高層建筑變形觀測(cè)技術(shù)分析

王云飛

佛山市南海區(qū)房地產(chǎn)測(cè)繪中心 廣東 佛山 528200

前言

我國(guó)城市化建設(shè)進(jìn)程正在不斷推進(jìn)，再加上人們的生活質(zhì)量不斷提高，人們對(duì)于住房的安全性和舒適性提出了更高要求。高層建筑是現(xiàn)代化城市中最常見的建筑類型，高層建筑具有高度高、承重大的特點(diǎn)，因此對(duì)其進(jìn)行沉降和水平變形監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。

1 高層建筑施工中應(yīng)用沉降觀測(cè)技術(shù)的必要性

高層建筑的不均勻沉降導(dǎo)致其安全性和穩(wěn)定性降低的主要因素，再加上當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)環(huán)境等特點(diǎn)，高層建筑常常會(huì)因地基沉降而引起較為嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)變形問題，給人民群眾的日常生活和生命財(cái)產(chǎn)安全造成了不良影響。鑒于高層建筑的沉降對(duì)于其安全穩(wěn)定性影響的嚴(yán)重性，相關(guān)單位應(yīng)對(duì)高層建筑的變形情況進(jìn)行嚴(yán)格的觀測(cè)，為建筑施工單位做出正確的施工指導(dǎo)，明確施工中所需的處理方式，為高層建筑的安全使用提供保障[1]。

2 高層建筑中基礎(chǔ)變形測(cè)量技術(shù)分析及控制措施

2.1 變形觀測(cè)技術(shù)電子化

由于地基及基礎(chǔ)出現(xiàn)的問題，又隨著高層建筑層數(shù)的不斷增多，對(duì)施工過程及質(zhì)量也提出更高要求，對(duì)建筑物進(jìn)行變形測(cè)量顯得十分重要。由于電子水準(zhǔn)儀在沉降觀測(cè)中的廣泛應(yīng)用，沉降觀測(cè)成為地面測(cè)量的重要方法。其優(yōu)點(diǎn)在于精確度高、速度快，實(shí)現(xiàn)從外業(yè)到內(nèi)業(yè)的自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理。

2.2 沉降觀測(cè)作業(yè)流程

將基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)在施工現(xiàn)場(chǎng)周邊相對(duì)穩(wěn)定的地方，根據(jù)建筑物受力特點(diǎn)，在建筑物基礎(chǔ)部位埋設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，從基準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)經(jīng)各觀測(cè)點(diǎn)施測(cè)一條固定閉合路線建立初始數(shù)據(jù)。首次觀測(cè)成果是計(jì)算沉降量的起始值，在水準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)不少于15天后，主體施工前進(jìn)行第一次觀測(cè)，首次要進(jìn)行兩次觀測(cè)，兩次觀測(cè)高程之差在允許范圍內(nèi)（±1.0mm）時(shí)，取其平均值作為初始觀測(cè)結(jié)果，否則需重新測(cè)量；第二，沉降觀測(cè)用精密水準(zhǔn)儀（精度為0.3mm/km）和2m銦鋼水準(zhǔn)標(biāo)尺進(jìn)行施測(cè)。每次觀測(cè)前按技術(shù)要求對(duì)儀器進(jìn)行檢査和校正，沉降觀測(cè)需按照固定測(cè)量人員，固定測(cè)量?jī)x器和固定路線的要求進(jìn)行，以保證觀測(cè)精密；第三，內(nèi)業(yè)精度評(píng)定與數(shù)據(jù)處理：核對(duì)和復(fù)査外業(yè)觀測(cè)成果與起算數(shù)據(jù)；驗(yàn)算各項(xiàng)限差，在確認(rèn)全部符合規(guī)定要求時(shí)方可進(jìn)行計(jì)算。除在觀測(cè)過程中嚴(yán)格作業(yè)、認(rèn)真核查超限誤差并隨時(shí)予以排除外，還要在變形分析中通過檢驗(yàn)將判定含有粗差的觀測(cè)值予以剔除。

2.3 建筑水平位移監(jiān)測(cè)方法常用的有視準(zhǔn)線法、小角度法、前方交會(huì)法等

（1）視準(zhǔn)線法

視準(zhǔn)線法是在兩固定點(diǎn)間設(shè)置經(jīng)緯儀的視線作為基準(zhǔn)線，定期測(cè)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)到基準(zhǔn)線間的距離，求定監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平位移量的技術(shù)方法。這種方法要先選取視準(zhǔn)線間的兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)（設(shè)為A、B點(diǎn)），在視準(zhǔn)線間選取三點(diǎn)作為水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)時(shí)經(jīng)緯儀置于A點(diǎn)，儀器標(biāo)向B點(diǎn)，使水平制動(dòng)裝置制動(dòng)。沿垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)緯儀望遠(yuǎn)鏡，分別轉(zhuǎn)向中間三點(diǎn)附近，并分別量取水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)到A—B視準(zhǔn)線的距離從而得出這段時(shí)間內(nèi)水平位移量。

