工程測(cè)量變形監(jiān)測(cè)的有效對(duì)策探究

李孝雁，黃 颯，劉昌華

(河南理工大學(xué)，河南 焦作 454003）

[工程建設(shè)與管理]

工程測(cè)量變形監(jiān)測(cè)的有效對(duì)策探究

李孝雁，黃 颯，劉昌華

(河南理工大學(xué)，河南 焦作 454003）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工程建設(shè)事業(yè)得到高速的發(fā)展，工程建筑形式和結(jié)構(gòu)變得越來越復(fù)雜，隨之建設(shè)規(guī)模也在擴(kuò)大，工程建筑項(xiàng)目逐漸朝著超大化趨勢(shì)發(fā)展，工程測(cè)量中變形監(jiān)測(cè)十分重要。本文在分析了建筑變形成因和變形類型以后，集中闡述了變形測(cè)量的基本概念，最后分析了工程測(cè)量變形監(jiān)測(cè)的過程和方法。

工程測(cè)量；變形監(jiān)測(cè)；有效對(duì)策

選擇監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的基本原則一般都是依據(jù)電子設(shè)備和光學(xué)機(jī)械設(shè)備等的先后順序進(jìn)行應(yīng)用，并且同時(shí)分析經(jīng)濟(jì)合理性，在正常施工中應(yīng)用統(tǒng)一的簡(jiǎn)捷報(bào)表和結(jié)論。布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)的時(shí)候主要有以下兩方面：第一，圈定布置的監(jiān)測(cè)范圍，依據(jù)滑動(dòng)方向來確定滑動(dòng)范圍和滑動(dòng)方向，以此合理選擇典型斷面進(jìn)行測(cè)線布置；第二，依據(jù)測(cè)線來對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行布置。工程測(cè)量中，越來越多地應(yīng)用變形監(jiān)測(cè)技術(shù)，逐漸成為工程建筑測(cè)量的主要方式。因此，下文著重研究了工程測(cè)量變形監(jiān)測(cè)的有效對(duì)策。

一、建筑物發(fā)生變形的類型及原因

（一）建筑物變形的類型

建筑物變形包括動(dòng)態(tài)變形和靜態(tài)變形。靜態(tài)變形實(shí)際上是說變形值和時(shí)間函數(shù)；動(dòng)態(tài)變形主要就是在受到外力作用的影響出現(xiàn)變形。依據(jù)外力函數(shù)來體現(xiàn)某一時(shí)刻動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的變形就是變形值，觀測(cè)結(jié)構(gòu)主要就是展現(xiàn)某時(shí)刻建筑物瞬間變形。如某一建筑物爆破的過程中，爆破瞬間影響周圍建筑物形成的變形就是動(dòng)態(tài)變形，爆破后某段時(shí)間形成的變形就是靜態(tài)變形。上述兩種變形之間相互影響、共同作用。

（二）建筑物變形的原因

第一，自然條件變化引發(fā)建筑物的變形。建筑施工中，經(jīng)常由于大氣溫度、土壤物理性質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)等影響引發(fā)建筑出現(xiàn)形變。例如，不同基礎(chǔ)地質(zhì)情況下，建筑物不同部位會(huì)出現(xiàn)不同程度的沉降，以至于建筑物形成裂縫、位移以及傾斜等現(xiàn)象。地基自身的塑性變形也會(huì)導(dǎo)致建筑形成不均勻沉降，此外，地下水位和溫度的周期變化以及季節(jié)性變化也會(huì)引發(fā)規(guī)律性變形。第二，建筑物自身結(jié)構(gòu)類型、荷載大小、動(dòng)荷載、高度等都會(huì)在一定程度上引發(fā)建筑變形。想要降低上述變形的影響，就需對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理優(yōu)化。第三，建筑物使用和施工的時(shí)候經(jīng)常出現(xiàn)不合理的工作，以至于促使建筑變形。如大型建筑附近開挖深基坑會(huì)影響原有建筑。以上幾種變形問題之間相互作用、相互聯(lián)系，一般都是共同作用于建筑物，但是在不同時(shí)間存在不同作用強(qiáng)度。

