沈特營(yíng)

摘要：各種大型建筑物在其建設(shè)與使用階段均可能發(fā)生局部或整體位移，也就是所說的“變形”或“形變”。變形觀測(cè)的任務(wù)是測(cè)量并預(yù)報(bào)形變，為制定補(bǔ)救措施提供重要的參考數(shù)據(jù)。文章主要對(duì)工程建筑物變形觀測(cè)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：工程；建筑物；變形；觀測(cè)

引言

隨著城市中高層建筑數(shù)量的增加，其安全問題也已得到人們的廣泛關(guān)注。變形觀測(cè)技術(shù)作為保障高層建筑工程安全的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，不但能夠提供給施工一個(gè)安全的環(huán)境，而且可以增加高層建筑的穩(wěn)定性，如減少高層建筑的傾斜、裂縫等，因而具有十分重要的實(shí)際意義。本文就高層建筑變形觀測(cè)技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單分析探討。

1工程建筑物變形觀測(cè)的要求

1.1工程建筑物變形觀測(cè)概述

建筑物隨時(shí)間的推移發(fā)生沉降、位移、撓曲、傾斜及裂縫等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象統(tǒng)稱為變形。變形的原因主要有：建筑物在工程建設(shè)和使用過程中，由于基礎(chǔ)的地質(zhì)構(gòu)造不均勻，土壤的物理性質(zhì)不同，土基的塑性變形，地下水位的變化，大氣溫度的變化，建筑物荷身的荷重及動(dòng)荷載（如風(fēng)力、震動(dòng)等）的作用等。建筑物變形監(jiān)測(cè)的主要目的包括以下幾個(gè)方面：分析估計(jì)建筑物的安全程度，以便及時(shí)采取措施，設(shè)法保證建筑物的安全運(yùn)行；利用長(zhǎng)期的觀測(cè)資料驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)；反饋工程的施工質(zhì)量；研究建筑物變形的基本規(guī)律。建筑物變形觀測(cè)的實(shí)質(zhì)是定期地對(duì)建筑物的有關(guān)幾何量進(jìn)行測(cè)量，并從中整理、分析出變形規(guī)律。其基本原理是在建筑物上選擇一定數(shù)量的有代表性的點(diǎn)，通過對(duì)這些點(diǎn)的重復(fù)觀測(cè)來求出幾何量的變化。

1.2基準(zhǔn)點(diǎn)與變形點(diǎn)的構(gòu)造與布設(shè)

建筑物的變形是通過量測(cè)觀測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)間的相對(duì)位置變化而求得的。 基準(zhǔn)點(diǎn)及其布設(shè)：（1）基準(zhǔn)點(diǎn)：要求穩(wěn)固可靠，一般應(yīng)選在變形區(qū)域之外，且地質(zhì)條件穩(wěn)定，無震動(dòng)源的地方。（2）工作基點(diǎn)：對(duì)于一些大型工程，要求基準(zhǔn)點(diǎn)距變形區(qū)遠(yuǎn)，為方便觀測(cè)，在觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)穩(wěn)定處設(shè)立一些工作基點(diǎn)，由它直接對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)。（3）布設(shè)要求：對(duì)于水平位移觀測(cè)，基準(zhǔn)點(diǎn)間應(yīng)構(gòu)成平面控制網(wǎng)。通常要求埋設(shè)觀測(cè)墩，實(shí)行強(qiáng)制對(duì)中；對(duì)于水準(zhǔn)位移觀測(cè)，基準(zhǔn)點(diǎn)間應(yīng)構(gòu)成水準(zhǔn)網(wǎng)（高程基準(zhǔn)點(diǎn)不少于三個(gè)）。

建筑物監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)布點(diǎn)原則：高層建筑物的變形監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)該分布在建筑物周圍，點(diǎn)之間距離應(yīng)小于100米，并且最少應(yīng)該布設(shè)個(gè)3以上基準(zhǔn)點(diǎn)；水準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)網(wǎng)形應(yīng)以閉合圖形為主，每一個(gè)設(shè)站點(diǎn)最少能與場(chǎng)地內(nèi)的2個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)通視；各點(diǎn)位的布設(shè)位置應(yīng)不受其他影響而穩(wěn)定的存在，且能長(zhǎng)期保存。

