的。

（1）工業(yè)與民用建筑物：對(duì)于基礎(chǔ)來(lái)說(shuō)主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容是不均勻沉陷；對(duì)于建筑物本身來(lái)說(shuō)，則主要監(jiān)測(cè)傾斜與裂縫的發(fā)生。對(duì)于工業(yè)設(shè)施、科學(xué)試驗(yàn)設(shè)施與軍事設(shè)施中的各種工藝設(shè)備、基礎(chǔ)等，其主要觀測(cè)內(nèi)容是水平位移和垂直位移；對(duì)于高大的塔式建筑物和高層房屋，還應(yīng)觀測(cè)動(dòng)態(tài)變形如瞬時(shí)變形、可逆變形和扭轉(zhuǎn)等。

（2）圬工構(gòu)造物：如土石大壩觀測(cè)項(xiàng)目主要為水平位移、垂直位移、滲透浸潤(rùn)線以及裂縫觀測(cè)等。

（3）鋼筋混凝土建筑物：以混凝土重力壩為例，其主要觀測(cè)項(xiàng)目為垂直位移、水平位移以及伸縮縫的變形觀測(cè)。以上監(jiān)測(cè)內(nèi)容都為外部變形觀測(cè)，即用測(cè)量的方法求出建筑物外形在空間位置方面的變化。此外，由于混凝土壩是一種大型水工建筑物，設(shè)計(jì)理論復(fù)雜，其安全危險(xiǎn)性影響很大，除了觀測(cè)其外形的變化之外，還要通過(guò)內(nèi)部觀測(cè)了解其結(jié)構(gòu)內(nèi)部的情況，例如混凝土應(yīng)力，鋼筋應(yīng)力，溫度等。它一般是將電學(xué)儀器埋設(shè)在壩體內(nèi)部，以電纜傳輸數(shù)據(jù)，定期進(jìn)行觀測(cè)。

3變形觀測(cè)的特點(diǎn)

與一般工程測(cè)量相比，變形觀測(cè)具有以下特點(diǎn)：

（1）變形觀測(cè)屬于安全監(jiān)測(cè)，有內(nèi)部觀測(cè)和外部觀測(cè)兩方面。內(nèi)部觀測(cè)內(nèi)容有建構(gòu)筑物的內(nèi)部應(yīng)力、溫度變化的測(cè)量，動(dòng)力特性等，一般不由測(cè)量工作者完成。外部變形觀測(cè)的內(nèi)容主要有沉降觀測(cè)、位移觀測(cè)、傾斜觀測(cè)、裂縫觀測(cè)和撓度觀測(cè)等。內(nèi)部觀測(cè)與外部觀測(cè)之間有著密切的聯(lián)系，應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，以便在資料分析時(shí)可以互相驗(yàn)證和補(bǔ)充。

（2）觀測(cè)精度要求高。由于變形觀測(cè)結(jié)果直接關(guān)系到對(duì)建構(gòu)筑物的安全穩(wěn)定性做出正確判斷，影響對(duì)變形原因和變形規(guī)律的正確分析，因此，和其他測(cè)量工作相比，變形觀測(cè)必須具有很高的精度。這就需要使用精密水準(zhǔn)儀（S1、S05）、精密經(jīng)緯儀（J2、J1）配合精密測(cè)量的方法進(jìn)行觀測(cè)。

（3）觀測(cè)具有時(shí)效性：各項(xiàng)觀測(cè)的首次觀測(cè)必須按時(shí)進(jìn)行，初始數(shù)據(jù)不完整，以后的數(shù)據(jù)就沒(méi)有對(duì)比性，從而使整個(gè)觀測(cè)失去意義。其他周期性的復(fù)測(cè)，也必須根據(jù)工程進(jìn)度按時(shí)進(jìn)行，找出變形和時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得到準(zhǔn)確的變形過(guò)程及變形量。

