淺述建筑變形測量精度和頻率的確定

王羲光

（機械工業(yè)勘察設(shè)計研究院有限公司 陜西西安 710043）

1 引言

改革開放已有35年，我們的國家，我們的每一個城市都發(fā)生了翻天覆地的變化。特別是近年來高層、超高層建筑越來越多，同時新開發(fā)的每一個小區(qū)都要建設(shè)一定規(guī)模的地下工程。為了主體建筑及基坑、基礎(chǔ)工程的施工安全，必須進行變形測量工作，這里結(jié)合本人從事的主體建筑的沉降觀測及基坑的變形監(jiān)測工程，來淺述建筑變形測量精度和頻率的確定。

2、變形測量的目的

2.1 沉降觀測目的

掌握建筑物在觀測周期內(nèi)的沉降情況，結(jié)合地質(zhì)勘察、基礎(chǔ)施工、建筑設(shè)計等相關(guān)專業(yè)的實際情況，綜合分析沉降規(guī)律、作出預(yù)報、確保建筑物的安全及施工工作的順利進行。同時沉降觀測成果也是建筑工程質(zhì)量檢查的主要依據(jù)和竣工驗收不可缺少的技術(shù)資料。

2.2、基坑變形測量的目的

基坑開挖時土體變形的控制是工程成敗的關(guān)鍵問題之一。當進行基坑開挖時，由于應(yīng)力釋放等原因，土體總要發(fā)生變形的，即使是進行了必要的基坑支護工作，一定程度的變形也在所難免。如果超過容許值，都將對工程造成危害，為了工程的安全順利進行，在施工中必須對基坑進行變形測量，以便及時掌握其變形的位移值和發(fā)展趨勢。

3 變形測量精度的確定

當前確定變形測量的精度的方法一般取建筑物允許變形值的 1/10～1/20作為變形觀測的監(jiān)測精度，即變形觀測的中誤差應(yīng)小于允許變形值的1/10～1/20。這種方法是比較合適，因為概念清楚、取值容易。建筑物允許變形值可以從相關(guān)規(guī)范如《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中查取或設(shè)計人員根據(jù)建筑物的性質(zhì)、作用和地基條件等因素計算而得。有時根據(jù)變形觀測的目的來考慮精度要求也是必要的，我們知道在監(jiān)視安全和科學(xué)研究在精度上的要求是有差異的，后者的要求比前者要求要高的多。

3.1 沉降觀測精度的確定

這里以常見的工業(yè)與民用建筑的沉降工程為例來說明沉降觀測精度的確定，建筑物變形的允許值我們可以從相關(guān)的規(guī)范中查取如表1。

表1:建筑物變形的允許值（選有關(guān)部分）

《建筑變形測量規(guī)范》中關(guān)于沉降觀測點的布設(shè)，可布設(shè)在建筑物的四角、大轉(zhuǎn)角處及沿外墻每10～15m處或每隔2～3根柱基上布設(shè)。

這里取兩個沉降觀測點之間的距離 L=10m,設(shè)差異沉降最大允許值

依此計算差異沉降最大允許值為:

由于差異沉降可直接由兩點間的高差來求得，故取兩倍中誤差為容許誤差，則差異沉降觀測中誤差m為:

實際應(yīng)用取小于這個值，如《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ8-2007）中，變形測量二級（民用建筑物等級多為二級）的主要精度指標如表2:

表2

通常觀測時，為了保證測量精度，使用數(shù)字水準儀或精密光學(xué)水準儀，按幾何水準測量方法,監(jiān)測各點的沉降量。每次觀測時，盡量保持觀測方法、觀測線路一致并使用同一儀器。

2.2 基坑變形觀測精度的確定

目前基坑的支護方式多為土釘墻或護坡樁，對于一級基坑，巖土基坑支護設(shè)計對于變形監(jiān)測的要求多為:

土釘墻頂水平位移控制值20mm，報警值15mm；

護坡樁樁頂水平位移控制值30mm，報警值25mm；

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50202-2002規(guī)定的基坑變形監(jiān)控值，見表3（監(jiān)控值約為允許值的60%）按允許值的1/10～1/20確定觀測精度，并按《建筑變形測量規(guī)范》JGJ8-2007確定精度級別。

表3:基坑變形監(jiān)控控制（cm）

這里僅以一級基坑為例，在變形監(jiān)測中基坑頂部的水平位移觀測中誤差的計算:從表3中可知，一級基坑圍護結(jié)構(gòu)墻頂位移監(jiān)控值為 30mm,按允許值的 1/10～1/20確定觀測精度,變形監(jiān)測時其水平位移觀測中誤差應(yīng)為±3.0mm～±1.5mm。

3 變形測量頻率的確定

變形測量的頻率，也就是變形測量的觀測頻次，即按照一定時間周期進行重復(fù)觀測。其周期應(yīng)根據(jù)監(jiān)測體的變形特征、變形速率、觀測精度和地質(zhì)條件等因素綜合考慮確定。為減少測量誤差，復(fù)測期間盡量保持網(wǎng)形、觀測線路不變，使用同一儀器及設(shè)備并固定專人觀測。

變形測量頻率應(yīng)本著實用原則確定，測量頻率既要能正確反映出變形點的變化過程，又不得漏掉變形速度和變化時刻，還要考慮觀測工作量。

3.1 沉降觀測頻率的確定

建筑物在荷載作用下，其變化過程大致分以下4個階段:

①第一階段，沉降速率較大，建筑物主體施工至封頂期間，建筑物逐漸增高，荷載加重，目前多為每增高一層觀測一次，大約7-10天一次的頻率觀測；

②第二階段，沉降速率減緩，主體封頂后進入二次結(jié)構(gòu)、外裝修施工，即主體封頂后第一年，每3個月一次的頻率觀測，周期為一年；

③第三階段，沉降平穩(wěn)，即裝修至使用，也就是主體封頂后第二年，每 6個月一次的頻率觀測，周期為一年。在這階段通常情況下同一建筑沉降觀測點的平均沉降速率可達到規(guī)定0.02mm/d的穩(wěn)定指標（通常這階段的后期每個觀測點的沉降速率也可達到這個指標）。

④第四階段，沉降穩(wěn)定，即使用后，也就是主體封頂后第三年，在觀測一次。在這階段通常情況下同一建筑的沉降觀測每個點的平均沉降速率均可達到0.02mm/d的穩(wěn)定指標。

這里以一棟17層住宅樓的沉降觀測數(shù)據(jù)為例，說明觀測頻率、沉降速率及穩(wěn)定分析情況:

建筑物名稱:花園小區(qū)A18#住宅樓（17層）沉降觀測儀器:徠卡 DNA03精密數(shù)字水準儀

注:為了節(jié)約篇幅表中刪去了觀測點的高程數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)分析:對沉降觀測成果數(shù)據(jù)分階段進行分析，如主體施工到封頂，封頂后第一年，封頂后第二年，其沉降量、沉降速率如表4:

表4

從表4知第一階段施工至封頂沉降量較大，第二階段封頂后第一年沉降速率減緩，第三階段封頂后第二年沉降平穩(wěn)，且在這階段后期每個點的沉降速率已達到建筑物穩(wěn)定指標（參考西安地區(qū)，取0.02mm/d，現(xiàn)在一般的沉降觀測工程到這階段就結(jié)束了）。說明沉降觀測頻率按照這樣階段及觀測頻次是客觀合理的。

3.2 基坑變形觀測頻率的確定

當前在城市建設(shè)、房地產(chǎn)開發(fā)的項目工程中，基坑的規(guī)模、安全等級、精度要求、設(shè)計深度、支護方式、降水工程以及施工進度等，每一個因素都影響著基坑變形觀測的頻率。

當然在市場經(jīng)濟環(huán)境下，觀測頻率在滿足技術(shù)要求的情況，還要考慮觀測的工作量。本人曾遇到一個深基坑變形監(jiān)測工程的招標項目，有四家單位所報觀測次數(shù)從32次到130次不等，差異較大，一時難以決斷，客觀講觀測次數(shù)決定著工程造價。就是因為決定基坑變形觀測的頻率的因素太多，各家理解不一致，很難給出一個統(tǒng)一的觀測時間周期頻次所致。

規(guī)范中規(guī)定“基坑開挖期間應(yīng)2～3d觀測一次，位移速率或位移量大時應(yīng)每天 1～2次”。通過對西安地區(qū)近年來基坑變形監(jiān)測工程的總結(jié)，在正常情況下基坑變形觀測的頻率（一家之言有待商榷，針對具體的單項工程根據(jù)要求確定）如下:

①水平位移監(jiān)測應(yīng)在基坑開挖前測得初始值，且不應(yīng)少于兩次；

②土方開挖期間（0-5米）每周觀測1次；

③土方開挖期間（5米-坑底）每周觀測2次；

④基坑開挖到坑底之后的第一個月每2天觀測1次；

⑤基礎(chǔ)施工到±0.0期間每周測觀測1次；之后至基坑回填期間每15天觀測1次。

這里要特別說明，正常情況下是指:（1）基坑變形未出現(xiàn)異常情況；（2）未出現(xiàn)強降雨或連陰雨；（3）土方開挖、支護工程、基礎(chǔ)施工未出現(xiàn)停工，均能如期進行；（4）降水工程未使基坑及周鄰建筑出現(xiàn)異常變形。如果有這些因素之一的存在，就要客觀如實地考慮這些因素對基坑安全的影響，調(diào)整變形監(jiān)測頻率，就要在某一階段加密觀測頻率，以保證基坑及其施工的安全。

4 結(jié)束語

作者本人根據(jù)自己多年從事變形測量的工作實踐，主要針對城市建設(shè)中主體建筑沉降觀測、基坑變形監(jiān)測，來淺述建筑變形測量精度和頻率的確定。在市場經(jīng)濟環(huán)境下，目前從事這項工作的有傳統(tǒng)的甲級測繪資質(zhì)的單位從業(yè)者，也有乙級或丙級資質(zhì)單位的測量從業(yè)者，在針對某一個單項工程，往往不同的單位、不同的人員有不同的理解或?qū)嵤┑募夹g(shù)方案。這篇文章如果對這項工作的從業(yè)者，特別是年輕的工程測量人員，有所參考、啟發(fā)或裨益就是我的最大愿望。

文章中如果有錯誤或瑕疵，虛心接受專業(yè)同行的指正，并歡迎商榷，共同進步。

[1]洪立波，城市測量手冊[M]北京:測繪出版社，1993:6

[2]GB50202-2002，建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范 [S]

[3]JGJ8-2007，建筑變形測量規(guī)范 [S]