1.3建筑物變形監(jiān)測(cè)頻率

對(duì)建筑物的變形監(jiān)測(cè)以出地面為準(zhǔn)開始，首先要布設(shè)沉降觀測(cè)標(biāo)并完成建筑物主體的初次觀測(cè)。之后每增加一層荷載，進(jìn)行一次沉降觀測(cè)，直至建筑主體封頂為止。工程進(jìn)人裝修階段后，每個(gè)月觀測(cè)一次。工程暫停及復(fù)工時(shí)各測(cè)一次；假如建筑物突然產(chǎn)生大量沉降、不均勻沉降或嚴(yán)重裂縫時(shí)，迅速展開每天或幾天一次的連續(xù)觀測(cè)。主體梭工后，第一年觀測(cè)4次；第二年觀測(cè)3次；第三年后每年觀測(cè)一次直至穩(wěn)定為止。

2工程建筑物變形觀測(cè)要點(diǎn)

2.1垂直位移觀測(cè)方法

垂直位移觀測(cè)的高程依據(jù)是水準(zhǔn)基點(diǎn)，即在水準(zhǔn)基點(diǎn)高程不變的前提下，定期地測(cè)出變形點(diǎn)相對(duì)于水準(zhǔn)基點(diǎn)的高差，并求出其高程，將不同周期的高程加以比較，即可得出變形點(diǎn)高程變化的大小及規(guī)律。垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)由水準(zhǔn)基點(diǎn)構(gòu)成水準(zhǔn)網(wǎng)，可布設(shè)成閉合環(huán)或附合水準(zhǔn)路線。如果設(shè)置有工作基點(diǎn)，則每年應(yīng)進(jìn)行一至兩次與水準(zhǔn)基點(diǎn)的聯(lián)測(cè)，以檢查工作基點(diǎn)是否發(fā)生變動(dòng)。聯(lián)測(cè)工作應(yīng)盡可能選擇固定的月份，即保證外界條件基本相同，以減少外界條件變化對(duì)成果的影響。垂直位移觀測(cè)最常用的是水準(zhǔn)測(cè)量。

垂直位移變形觀測(cè)注意點(diǎn)：當(dāng)用水準(zhǔn)測(cè)量方法時(shí)，要求做到三固定，即設(shè)置固定的測(cè)站與轉(zhuǎn)點(diǎn)，使每次觀測(cè)在固定的位置上進(jìn)行；人員固定，以減少人差的影響；使用固定的儀器和水準(zhǔn)尺，以減少儀器誤差的影響。

2.2水平位移觀測(cè)方法

水平位移觀測(cè)基礎(chǔ)是水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)（平面控制網(wǎng)）。為使各控制點(diǎn)的精度一致，都采用一次布網(wǎng)，并采用獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)，例如大壩、橋梁等往往以它的軸線方向作為x軸，而y坐標(biāo)的變化，即是它的側(cè)向位移。監(jiān)測(cè)網(wǎng)的精度應(yīng)能滿足變形點(diǎn)觀測(cè)精度的要求。故在設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)時(shí)，要預(yù)估該網(wǎng)的精度，并選擇適宜的觀測(cè)等級(jí)與方法。

水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)的形式：依建筑物的結(jié)構(gòu)形式、儀器設(shè)備及場(chǎng)地條件而定，可分別采用測(cè)角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)、邊角網(wǎng)及視準(zhǔn)線法等。