（4）重復(fù)觀測(cè)：變形大多不是一蹴而就的，都有個(gè)隨時(shí)間而發(fā)展的過(guò)程，所以變形觀測(cè)就需要周期性地對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)觀測(cè)，計(jì)算出建構(gòu)筑物上同一觀測(cè)點(diǎn)在兩個(gè)觀測(cè)周期間的坐標(biāo)和高程的變化量。

（5）觀測(cè)成果要可靠、資料要完整：為了進(jìn)行變形資料的整理分析，得到符合實(shí)際情況的結(jié)論，必須是以變形觀測(cè)資料的可靠性、完整性為前提，實(shí)事求是，科學(xué)合理。否則整個(gè)變形觀測(cè)就失去了意義。

（6）嚴(yán)密的數(shù)據(jù)處理：建筑物的變形量一般變化緩慢且數(shù)值變化較小，甚至難以與觀測(cè)誤差區(qū)分開(kāi)來(lái)；觀測(cè)過(guò)程中的意外影響也會(huì)存在，變異大的數(shù)據(jù)要考慮發(fā)生原因決定是否保留。同時(shí)，大量重復(fù)觀測(cè)使原始數(shù)據(jù)增多，要從大量觀測(cè)數(shù)據(jù)中保留正確的數(shù)據(jù)剔除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)從而獲得精確的變形信息，必須采用嚴(yán)密的數(shù)據(jù)處理方法。

4高層建筑竣工測(cè)量的質(zhì)量控制

4.1竣工測(cè)量準(zhǔn)入機(jī)制

竣工測(cè)量包括基礎(chǔ)測(cè)繪和規(guī)劃信息采集兩方面，圖面信息表達(dá)方式有嚴(yán)格要求，要求測(cè)量人員不但要具備基礎(chǔ)測(cè)繪能力，還要充分了解規(guī)劃驗(yàn)收用圖要求。必須是經(jīng)過(guò)竣工測(cè)量技術(shù)培訓(xùn)、有從業(yè)資格的人員才允許進(jìn)行竣工測(cè)量，并盡量固定一支精通竣工測(cè)量工作的隊(duì)伍。

4.2測(cè)量?jī)?nèi)容

竣工測(cè)量涉及內(nèi)容較多，主要包括1：500數(shù)字化測(cè)圖（用于確定建筑工程各部分的平面位置、面積、形狀和間距等）、建筑高度測(cè)量、室內(nèi)地坪高程測(cè)量等，且每項(xiàng)測(cè)量所使用的儀器與測(cè)量方法不同，對(duì)測(cè)量人員提出了更高的要求。

（1）數(shù)字化測(cè)圖

竣工測(cè)量應(yīng)保證起算控制點(diǎn)精度，起算控制點(diǎn)應(yīng)為I級(jí)導(dǎo)線以上等級(jí)控制點(diǎn)，利用支導(dǎo)線法加測(cè)控制點(diǎn)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行校核，且支導(dǎo)線發(fā)展次數(shù)不得大于三次，對(duì)于某些大型工程應(yīng)布設(shè)導(dǎo)線?？⒐y(cè)量時(shí)必須采集原有地物點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行檢核。

目前，竣工測(cè)量多執(zhí)行《城市測(cè)量規(guī)范》，規(guī)定1：500比例尺地形圖地物點(diǎn)中誤差實(shí)地小于等于±25cm，相鄰地物點(diǎn)間距中誤差實(shí)地小于等于±20cm，難以滿(mǎn)足竣工測(cè)量要求?？⒐y(cè)量中將地物根據(jù)其重要性分類(lèi)，并適用不同的精度，是可行且合適的。可以將地物分

成三類(lèi)：主要建筑物，次要建筑物和其他地形、地物?？⒐y(cè)量的主體是竣工建筑物，其碎部點(diǎn)測(cè)量精度應(yīng)提高到圖根點(diǎn)精度：即±5cm；其他地形、地物不作為竣工驗(yàn)收的主體，滿(mǎn)足1∶500比例尺數(shù)字化地形圖測(cè)量精度即可；次要建筑物重要性介于竣工建筑物和配套設(shè)施之間，精度定于兩者之間較為合適。如果次要建筑物中涉及與驗(yàn)收建筑物有退縮尺寸要求的，精度應(yīng)與驗(yàn)收建筑物相同。

