基于對(duì)工程建筑物變形觀測(cè)的若干問題研究

王開

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.14.016

摘 要：近些年來，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)得到了較為快速的發(fā)展，在很大程度上促進(jìn)了建筑行業(yè)的發(fā)展，建筑物建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，對(duì)建筑物的安全性提出了更高的要求。在此背景下，建筑物的變形觀測(cè)工作重視程度不斷被提升，該文基于工程建筑物變形觀測(cè)的必要性，對(duì)觀測(cè)內(nèi)容與方法進(jìn)行探討，以期使建筑物變形觀測(cè)水平提升，進(jìn)而使建筑物投入使用后的可靠性、安全性得到保障。

關(guān)鍵詞：工程建筑物 變形觀測(cè) 重要性 方法

中圖分類號(hào)：TUl96 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）05（b）-0016-02

當(dāng)前，我國(guó)建筑行業(yè)發(fā)展程度不斷提升，建筑工程項(xiàng)目越來越多，規(guī)模也逐漸增大，這在很大程度上促進(jìn)了人們生活水平的提升。對(duì)工程建筑物進(jìn)行建設(shè)的過程中，在地基、外力等多方面因素的影響下，常有變形問題出現(xiàn)，嚴(yán)重影響建筑物的建設(shè)質(zhì)量及使用壽命。因此，對(duì)建筑物實(shí)施建設(shè)時(shí)，需注重變形的觀測(cè)，在明確變形規(guī)律的基礎(chǔ)上，對(duì)未來建筑物可能會(huì)出現(xiàn)的變形情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，并提前采取相應(yīng)的處理措施，使建筑能夠長(zhǎng)久地安全使用。

1 建筑物變形觀測(cè)概述

1.1 工程建筑物中變形觀測(cè)的必要性

工程建筑物的變形觀測(cè)指的是對(duì)沉降、位移、撓度、振動(dòng)等進(jìn)行觀測(cè)的工作，主要目的是對(duì)建筑物的穩(wěn)定性、安全性進(jìn)行了解，對(duì)發(fā)生變形的規(guī)律進(jìn)行研究，屬于工程測(cè)量學(xué)的一個(gè)主要內(nèi)容。當(dāng)前，我國(guó)建筑物不斷增多，在長(zhǎng)時(shí)間的使用過程中，在多種因素的影響下，建筑物常會(huì)發(fā)生變形，在一定程度上威脅著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，為了使建筑物在建設(shè)及使用過程中的安全性得到保障，需對(duì)變形觀測(cè)工作進(jìn)行開展，以便于對(duì)建筑物的建設(shè)進(jìn)行改進(jìn)，在保證建筑物性能的同時(shí)，延長(zhǎng)其使用壽命。

1.2 工程建筑物發(fā)生變形的影響因素

（1）地基的影響。眾所周知，建筑物的基礎(chǔ)是地基，在很大程度上，建筑物的穩(wěn)定性由地基決定。我國(guó)地形有很多復(fù)雜性，對(duì)建筑物進(jìn)行建設(shè)時(shí)，即使在施工階段就對(duì)地基進(jìn)行嚴(yán)格的處理，但建筑物建成投入使用后，在地質(zhì)構(gòu)造、土壤物理性等因素影響下，地基會(huì)有塑性變形出現(xiàn)，使建筑物留下變形隱患。（2）環(huán)境的影響。地下水位、溫度等均可致使建筑物發(fā)生變形，當(dāng)前，我國(guó)建筑物結(jié)構(gòu)大多為混凝土結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)受溫度應(yīng)力的影響較大，常會(huì)有開裂、變形等出現(xiàn)[1]。另外，社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，自然環(huán)境遭到了破壞，致使地下水流失，從而使建筑物有沉降、位移等出現(xiàn)。（3）外力的影響?，F(xiàn)階段，我國(guó)高層建筑物較多，建筑物本身承受著較大的負(fù)荷，加上振動(dòng)、風(fēng)力等外力的影響，常會(huì)致使裂縫、傾斜、坍塌等變形出現(xiàn)。