二、變形監(jiān)測(cè)的基本概述

變形監(jiān)測(cè)實(shí)際上就是測(cè)量被檢測(cè)物體或者目標(biāo)，以便于能夠確定內(nèi)部或者空間形態(tài)受時(shí)間影響以后變化的特點(diǎn)。一般來說，主要就是驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)、評(píng)價(jià)建筑物安裝情況、研究變形規(guī)律、反饋施工質(zhì)量、預(yù)測(cè)變形。變形監(jiān)測(cè)的過程中，應(yīng)該及時(shí)了解建筑物性狀，及時(shí)、準(zhǔn)確、科學(xué)地研究建筑物變形的實(shí)際情況，對(duì)于建筑施工、運(yùn)營(yíng)來說尤為重要。變形檢測(cè)應(yīng)用中包括眾多學(xué)科，如工程地質(zhì)、地球物理、結(jié)構(gòu)力學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、工程地質(zhì)等，屬于跨學(xué)科研究項(xiàng)目，逐漸朝著邊緣方向發(fā)展；實(shí)際運(yùn)行中包含建筑自身變形觀測(cè)和基礎(chǔ)沉降觀測(cè)。從基礎(chǔ)角度分析監(jiān)測(cè)來說，建筑物不均勻和均勻沉降是主要內(nèi)容；從建筑物本身角度分析監(jiān)測(cè)來說，觀測(cè)建筑物裂縫和傾斜是主要內(nèi)容。但是，觀測(cè)高層建筑物的時(shí)候需要分析動(dòng)態(tài)變形。

三、監(jiān)測(cè)方案及方法

（一）監(jiān)測(cè)方案

設(shè)計(jì)建筑物監(jiān)測(cè)方案基本步驟為設(shè)計(jì)中切實(shí)滿足先控制后變形、先整體后局部的基本原則。也就是說，對(duì)變形監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)工作點(diǎn)和控制網(wǎng)進(jìn)行逐次布測(cè)，在基礎(chǔ)工作點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)上觀測(cè)建筑物水平位移以及沉降情況。如果具備相對(duì)比較好的觀測(cè)條件，盡可能不設(shè)置或者少設(shè)置工作基點(diǎn)，此時(shí)可以利用基準(zhǔn)點(diǎn)來直接對(duì)變形觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，以便于提高測(cè)量精度和降低工作量。監(jiān)測(cè)方案主要有設(shè)計(jì)精度、布置測(cè)量工作基點(diǎn)和基準(zhǔn)網(wǎng)，布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，確定監(jiān)測(cè)頻次和周期，選擇觀測(cè)方法，采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息，分析整理數(shù)據(jù)等。依據(jù)地質(zhì)地形條件、橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、變形特征等重點(diǎn)監(jiān)測(cè)工程中垂直位移，利用施工實(shí)際情況來確定是否需要監(jiān)測(cè)水平位移。

（二）變形觀測(cè)方法

1.觀測(cè)路線的建立

依據(jù)變形觀測(cè)點(diǎn)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)需求以及埋設(shè)要求來布置觀測(cè)點(diǎn)圖，以此分析變形觀測(cè)點(diǎn)的實(shí)際位置。在變形觀測(cè)點(diǎn)和控制點(diǎn)中形成固定觀測(cè)路線，并且在轉(zhuǎn)點(diǎn)和架設(shè)儀器站點(diǎn)位置進(jìn)行標(biāo)記，保障能夠順著同一路線觀測(cè)。

2.觀測(cè)方法

根據(jù)觀測(cè)周期和監(jiān)測(cè)方案來首次觀測(cè)變形監(jiān)測(cè)中穩(wěn)定觀測(cè)點(diǎn)以后的情況，在重復(fù)觀測(cè)所有觀測(cè)點(diǎn)高程或者坐標(biāo)后確定方法，利用高精度測(cè)量?jī)x器以及合理的措施，在滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下進(jìn)行外業(yè)觀測(cè)。觀測(cè)陸地垂直位移的時(shí)候合理應(yīng)用光電測(cè)距三角高程測(cè)量方法或者常規(guī)水準(zhǔn)測(cè)量方式進(jìn)行觀測(cè)；觀測(cè)建筑物垂直位移觀測(cè)點(diǎn)的過程中需要合理應(yīng)用高程來進(jìn)行測(cè)量。此外，觀測(cè)水平位移的時(shí)候應(yīng)該滿足實(shí)際條件。

3.觀測(cè)的注意事項(xiàng)

