淺談建（構(gòu)）筑物的變形觀測(cè)

于海超

【摘 要】本文陳述了建（構(gòu)）筑物變形的原因、變形觀測(cè)的目的、內(nèi)容、方法、原則、過(guò)程。提出觀測(cè)等級(jí)以及觀測(cè)的要求，變形網(wǎng)的數(shù)據(jù)分析內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】變形觀測(cè)；沉降測(cè)量；觀測(cè)周期；精度分析

0 緒論

隨著工業(yè)化大生產(chǎn)的發(fā)展，工程規(guī)模變大，費(fèi)用提高，相關(guān)要求也越來(lái)越精密，隨之變形觀測(cè)技術(shù)的理論、方法和相關(guān)儀器得到快速發(fā)展。

1 變形觀測(cè)的內(nèi)容與目的

變形觀測(cè)是利用測(cè)量?jī)x器、采用相應(yīng)方法對(duì)變形物體的變形現(xiàn)象進(jìn)行觀測(cè)，并確定各種因素作用下變形物體的形狀及位置變化的空間狀態(tài)和時(shí)間特征。通過(guò)研究這些資料可以監(jiān)視地表變形和建筑物的運(yùn)營(yíng)狀況。分析建筑物在各種應(yīng)力作用下是否安全，其成果也是驗(yàn)證設(shè)計(jì)理論和檢驗(yàn)施工質(zhì)量的重要參考，提供設(shè)計(jì)及修改所需的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并采取措施，避免不必要的財(cái)產(chǎn)損失及人員的傷亡。

2 變形的原因

引發(fā)建（構(gòu)）筑物發(fā)生形變的原因一方面是自然的原因，季節(jié)引發(fā)的規(guī)律溫度變化、地質(zhì)條件、土壤性質(zhì)、地表發(fā)生變形；另外建（構(gòu)）筑物本身的荷載也會(huì)引發(fā)建（構(gòu)）筑物的形變、下沉；建（構(gòu)）筑物本身從設(shè)計(jì)到運(yùn)營(yíng)使用的各個(gè)階段由于各種不合理的方法、因素也會(huì)使之發(fā)生形變。

3 沉降的精度、等級(jí)和方法

3.1 沉降觀測(cè)的精度

由于建筑物一般的沉降量很小。如果觀測(cè)精度不高，就不能正確的反映沉降的規(guī)律。因此沉降觀測(cè)的精度要求，決定于預(yù)計(jì)沉降量的大小。沉降觀測(cè)是為了保證建（構(gòu)）筑物的安全，沉降量的中誤差應(yīng)小于允許變形值的1/10～1/20，這樣才能保證觀測(cè)精度，從而達(dá)到觀測(cè)的目的。

建筑物沉降觀測(cè)精度等級(jí)一級(jí)施測(cè)要求，視距不大于15m，每站前后視距差不大于0.5m，累計(jì)前后視距差不大于1m，環(huán)線測(cè)站數(shù)小于16站；計(jì)算值限差基、輔分劃讀數(shù)小于0.15mm，基、輔分劃所測(cè)高差之差應(yīng)小于0.2mm，兩次儀器高的基、輔高差平均值之差應(yīng)小于0.20mm。二級(jí)施測(cè)要求，視距不大于20m，每站前后視距差不大于1.5m，累積前后視距差不大于3.0m，環(huán)線測(cè)站數(shù)n小于18站；計(jì)算值限差基、輔分劃讀數(shù)差應(yīng)小于0.15mm，基、輔分劃所測(cè)高差之差應(yīng)小于0.35mm。三級(jí)施測(cè)要求，視距不大于30m，每站前后視距差不大于2.0m，累積前后視距差不大于3.0m，環(huán)線測(cè)站數(shù)n小于38站；計(jì)算值限差基、輔分劃讀數(shù)差應(yīng)小于0.3mm，基、輔分劃所測(cè)高差之差應(yīng)小于0.5mm。