1.3 觀測(cè)的內(nèi)容

（1）地基的回彈觀測(cè)。前面說到，地基是建筑物穩(wěn)定性的主要決定因素，因此，建筑物變形觀測(cè)需從地基的監(jiān)測(cè)入手。一方面，對(duì)基坑回彈量進(jìn)行測(cè)量，對(duì)基坑實(shí)施開挖前、開挖過程中、開挖完成后，均需在基底面上對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行埋設(shè)，依據(jù)基坑開挖前后的高程差對(duì)總回彈量進(jìn)行計(jì)算。

（2）沉降量的觀測(cè)。沉降是建筑物常見的一種變形，對(duì)建筑物變形進(jìn)行觀測(cè)，需注重沉降量的觀測(cè)，一般情況，實(shí)施觀測(cè)時(shí)，需將工作基點(diǎn)埋設(shè)于建筑物附近的穩(wěn)固處，直接對(duì)位于建筑物上的觀測(cè)點(diǎn)位移情況進(jìn)行測(cè)定，以對(duì)沉降情況進(jìn)行明確。工作基點(diǎn)、基準(zhǔn)點(diǎn)之間組成一個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，測(cè)定、檢驗(yàn)通常通過精密水準(zhǔn)測(cè)量法進(jìn)行，也可采用電子水準(zhǔn)器、液體靜力水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量。

（3）位移的觀測(cè)。在外力影響下，建筑物常會(huì)出現(xiàn)位移，因此，對(duì)建筑物變形進(jìn)行觀測(cè)，位移的觀測(cè)也不可忽視。一般將觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置于建筑物周圍，采用相關(guān)測(cè)量?jī)x器對(duì)建筑物水平位移情況進(jìn)行觀察，以對(duì)建筑物傾斜、沉降等位移情況進(jìn)行明確，從而為變形觀測(cè)提供可靠性參考依據(jù)。

（4）裂縫的觀測(cè)。對(duì)因基礎(chǔ)局部不均勻沉降導(dǎo)致的裂縫進(jìn)行觀測(cè)，主要為裂縫位置、大小與走向。

（5）撓度的觀測(cè)。即建筑物受力后撓曲出現(xiàn)的程度。

（6）擺動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)。主要針對(duì)高層建筑，對(duì)建筑物在地震、日照、風(fēng)振等外力下擺動(dòng)量、扭曲程度進(jìn)行觀測(cè)。

2 觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)

（1）布設(shè)原則。建筑物變形觀測(cè)工作中需涉及到較多內(nèi)容，但實(shí)際上，其實(shí)就是在觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)性工作，在確定好的觀測(cè)周期內(nèi)對(duì)建筑物變形具體情況進(jìn)行測(cè)定?？梢姡谧冃斡^測(cè)工作中，觀測(cè)點(diǎn)極為關(guān)鍵，其布設(shè)直接關(guān)系到觀測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，在建筑實(shí)施變形觀測(cè)前，需注重觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)，布設(shè)前，對(duì)建筑物資料進(jìn)行全面收集，以對(duì)建筑工程的項(xiàng)目進(jìn)行具體了解，隨后再依據(jù)觀測(cè)目的、要求對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行選擇。對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行選擇的過程中，需先從整體上進(jìn)行，再?gòu)木植窟M(jìn)行，先對(duì)能夠?qū)ㄖ镎w進(jìn)行控制的點(diǎn)進(jìn)行大范圍確定，再?gòu)木植窟M(jìn)行細(xì)節(jié)性條件，先將規(guī)劃設(shè)計(jì)的工作做好，再實(shí)施實(shí)地考察與分析，最后再對(duì)點(diǎn)的具體位置進(jìn)行確定與埋設(shè)。