觀測(cè)點(diǎn)水平位移測(cè)量方法：（1）導(dǎo)線法。當(dāng)相鄰的變形點(diǎn)間可以通視，且在觀測(cè)點(diǎn)上可以安置儀器進(jìn)行測(cè)角、測(cè)距時(shí)，可采用這種方法。通過各次觀測(cè)所得的坐標(biāo)值進(jìn)行比較，便可得出點(diǎn)位位移的大小和方向。這種方法多用于非直線型建筑物的水平位移觀測(cè)，如對(duì)弧形拱壩和曲線橋的水平位移觀測(cè)。（2）視準(zhǔn)線法。該法適用于線性建筑物，如直線大壩和直線橋。每次觀測(cè)出觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于視準(zhǔn)線的橫向偏移量，一般用活動(dòng)覘牌測(cè)量其偏移量。與此類似的還有激光準(zhǔn)直法。（3）引張線法。工作原理與視準(zhǔn)線法相似，但要求無風(fēng)。它是在量基準(zhǔn)點(diǎn)AB間引張一根直徑為1mm的鋼絲以代替視準(zhǔn)線。各觀測(cè)點(diǎn)上安置與引張線垂直的分劃尺，以讀出其與引張數(shù)相截的讀數(shù)，各次觀測(cè)的讀數(shù)差即為水平位移。大壩廊道的水平位移觀測(cè)多采用此方法。

3工程建筑物變形觀測(cè)數(shù)據(jù)處理

高層建筑物變形監(jiān)測(cè)中數(shù)據(jù)的處理和分析是非常重要的，首先在建筑物變形觀測(cè)中就要求數(shù)據(jù)的精度一定要非常的高，但是同時(shí)確定精度的時(shí)候也要考慮其合理性，因?yàn)樘珡?fù)雜的數(shù)據(jù)，會(huì)使得測(cè)量工作復(fù)雜化，且消耗的費(fèi)用和時(shí)間也會(huì)過于龐大，而過低的精度會(huì)影響分析變形情況的準(zhǔn)確度，所以在對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)精度的要求上，一定要設(shè)置的比較合理。在建筑物變形監(jiān)測(cè)中，重復(fù)監(jiān)測(cè)是其中的一個(gè)要求，對(duì)變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析的時(shí)候，所以在對(duì)變形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的時(shí)候，可以通過分析相鄰兩個(gè)周期內(nèi)數(shù)據(jù)的變化情況，來判斷變形的時(shí)間特征。

變形監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)分為很多類型，有一些是在監(jiān)測(cè)過程中測(cè)量的，還有一些是外部因素，建筑物所在城市的天氣、溫度等對(duì)建筑物的變形都有一定的影響，所以對(duì)數(shù)據(jù)的處理可以分為兩類：內(nèi)部監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，外部測(cè)量數(shù)據(jù)，而對(duì)這兩種數(shù)據(jù)的處理方法也存在一定的差別。對(duì)變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理，一般都有一定的步驟，而每個(gè)步驟中數(shù)據(jù)的計(jì)算等都需要做到絲毫不差，哪怕其中一步中的數(shù)據(jù)處理出現(xiàn)差錯(cuò)，對(duì)最后的分析結(jié)果都會(huì)造成很大的影響。

變形觀測(cè)的外業(yè)工作結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)對(duì)觀測(cè)手簿進(jìn)行整理和檢查。由于觀測(cè)變形點(diǎn)的依據(jù)是監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)，首要的是監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)必須穩(wěn)定可靠。為能判定其是否穩(wěn)定，也要定期進(jìn)行復(fù)測(cè)。變形量的計(jì)算，是以首期觀測(cè)的成果作為基礎(chǔ)，即變形量是相對(duì)于首期的結(jié)果而言的，所以要特別注意首期觀測(cè)的質(zhì)量。從多次觀測(cè)的成果中，發(fā)現(xiàn)變形的規(guī)律和大小，進(jìn)而分析變形的性質(zhì)和原因，以便采取措施。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，變形監(jiān)測(cè)在工程建筑物中發(fā)揮著重要的作用，可以有效的對(duì)建筑物進(jìn)行監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)，而變形監(jiān)測(cè)并不是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的工作，它蘊(yùn)含著方方面面的東西，需要我們?cè)诓粩嗟奶剿髋c研究中，讓其更好的為人類社會(huì)服務(wù)。

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