淺析建筑物變形觀測(cè)方法及重要性

■趙光文 ■湖南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410132

1 建筑物變形的原因

變形測(cè)量包括垂直沉降測(cè)量、水平位移測(cè)量。建筑物作為一個(gè)整體，其密度比地面上質(zhì)的密度大得多，建筑物地面下是軟質(zhì)或彈性物質(zhì)，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(chǔ)上和上部結(jié)構(gòu)的共同作用下，建筑物可能會(huì)發(fā)生不均勻沉降，輕者將使建筑物產(chǎn)生傾斜或裂縫，影響其正常使用，重者將危機(jī)建筑物和人員的安全。因此，建筑物的可靠性和穩(wěn)定性已經(jīng)變得尤為重要，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，才能夠合理的預(yù)測(cè)未來變形情況，一旦變形數(shù)據(jù)異常，就能及時(shí)采取預(yù)防和改善措施，確保建筑物的安全使用。

2 建筑物沉降觀測(cè)的主要方法

2.1 水準(zhǔn)測(cè)量法

建筑物的下沉是逐步產(chǎn)生的，從施工過程中延續(xù)到竣工使用后的很長一段時(shí)間，因此沉降觀測(cè)應(yīng)按照沉降產(chǎn)生的規(guī)律進(jìn)行。水準(zhǔn)測(cè)量是利用水準(zhǔn)儀進(jìn)行沉降觀測(cè)的高程測(cè)量，是建筑物沉降觀測(cè)的一種常用方法，也是一種傳統(tǒng)而可靠的觀測(cè)方法。沉降觀測(cè)應(yīng)在高程控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，它根據(jù)沉降觀測(cè)點(diǎn)各個(gè)階段的高程數(shù)據(jù)，分析建筑物的沉降變形情況。水準(zhǔn)測(cè)量法適用于不同的建筑物，不同的測(cè)量精度要求和不同環(huán)境下的施測(cè)。

2.2 全自動(dòng)測(cè)量法

隨著現(xiàn)代測(cè)量儀器的技術(shù)改進(jìn)，全自動(dòng)儀器設(shè)備的研發(fā)，改變了最初人工的長時(shí)間的監(jiān)測(cè)。全自動(dòng)儀器主要有全站儀、全自動(dòng)跟蹤測(cè)量儀，它們是通過電子信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字，能夠更加精確的進(jìn)行觀測(cè)。全自動(dòng)跟蹤測(cè)量儀為全天候、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，在地鐵、隧道、橋梁、高邊坡等建造物的沉降觀測(cè)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。

2.3 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量法

數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量是基于數(shù)字影像和攝影測(cè)量的基本原理，利用計(jì)算機(jī)數(shù)字影像處理技術(shù)，提取所攝對(duì)像以數(shù)字方式表達(dá)出幾何坐標(biāo)。利用該方法進(jìn)行大型建筑物的沉降觀測(cè)時(shí)，不需要接觸被測(cè)目標(biāo)，就可以獲得及時(shí)的沉降數(shù)據(jù)，并能同時(shí)提供多達(dá)數(shù)個(gè)點(diǎn)的瞬間三維空間信息，在國防、經(jīng)濟(jì)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)線的觀測(cè)，以及彈體運(yùn)動(dòng)軌跡、炮口沖擊波等不可接觸物體的量測(cè)等，測(cè)定精度可達(dá)到24um。

2.4 GPS 測(cè)量法

GPS 測(cè)量儀器是利用太空上的GPS 衛(wèi)星，可以精確定位全球任何地方或近地空間點(diǎn)的三維坐標(biāo)，觀測(cè)點(diǎn)之間無需通視，同時(shí)觀測(cè)不受氣候條件限制，可進(jìn)行全天侯連續(xù)監(jiān)測(cè);由于其采集、處理、分析數(shù)據(jù)過程比較簡(jiǎn)捷，因此在越來越多的領(lǐng)域逐漸取代了常規(guī)的普通光學(xué)儀器和電子儀器。

3 建筑物位移觀測(cè)的主要方法

3.1 視準(zhǔn)線法

A 點(diǎn)、B 點(diǎn)是視準(zhǔn)線的兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，選取建筑物上P1、P2、P3 為水平位移觀測(cè)點(diǎn)。觀測(cè)時(shí)將經(jīng)緯儀安置于A 點(diǎn)，將儀器照準(zhǔn)B 點(diǎn)后水平制動(dòng)。豎直方向轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡，分別轉(zhuǎn)至P1、P2、P3 三個(gè)點(diǎn)附近，用鋼尺分別量取水平位移觀測(cè)點(diǎn)P1、P2、P3 至A—B 這條視準(zhǔn)線的距離。根據(jù)前后兩次量取的距離，得出這段時(shí)間內(nèi)水平位移量。

3.2 測(cè)小角法

P 為建筑物觀測(cè)點(diǎn)，在距離觀測(cè)區(qū)域一定距離以外選定工作基點(diǎn)A，在一定遠(yuǎn)處選定一個(gè)控制點(diǎn)B 作為零方向。在B 點(diǎn)安置覘牌，用測(cè)回法觀測(cè)水平角∠BAP，測(cè)定一段時(shí)間內(nèi)觀測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)連線與零方向之間的角度變化值，根據(jù)公式(1)計(jì)算得出水平位移量。