（2）對(duì)點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)時(shí)需要考慮的因素。傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)工作中，點(diǎn)位一般設(shè)置于建筑物的外圍，測(cè)得的結(jié)果常會(huì)有誤差出現(xiàn)。因此，需在內(nèi)部、外圍均對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)，并注意以下問題的考慮：若所觀測(cè)建筑物為民用與工業(yè)建筑物，主要需進(jìn)行均勻、不均勻沉降的觀測(cè)；對(duì)于高層建筑，則主要注重振動(dòng)變形的觀測(cè)，并對(duì)大氣作用、溫差作用、施工荷載進(jìn)行考慮?？偟膩碚f，在對(duì)建筑物發(fā)生變形的具體原因進(jìn)行研究時(shí)，需注重實(shí)際情況的遵循，觀測(cè)點(diǎn)的確定與布設(shè)應(yīng)該有針對(duì)性，對(duì)多種方案進(jìn)行對(duì)照分析后，對(duì)最佳方案進(jìn)行確定，以促進(jìn)觀測(cè)質(zhì)量的提升。

3 工程建筑物變形觀測(cè)具體實(shí)施過程

3.1 對(duì)變形量測(cè)定精度進(jìn)行確定

（1）對(duì)觀測(cè)精度進(jìn)行確定的依據(jù)。此參數(shù)能夠?qū)ㄖ镒冃乌厔?shì)、實(shí)際變形程度進(jìn)行反映，直接關(guān)系到建筑物變形觀測(cè)的效果，也直接決定著觀測(cè)方法與設(shè)備的選擇。因此，對(duì)建筑物實(shí)施變形觀測(cè)時(shí)，需嚴(yán)格注重變形量參數(shù)的確定。一般而言，變形精度確定的主要依據(jù)是變形值、變形的速度[2]。同時(shí)，對(duì)變形觀測(cè)精度指標(biāo)進(jìn)行確定時(shí)，還需對(duì)可能會(huì)影響變形發(fā)生的因素進(jìn)行分析，保證所選精度的適中性，不宜過高，否則會(huì)使測(cè)量工作量、成本增加。對(duì)于不同類型的建筑物，觀測(cè)精度有差異存在，基于此，對(duì)于不同建筑物的變形觀測(cè)，不能單一地將允許沉降量當(dāng)作控制指標(biāo)。建筑物的沉降主要有均勻與不均勻沉降兩種，前者對(duì)建筑物不會(huì)產(chǎn)生明顯破壞，后者則會(huì)致使建筑物發(fā)生變形，如果不均勻沉降超過了允許變形的值，則會(huì)致使建筑物穩(wěn)定性、安全性降低。可見，建筑物的變形監(jiān)測(cè)中，觀測(cè)精度指標(biāo)應(yīng)該為不均勻沉降變形允許值，以保證觀測(cè)的準(zhǔn)確性。

（2）對(duì)觀測(cè)精度指標(biāo)的取值。變形值與觀測(cè)精度有緊密的聯(lián)系性，如果變形值比較小，觀察精度的要求就會(huì)比較高，反之，變形值較大時(shí)，觀測(cè)精度要求則沒有那么高。因此，如果將允許變形值當(dāng)作取值的依據(jù)，則需注意以下問題：其一，允許變形值也是一個(gè)需要進(jìn)行觀測(cè)的量，觀測(cè)量變化時(shí)，觀測(cè)精度無需隨之進(jìn)行變化；其二，在不均勻的沉降中，沉降觀測(cè)精度應(yīng)該能夠?qū)ㄖ镒冃卧试S值進(jìn)行反映，需對(duì)允許存在的偏差進(jìn)行合理控制，在變形允許值過大的情況下，測(cè)量誤差可能會(huì)比這個(gè)允許值大，將影響到判定的準(zhǔn)確性。