（2）小角度法

小角度法是在測(cè)站上測(cè)量位移間的夾角及距離，以求得位移量大小的一種測(cè)量方法。它在進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)要在基坑一定距離外建立監(jiān)測(cè)基點(diǎn)并確定一條監(jiān)測(cè)基線，監(jiān)測(cè)點(diǎn)盡量在監(jiān)測(cè)基線上，然后在一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)上架設(shè)精密經(jīng)緯儀精確測(cè)定基線與測(cè)站點(diǎn)到監(jiān)測(cè)點(diǎn)的視線之間微小角度變化，得到數(shù)據(jù)后利用公式計(jì)算基坑水平位移的變化。

（3）前方交會(huì)法

前方交會(huì)法利用兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)和一個(gè)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)，構(gòu)成一個(gè)三角形，監(jiān)測(cè)三角形的邊角數(shù)據(jù)以求出變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移變化量。前方交會(huì)法具有以下諸多優(yōu)點(diǎn)：

①監(jiān)測(cè)基點(diǎn)布置位置選擇較靈活，工作基點(diǎn)多位于面向測(cè)點(diǎn)并可以適當(dāng)遠(yuǎn)離監(jiān)測(cè)目標(biāo)，因此在監(jiān)測(cè)基點(diǎn)的選擇更具靈活性；②前方交會(huì)法可以同時(shí)監(jiān)測(cè)2個(gè)方向的水平位移；③當(dāng)監(jiān)測(cè)基點(diǎn)較多且分布在多條直線上時(shí)前方交會(huì)法的耗時(shí)較少。

2.4 制定合理的變形觀測(cè)實(shí)施方法

根據(jù)施工方法、場(chǎng)地工程地質(zhì)及環(huán)境條件，嚴(yán)格按照當(dāng)?shù)毓芾聿块T對(duì)關(guān)建筑變形控制的要求進(jìn)行觀測(cè)方法的設(shè)計(jì)和實(shí)施。在工程施工期間，由于荷載分布、構(gòu)造體系、施工條件和外界其他因素的復(fù)雜影響，很難單純從理論上預(yù)測(cè)土體施工中出現(xiàn)的沉降變化情況。通過將實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而判斷上一施工環(huán)節(jié)的最終結(jié)果是否達(dá)到預(yù)期要求，同時(shí)也能明確下一施工環(huán)節(jié)的實(shí)際施工方式，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)施工；通過監(jiān)測(cè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程施工期間、投入運(yùn)營(yíng)期間中的沉降變形發(fā)展趨勢(shì)，能夠達(dá)到有效控制，減少建筑物不均勻沉降的目的；將現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果反饋給設(shè)計(jì)單位，使設(shè)計(jì)單位能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況發(fā)展，進(jìn)一步優(yōu)化方案，達(dá)到優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟(jì)的施工目的。

3 高層建筑變形觀測(cè)新技術(shù)

3.1 地面激光掃描技術(shù)

地面三維激光掃描技術(shù)近幾年得到迅猛發(fā)展，被廣泛用于文物保護(hù)、古建筑重建、數(shù)字城市、地形測(cè)量、礦山測(cè)量等領(lǐng)域，并顯示出不可替代的優(yōu)越性。在傾斜觀測(cè)方面，地面三維激光掃描儀技術(shù)也有應(yīng)用，其主要集中在一般民用建筑物方面，高度相對(duì)不高，且大部分應(yīng)用研究只采用一種地面三維激光掃描儀，生成一種參數(shù)下的掃描結(jié)果，并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行研究分析。

3.2 GPS技術(shù)

GPS之所以能夠在各領(lǐng)域中得以廣泛使用，還得歸功于其具備全球性、全天候性和連續(xù)且精密的三維導(dǎo)航及定位功能，還具有相對(duì)良好的抗干擾性與保密性等，具體優(yōu)點(diǎn)有：點(diǎn)位之間無須通視；定位精度高；觀測(cè)時(shí)間短；提供三維坐標(biāo)；操作簡(jiǎn)便；全天候作業(yè)。

GPS技術(shù)在高層建筑變形觀測(cè)中的應(yīng)用不僅能有效提高觀測(cè)結(jié)果的精度，為相關(guān)單位提供可靠的觀測(cè)數(shù)據(jù)，還能實(shí)現(xiàn)變形觀測(cè)工作的智能化和自動(dòng)化。

4 結(jié)束語

高層建筑基坑的穩(wěn)定性對(duì)工程建設(shè)至關(guān)重要，直接影響到施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。觀測(cè)時(shí)，要對(duì)每一個(gè)細(xì)節(jié)嚴(yán)格要求，減少不必要的擾動(dòng)，保證測(cè)量結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)。通過對(duì)高層建筑進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，可以提高建筑施工及使用的信息化水平，提高安全性。