(1)D 為P 點(diǎn)到A 點(diǎn)的水平距離;(2)ρ〞=206265。

3.3 方向線偏移法

A、B 為選定的基準(zhǔn)點(diǎn)，P 為建筑物觀測(cè)點(diǎn)，A、B、P 基本上在一條直線上。在進(jìn)行初始測(cè)量時(shí)，測(cè)定AP、BP 水平距離D1、D2 和角度∠APB，在位移觀測(cè)時(shí)測(cè)出∠AP'B，若∠AP'B 不等于上次測(cè)得的∠APB，則說明發(fā)生了水平位移。根據(jù)公式(2)計(jì)算得出水平位移量。

3.4 前方交會(huì)

如已知A、B 點(diǎn)的坐標(biāo)，P 為建筑物觀測(cè)點(diǎn)，用儀器測(cè)得∠PAB 和∠PBA，根據(jù)A、B 的坐標(biāo)可求得P 點(diǎn)的坐標(biāo)。根據(jù)前后兩次測(cè)得的坐標(biāo)，得出這段時(shí)間內(nèi)水平位移量。

4 變形觀測(cè)的重要性

建筑物變形觀測(cè)成果資料，是反映建筑工程質(zhì)量優(yōu)劣的重要依據(jù)之一。在變形觀測(cè)工作中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選用最有效的觀測(cè)方案，對(duì)變形觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行科學(xué)分析，對(duì)出現(xiàn)的問題提出合理的解決辦法，準(zhǔn)確掌握建筑物的變形規(guī)律，及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑物基礎(chǔ)的質(zhì)量隱患以及建筑物主體是否傾斜，為建筑物設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營和防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)的依據(jù)，保證人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。在現(xiàn)行建筑施工規(guī)范中明確規(guī)定，建筑物完工交付使用之前，變形觀測(cè)資料是該項(xiàng)工程能否合格的重要依據(jù)。

5 變形觀測(cè)時(shí)的注意事項(xiàng)

建筑物變形觀測(cè)是一項(xiàng)技術(shù)精度要求極高的工作。在實(shí)施變形觀測(cè)過程中，特別是對(duì)高層、重要建筑物的變形觀測(cè)時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

(1)實(shí)地踏勘，進(jìn)行控制點(diǎn)的復(fù)測(cè)。首先聽取施工單位、建筑質(zhì)量監(jiān)督管理部門及業(yè)主的意見，然后進(jìn)行實(shí)地察看工程場(chǎng)地。從施工單位獲取控制點(diǎn)并對(duì)點(diǎn)位進(jìn)行復(fù)測(cè)，確定平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)的可靠性。為變形觀測(cè)技術(shù)方案提供重要的編寫依據(jù)。

(2)編寫變形觀測(cè)技術(shù)方案，確定變形觀測(cè)精度指標(biāo)。根據(jù)用戶要求及建筑工程項(xiàng)目等級(jí)的實(shí)際情況，按照國家有關(guān)規(guī)范，確定此次變形觀測(cè)的技術(shù)精度指標(biāo)、變形觀測(cè)方法、觀測(cè)次數(shù)及周期等。不同的變形觀測(cè)技術(shù)方案都將直接影響到變形觀測(cè)，因此在編寫方案的時(shí)候要考慮到施測(cè)的合理性。

(3)確定變形觀測(cè)儀器。根據(jù)變形觀測(cè)技術(shù)方案中的要求選取儀器，工程中常用的測(cè)量儀器有水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、全站儀或測(cè)距儀等。選取的所有儀器都應(yīng)滿足變形觀測(cè)精度要求，如達(dá)不到精度要求或沒有認(rèn)定合格證，都應(yīng)送交質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門考核認(rèn)定授權(quán)并重新進(jìn)行計(jì)量標(biāo)定。

(4)變形觀測(cè)的實(shí)施。按照變形觀測(cè)技術(shù)方案進(jìn)行測(cè)量，注意天氣的影響，做好外業(yè)數(shù)據(jù)收集以及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的整理等工作。

(5)提交成果資料。在數(shù)據(jù)整理工作結(jié)束后，單次觀測(cè)的成果，應(yīng)提交給監(jiān)理單位簽字，如果是多次觀測(cè)或者長期觀測(cè)，等全部工作結(jié)束后將所有資料一起提交給業(yè)主單位或建筑質(zhì)量監(jiān)督部門。在實(shí)測(cè)過程中，如發(fā)現(xiàn)變形數(shù)據(jù)存在異常，應(yīng)第一時(shí)間提交警報(bào)資料，讓業(yè)主和相關(guān)部門及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和引起重視。

［1］JGJ/T8 -97，建筑變形測(cè)量規(guī)程［S］.

［2］GB50026 -2007，工程測(cè)量規(guī)范［S］.中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì).

［3］覃輝.土木工程測(cè)量［M］.重慶大學(xué)出版社.2011.

［4］馮云德.建筑物沉降觀測(cè)技術(shù)方法探討［M］.北京測(cè)繪出版社.2009.