3.2 對(duì)變形觀測(cè)周期進(jìn)行選取

（1）選取原則。建筑物發(fā)生變形的過程中屬于一個(gè)時(shí)間函數(shù)，隨著時(shí)間的推移，變形不斷累積，且變形發(fā)生的速度可能均勻，也可能不均勻，但在實(shí)際情況中，對(duì)于變形次數(shù)的觀測(cè)有一定局限性。對(duì)此，為了使分析結(jié)果更加準(zhǔn)確，就需對(duì)連續(xù)觀測(cè)周期進(jìn)行選擇。重復(fù)觀測(cè)頻率會(huì)受到觀測(cè)內(nèi)容、變形大小與速度的影響。因此，進(jìn)行觀測(cè)的過程中，需盡量不要將建筑物發(fā)生變形的時(shí)刻錯(cuò)過，并對(duì)變形過程中存在的一些特點(diǎn)進(jìn)行把握。對(duì)變形觀察頻率進(jìn)行確定時(shí)，需在客觀分析建筑物實(shí)際情況的基礎(chǔ)上進(jìn)行，在保證變形觀察精度可以得到滿足的前提下，使觀察效率提升。

（2）對(duì)沉降觀測(cè)的周期進(jìn)行確定。對(duì)建筑物變形的過程進(jìn)行分析時(shí)，變形速度的研究是一項(xiàng)重要工程，關(guān)于沉降觀察周期的確定，通過多次經(jīng)驗(yàn)公式可實(shí)現(xiàn)。但在具體工作中，對(duì)觀測(cè)次數(shù)、相鄰觀測(cè)間隔時(shí)間進(jìn)行確定時(shí)，需嚴(yán)格注重實(shí)際情況的考慮。例如，對(duì)建筑物進(jìn)行施工時(shí)，對(duì)于觀測(cè)次數(shù)、相鄰觀測(cè)間隔時(shí)間的確定，需對(duì)地基穩(wěn)定性、荷載施加情況進(jìn)行考慮；建筑物投入使用后，需對(duì)沉降情況、地基土壤類型風(fēng)進(jìn)行確定。如果發(fā)現(xiàn)有較為嚴(yán)重的不均勻沉降出現(xiàn)，應(yīng)及時(shí)采用相應(yīng)的措施進(jìn)行處理，并持續(xù)進(jìn)行觀測(cè)，以免造成嚴(yán)重危害。

（3）傾斜觀測(cè)。通常情況下，對(duì)建筑物主體傾斜情況進(jìn)行觀察的周期是1～3個(gè)月進(jìn)行一次觀測(cè)，在此過程中，若傾斜的速度呈現(xiàn)出加快趨勢(shì)，需適當(dāng)將觀測(cè)次數(shù)增加。對(duì)建筑物進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)同時(shí)開展建筑物沉降觀測(cè)工作，以便于為建筑物變形程度、沉降的分析提供參考資料。另外，溫度與風(fēng)力荷載也會(huì)對(duì)建筑物產(chǎn)生影響，使其變形，因此，對(duì)建筑物進(jìn)行傾斜監(jiān)測(cè)時(shí)，需避開風(fēng)力較大、日照較強(qiáng)的時(shí)段，使觀測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性得到保障。

（4）水平位移的觀測(cè)。對(duì)水平位移觀察的周期進(jìn)行確定時(shí)，如果建筑物處于不良地基區(qū)域，則需對(duì)沉降觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行考慮；如果監(jiān)測(cè)工作會(huì)受到基礎(chǔ)施工的影響，則需對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行考慮，結(jié)束施工之前，每天需進(jìn)行一次觀測(cè)。另外，對(duì)土體內(nèi)部有側(cè)向位移的建筑物進(jìn)行觀察時(shí)，需依據(jù)工程進(jìn)度、變形程度來對(duì)觀測(cè)周期進(jìn)行確定。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，對(duì)于工程建筑物而言，變形觀測(cè)工作極為關(guān)鍵，直接關(guān)系到建筑物的性能與安全性。因此，在對(duì)工程建筑物進(jìn)行建設(shè)的整個(gè)過程中，需注重變形觀測(cè)工作，動(dòng)態(tài)了解建筑物的變形傾向、變形情況，并對(duì)未來可能會(huì)出現(xiàn)的變形情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，以便于積極施予及時(shí)性的干預(yù)，使建筑物穩(wěn)定性、安全性能夠得到保障。

參考文獻(xiàn)

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