3.2 沉降觀測(cè)的等級(jí)

沉降觀測(cè)等級(jí)的選用，視工程情況而定，應(yīng)就有關(guān)的選用條件及施測(cè)要點(diǎn)而定。選用一級(jí)條件，水準(zhǔn)基點(diǎn)首次聯(lián)測(cè)或因其高程有問(wèn)題需校測(cè)、重要工程或有特殊要求的科研工程、觀測(cè)點(diǎn)成果反常，發(fā)生不均勻沉降、裂縫或安全問(wèn)題；選用二級(jí)條件，一般工程，沉降量在5mm以內(nèi)者、當(dāng)精度符合要求的重要工程或科研工程的中間觀測(cè)；選用三級(jí)條件，沉降量在5-20mm的一般工程、當(dāng)精度符合于要求的一般工程的中間觀測(cè)；選用四級(jí)條件，沉降量在5-20mm的一般工程、當(dāng)精度符合于要求的一般工程的中間觀測(cè)；選用五級(jí)的條件，地質(zhì)土質(zhì)松軟沉降量在20mm以上的工程、精度要求較低的工程。

4 基準(zhǔn)點(diǎn)與觀測(cè)點(diǎn)的確定與埋設(shè)

選取基準(zhǔn)點(diǎn)，需依據(jù)指定的方案以及布網(wǎng)的網(wǎng)形選取。一般建（構(gòu)）筑物附近應(yīng)布設(shè)三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，基準(zhǔn)點(diǎn)均勻布設(shè)建筑物周?chē)?，相距不宜太近、太遠(yuǎn)，以50m至100m間的范圍為宜，便于基準(zhǔn)點(diǎn)的聯(lián)測(cè)、檢核等相關(guān)要求。基準(zhǔn)點(diǎn)的埋設(shè)要保證基準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)位穩(wěn)定以及長(zhǎng)期保存，可利用存在的穩(wěn)定性較好的埋石點(diǎn)，也可在測(cè)區(qū)內(nèi)選取基礎(chǔ)穩(wěn)定建（構(gòu)）筑物墻角上設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)。水準(zhǔn)基點(diǎn)標(biāo)石埋設(shè)要穩(wěn)固耐久，且保證垂直方向的穩(wěn)定，底部埋設(shè)在凍土層以下，并澆灌混凝土基礎(chǔ)。

觀測(cè)點(diǎn)的選取，參考建筑物的材質(zhì)、外形、結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)；當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件、氣候特點(diǎn)、地質(zhì)條件等因素綜合考慮，數(shù)量、距離、以及基準(zhǔn)點(diǎn)與觀測(cè)點(diǎn)的聯(lián)測(cè)達(dá)到規(guī)范、設(shè)計(jì)的要求。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)觀測(cè)點(diǎn)設(shè)在最能反映建筑物變化的地方，如建筑物外形拐角點(diǎn)、荷載較大的點(diǎn)、建筑物銜接處、地質(zhì)條件不同地方。如觀測(cè)點(diǎn)可設(shè)在建筑物的承重墻上，每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)以10到20m之間為宜，沉降縫等必要的地方要增設(shè)點(diǎn)位。

5 基準(zhǔn)點(diǎn)與觀測(cè)點(diǎn)的外業(yè)觀測(cè)

5.1 精度的確定

沉降測(cè)量比一般的水準(zhǔn)測(cè)量精度要高，建筑物變形量都很小，如果觀測(cè)的精度要求低就很難反映出建筑物的沉降規(guī)律。因此，在觀測(cè)時(shí)要根據(jù)預(yù)計(jì)的沉降量和目的來(lái)確定觀測(cè)的儀器、等級(jí)、精度。但在測(cè)量中不可以單純的追求高精度而隨意的提高觀測(cè)的等級(jí)和儀器，要采用合理配套的儀器，才能保證作業(yè)速度、精度。