（2）建筑物高度測(cè)量

建筑物高度測(cè)量一般采用鋼尺丈量、手持測(cè)距儀測(cè)量或全站儀懸高測(cè)量方式測(cè)定，條件允許時(shí)可以采用免棱鏡全站儀直接測(cè)量。同一建筑有不同高度應(yīng)分別測(cè)量，每棟建筑高度由本棟建筑主入口地坪為基準(zhǔn)起算。測(cè)量時(shí)應(yīng)該注意區(qū)分平屋面建筑、有女兒墻的建筑、坡屋面建筑、含地下建筑物的建筑等情況。

（3）室內(nèi)地坪高程測(cè)量

室內(nèi)地坪高程大多使用全站儀測(cè)量。為保證精度，應(yīng)該使用四等水準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，且至少測(cè)量?jī)商幨覂?nèi)地坪高度。使用全站儀三角高程測(cè)量時(shí)，應(yīng)該注意檢核。

（4）建筑物周邊關(guān)系測(cè)量

竣工測(cè)量應(yīng)測(cè)量竣工建筑物與相鄰建筑物的平面位置關(guān)系，以及竣工建筑物與用地紅線、道路紅線、綠地規(guī)劃綠線等規(guī)劃控制線的退讓關(guān)系。

4.3竣工驗(yàn)收平面圖的制作

竣工驗(yàn)收平面圖以竣工地形圖為底圖，保留驗(yàn)收建筑物、與退縮距離有關(guān)的建筑物、規(guī)劃道路和各種退縮依據(jù)，刪除其他地形地物。參照放線圖、用地紅線圖、總平面圖標(biāo)注相關(guān)的退縮尺寸。通常的做法如下。

（1）按適當(dāng)比例繪制，標(biāo)注的建筑物尺寸應(yīng)有代表性，對(duì)于建筑物內(nèi)部（非首層）比較復(fù)雜且不涉及間距要求的短邊，可適當(dāng)取舍。

（2）除標(biāo)注總長(zhǎng)和總寬外，對(duì)于圖形較復(fù)雜的建筑物，按清晰明了的原則，可適當(dāng)省略一些非重要尺寸，標(biāo)注分部建筑總長(zhǎng)度。

（3）若陽(yáng)臺(tái)尺寸與竣工圖一致，不需標(biāo)注尺寸，只需在備注欄注明。

（4）若規(guī)劃道路在報(bào)建審批后進(jìn)行了調(diào)整，將調(diào)整前、調(diào)整后的規(guī)劃道路一并表示，用不同顏色區(qū)分，并在附注中說(shuō)明。退縮間距按調(diào)整前的規(guī)劃道路間距填寫(xiě)，保證建筑物與退縮參照物的一致性。

（5）退縮間距標(biāo)注位置與報(bào)建四至圖、放線退縮間距標(biāo)注位置應(yīng)一致，退縮的參照物亦應(yīng)一致，不滿(mǎn)足報(bào)建四至退縮要求的數(shù)據(jù)用紅色表示，滿(mǎn)足的用黑色表示。

（6）若地下室邊線與首層邊線、首層邊線與塔樓、塔樓與塔樓之間的位置關(guān)系無(wú)法判斷，應(yīng)適當(dāng)加注間距，以確定相互位置關(guān)系。

（7）對(duì)可能不平行的建筑，應(yīng)在兩端加注間距。

4.4成果評(píng)定

竣工測(cè)量成果以小組為單位，根據(jù)質(zhì)量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定。采用缺陷扣分法進(jìn)行評(píng)定，不合格的產(chǎn)品應(yīng)分析原因，找出對(duì)策。由于竣工測(cè)量一般面積較小，一個(gè)項(xiàng)目的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律。當(dāng)竣工測(cè)量項(xiàng)目達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，以小組為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，利用以下數(shù)學(xué)模型評(píng)定該時(shí)期的作業(yè)質(zhì)量。