第一，依據(jù)監(jiān)測(cè)建筑物的實(shí)際規(guī)范需求來進(jìn)行分析，檢驗(yàn)處理水準(zhǔn)基點(diǎn)穩(wěn)定性，并依據(jù)相對(duì)穩(wěn)定或者穩(wěn)定點(diǎn)來作為分析建筑變形的基本參考點(diǎn)；第二，正式進(jìn)行觀測(cè)之前，應(yīng)該及時(shí)驗(yàn)證觀測(cè)應(yīng)用設(shè)備和儀器，保留相關(guān)的檢驗(yàn)記錄；第三，觀測(cè)水準(zhǔn)點(diǎn)的時(shí)候，需要保障具備一致的前、后視觀測(cè)尺寸；第四，依據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的線路來實(shí)施觀測(cè)，操作中應(yīng)該應(yīng)用固定觀測(cè)人員和相同的設(shè)備儀器；第五，觀測(cè)過程中盡可能避免陽光直射，同時(shí)需要具備相同的觀測(cè)環(huán)境；第六，保障能夠隨時(shí)觀測(cè)、隨時(shí)驗(yàn)證，操作中需要一次完成觀測(cè)，不可以中斷；第七，雨季前、后應(yīng)該進(jìn)行聯(lián)測(cè)，對(duì)水準(zhǔn)點(diǎn)高程進(jìn)行檢查。

四、變形監(jiān)測(cè)的精度、觀測(cè)儀器和觀測(cè)周期

（一）變形監(jiān)測(cè)精度

變形觀測(cè)物體的級(jí)別、觀測(cè)目的、預(yù)測(cè)計(jì)量精度決定測(cè)量精度和等級(jí)。依據(jù)建筑施工的基本要求和規(guī)范，需要具備1mm的監(jiān)測(cè)精度，2mm的收斂監(jiān)測(cè)精度。為了確保監(jiān)測(cè)建筑物體的實(shí)際精度，施工操作中不可以隨便更換觀測(cè)設(shè)備和相關(guān)觀測(cè)人員，并且每次觀測(cè)的時(shí)候需要具備相同觀測(cè)路線和觀測(cè)順序。

（二）測(cè)量?jī)x器設(shè)備

選擇監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的過程中，需要切實(shí)符合精度的設(shè)計(jì)要求，確保監(jiān)測(cè)具備一定經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)性，最大限度應(yīng)用一些高效、快速的操作方式。操作過程中，依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，監(jiān)測(cè)建筑物體中合理應(yīng)用TPS402全站儀精密水準(zhǔn)儀等設(shè)備來觀測(cè)測(cè)距；有機(jī)結(jié)合三維位移觀測(cè)、收斂監(jiān)測(cè)儀器等設(shè)備來觀測(cè)隧道收斂情況。三維位移觀測(cè)應(yīng)用中包括相對(duì)位移觀測(cè)法和絕對(duì)坐標(biāo)觀測(cè)法兩種。

（三）變形監(jiān)測(cè)周期

確定變形監(jiān)測(cè)周期的基本原則，系統(tǒng)反應(yīng)觀測(cè)變形過程，但是不會(huì)疏忽變化時(shí)刻，依據(jù)外界因素的影響情況以及單位時(shí)間內(nèi)變形量大小來對(duì)周期進(jìn)行確定。如果出現(xiàn)異常變形的時(shí)候，此時(shí)應(yīng)該適當(dāng)增加觀測(cè)次數(shù)。變形周期確定中依據(jù)實(shí)際情況，有機(jī)結(jié)合監(jiān)理和業(yè)務(wù)的建議，根據(jù)工地實(shí)際情況，結(jié)合業(yè)主、監(jiān)理的意見，在穩(wěn)定區(qū)域設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)的時(shí)候，需要距離掌子面25m，在得到基本數(shù)據(jù)信息以后隔天監(jiān)測(cè)一次25-50m的位置，距離掌子面50m的位置需要每周監(jiān)測(cè)一次，并且連續(xù)進(jìn)行四周，完成以后每月進(jìn)行一次。監(jiān)測(cè)中如果出現(xiàn)比較小的位移量以及區(qū)域穩(wěn)定變形的時(shí)候，可以適當(dāng)放寬觀測(cè)間隔，若出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)或比較大變形值的時(shí)候，此時(shí)應(yīng)該增加觀測(cè)頻率，及時(shí)為監(jiān)理人員提供相關(guān)報(bào)告。實(shí)際監(jiān)測(cè)中，大部分單位都是每周進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)以后應(yīng)該向相關(guān)部門及時(shí)提供監(jiān)測(cè)資料和報(bào)告，保障監(jiān)理工程師能夠及時(shí)獲得滿足合同需求的資料。施工過程中，在完成第一次全面監(jiān)測(cè)穩(wěn)定以后的埋設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)于高層大型建筑來說，需要及時(shí)觀測(cè)每層的情況，直到所有層都滿足觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，其他類型建筑不低于5次。完成施工以后，一般每年、每季度都需要對(duì)建筑物進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)，第二年間隔半年進(jìn)行一次，以后可以每年監(jiān)測(cè)一次建筑。實(shí)際操作中如果出現(xiàn)特殊的現(xiàn)象，此時(shí)可以臨時(shí)增加監(jiān)測(cè)次數(shù)。實(shí)際監(jiān)測(cè)過程中值得注重的是，需要依據(jù)設(shè)計(jì)、規(guī)定、時(shí)間需求進(jìn)行操作。