5.2 時(shí)間、頻率的要求

沉降觀測(cè)的時(shí)間、觀測(cè)頻率設(shè)定要反映出建筑物變形的規(guī)律特點(diǎn)。例如建筑物的沉降觀測(cè)可根據(jù)建筑物的建筑施工到運(yùn)營(yíng)管理階段的不同，由高頻率觀測(cè)到低頻率觀測(cè)逐步展開(kāi)，在每個(gè)階段可設(shè)定固定的時(shí)間為觀測(cè)周期，也可按建筑物施工段的情況進(jìn)行增減觀測(cè)，采用哪種方式、方法都必須達(dá)到規(guī)范設(shè)計(jì)的要求。

5.3 外業(yè)施測(cè)

外業(yè)施測(cè)的過(guò)程中要保證每個(gè)觀測(cè)周期觀測(cè)條件基本一致，避免大風(fēng)、觀測(cè)段溫差變化較大、強(qiáng)光等外界環(huán)境干擾；每個(gè)觀測(cè)周期采用同一臺(tái)設(shè)備施測(cè)，定期對(duì)設(shè)備、及其附屬設(shè)備進(jìn)行鑒定、維護(hù)，保證儀器穩(wěn)定；采用相同觀測(cè)人員進(jìn)行觀測(cè)也很必要，每個(gè)人的技能水平，操作習(xí)慣不盡相同，這樣可以避免人員方面帶來(lái)的誤差；每個(gè)棱鏡常數(shù)不同，要保證每個(gè)觀測(cè)周期每個(gè)棱鏡擺放的位置要固定、采用固定的觀測(cè)路線、每次操作程序要固定，盡量減少觀測(cè)誤差的不定性，使得所測(cè)沉降量更能反映真實(shí)情況。

6 水準(zhǔn)基點(diǎn)精度分析

如果水準(zhǔn)基點(diǎn)的精度較低，會(huì)對(duì)沉降觀測(cè)點(diǎn)造成很?chē)?yán)重的影響，所以要對(duì)水準(zhǔn)基點(diǎn)進(jìn)行精度分析。為了解水準(zhǔn)基點(diǎn)的測(cè)量精度對(duì)沉降點(diǎn)精度影響的嚴(yán)重性，可以采用同一組沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)和不同的基準(zhǔn)可以得到不同單位權(quán)中誤差和高程中誤差?？砂褍纱闻c已知水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)的高程以及兩次聯(lián)測(cè)的高程的平均值分別作為水準(zhǔn)基點(diǎn)的起算高程，通過(guò)間接平差的程序可以得到各次的單位權(quán)中誤差，以及各沉降觀測(cè)點(diǎn)的平差后高程中誤差.根據(jù)公式單位權(quán)中誤差為：

在數(shù)據(jù)處理的過(guò)程中數(shù)據(jù)非常多，公式計(jì)算較復(fù)雜，可以采用計(jì)算機(jī)程序完成，這樣簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)分析的過(guò)程，減輕了工作量，減少參與工作的人員，更重要的是節(jié)省了時(shí)間，提高了計(jì)算準(zhǔn)確率，這是新時(shí)期科學(xué)技術(shù)與變形觀測(cè)技術(shù)的完美融合，將變形觀測(cè)提到了一個(gè)新的領(lǐng)域平臺(tái)，引領(lǐng)變形觀測(cè)的發(fā)展。

7 結(jié)束語(yǔ)

變形觀測(cè)是建（構(gòu)）筑物在施工、運(yùn)營(yíng)過(guò)程中不可或缺的工作，不僅關(guān)系到建筑質(zhì)量，更關(guān)系到建筑物的安全。對(duì)變形觀測(cè)的認(rèn)識(shí)要重視。在變形觀測(cè)過(guò)程中必須按規(guī)范和設(shè)計(jì)要求認(rèn)真操作，嚴(yán)格把關(guān)。

[責(zé)任編輯：張濤]