R1×4=P1×N·SN×4

其中：R代表總體質(zhì)量情況的結(jié)果矩陣，即成果優(yōu)、良、合格、不合格的比率；

P代表各統(tǒng)計(jì)分類(lèi)項(xiàng)目的權(quán)重矩陣；

S代表各統(tǒng)計(jì)分類(lèi)項(xiàng)目的統(tǒng)計(jì)結(jié)果矩陣。根據(jù)最大隸屬原則，確定該時(shí)期內(nèi)，某小組的作業(yè)質(zhì)量。

5竣工測(cè)量應(yīng)注意的問(wèn)題

（1）測(cè)量范圍

竣工測(cè)量時(shí)需測(cè)量與四至位置相關(guān)的地物?？⒐そㄖ锱c周邊建筑無(wú)間距要求且周邊有圍墻的，應(yīng)測(cè)繪至圍墻；無(wú)圍墻的，無(wú)論竣工建筑物與周邊建筑有無(wú)間距要求，都應(yīng)測(cè)至竣工建筑物主要朝向25m內(nèi)第一排永久性建筑物為止，次要朝向應(yīng)測(cè)至15m內(nèi)永久性建筑物為止。竣工建筑與周邊建筑有間距要求或退讓關(guān)系的，應(yīng)測(cè)繪至相關(guān)建筑結(jié)束為止；竣工建筑周邊已建道路，應(yīng)將本次竣工地形測(cè)繪所涉及的圖幅范圍內(nèi)道路測(cè)繪完整。

（2）統(tǒng)一坐標(biāo)系

建筑工程從征地、設(shè)計(jì)到建設(shè)完成，先后經(jīng)過(guò)多個(gè)部門(mén)的多次測(cè)量工作。由于歷史原因，各部門(mén)采取的坐標(biāo)系統(tǒng)有所不同，而竣工測(cè)量要求將前期成果綜合，因此，在工程建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)該統(tǒng)一坐標(biāo)系。

（3）成果應(yīng)用

城市地形圖一般采取定期更新的方法，竣工測(cè)量?jī)?nèi)容與地形圖修補(bǔ)測(cè)有很大的相關(guān)性，可以使用竣工測(cè)量成果進(jìn)行地形圖更新。竣工測(cè)量和地形修補(bǔ)測(cè)的用途及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不同，一套成果無(wú)法滿(mǎn)足兩者要求。若竣工測(cè)量成果用于地形圖更新，應(yīng)在竣工測(cè)量技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)中涵蓋地形圖更新的技術(shù)要求，外業(yè)數(shù)據(jù)采集盡可能翔實(shí)，內(nèi)業(yè)成圖時(shí)分別考慮兩者要求，以滿(mǎn)足不同用途的需要。

6結(jié)語(yǔ)

變形觀測(cè)是建筑物施工和竣工驗(yàn)收中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，也是運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的一項(xiàng)重要工作，特別是對(duì)于高層建筑物及大型工程，必須進(jìn)行長(zhǎng)期的變形觀測(cè)。高層建筑的基礎(chǔ)開(kāi)挖到工程竣工后，對(duì)高層建筑采取的沉降觀測(cè)等是在所難免的，目的是確保工程質(zhì)量、工程進(jìn)度。另外，對(duì)高層建筑的施工、管理、運(yùn)營(yíng)各階段進(jìn)行施工測(cè)量也非常重要，施工測(cè)量的主要任務(wù)包括變形觀測(cè)和竣工測(cè)量等，希望得到有關(guān)部門(mén)的重視。

參考文獻(xiàn)：

[1]齊海龍.高層建筑物沉降觀測(cè)技術(shù)應(yīng)用[D].中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京），2013.

[2]何公科，陳良俊.建筑物竣工測(cè)量質(zhì)量控制措施研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010.

[3]馮云德.建筑物沉降觀測(cè)技術(shù)方法探討[J].北京測(cè)繪，2009.

[4]喬君明.淺談城市竣工測(cè)量的質(zhì)量控制[J].2009.