五、位移觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)

布設(shè)位移觀測(cè)的時(shí)候依據(jù)基坑觀測(cè)為基本案例進(jìn)行分析，主要包括以下幾方面的內(nèi)容：

（一）建立沉降、位移監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)

依據(jù)工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來充分分析觀測(cè)精度要求和基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性，在距離工程現(xiàn)場(chǎng)基坑5倍開挖深度以外距離的土體中合理設(shè)置7個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，以便于能夠互相校核，對(duì)上述七個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，依次為WJ1、WJ2、WJ3、WJ4、CJ1、CJ2、CJ3；布設(shè)3個(gè)沉降基準(zhǔn)點(diǎn)和4個(gè)位移基準(zhǔn)點(diǎn)的時(shí)候，需要具備高于基坑深度5倍的距基坑邊，但是需要保證能夠低于壓力影響范圍。4個(gè)位移基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)的時(shí)候，需要每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)都能夠和每邊構(gòu)成直線水平位移觀測(cè)點(diǎn)，從而可以建立一定的位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)。

（二）布置基坑支護(hù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部沉降觀測(cè)點(diǎn)以及水平位移觀測(cè)點(diǎn)

埋設(shè)觀測(cè)點(diǎn)的過程中，應(yīng)該合理結(jié)合被觀測(cè)目標(biāo)和觀測(cè)點(diǎn)，保障觀測(cè)點(diǎn)變化情況可以充分展現(xiàn)被觀測(cè)目標(biāo)實(shí)際變化特點(diǎn)。在攪拌樁頂部位置設(shè)置住宅樓群位的水平位移觀測(cè)點(diǎn)、在水平位移附近地面上布設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部變形合理設(shè)置其他沉降觀測(cè)點(diǎn)和水平位移觀測(cè)點(diǎn)，在基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部安裝Ф16膨脹螺栓作為觀測(cè)標(biāo)志。依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量規(guī)范需求和平面尺寸，設(shè)計(jì)過程中總共包括測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)和水平位移觀測(cè)點(diǎn)在內(nèi)的9個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。

（三）布設(shè)基坑附近沉降觀測(cè)點(diǎn)

依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙來布設(shè)基坑周圍房屋沉降四十個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，對(duì)上述觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)為FW1～FW40。

（四）布設(shè)基坑附近地下水位觀測(cè)孔

依據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)際需求和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，在建筑基坑四周布設(shè)四個(gè)水位觀測(cè)孔，對(duì)其進(jìn)行編號(hào)是SW 1～SW 42，利用油壓XY-100型鉆機(jī)成孔來進(jìn)行處理，確保形成11m深的孔，然后進(jìn)行塑料套管、構(gòu)成濾管成井的相關(guān)工作。

[1]蔡真印,王忠權(quán),李志鵬.地下工程測(cè)量的發(fā)展趨勢(shì)[C]. 2011礦山企業(yè)節(jié)能減排、循環(huán)經(jīng)濟(jì)與綠色礦山建設(shè)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)論文集，2011:136-138.

[2]白征東,湯曉禹,項(xiàng)偉.建筑GPS變形監(jiān)測(cè)中小波分析的應(yīng)用[C].中國(guó)測(cè)繪地理信息學(xué)會(huì)2014工程測(cè)量分會(huì)與礦山測(cè)量專委會(huì)年會(huì)暨全國(guó)變形與安全監(jiān)測(cè)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集，2014:12-15.

TU

A

1673-0046（2016）9-0173-02