茂名市國(guó)土資源勘探測(cè)繪院 525000

摘要：本文首先探討了建筑物允許變形值、差異變形量和水準(zhǔn)觀測(cè)等級(jí)三個(gè)方向的設(shè)計(jì)觀測(cè)精度，并簡(jiǎn)要介紹了變形測(cè)量的常用方法，對(duì)工程實(shí)踐有較大的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：變形測(cè)量；精度設(shè)計(jì)

隨著城市建設(shè)步伐的不斷加快，高層建筑越來(lái)越多。為保證工程的安全運(yùn)行，監(jiān)督施工質(zhì)量和預(yù)防工程事故，對(duì)高層建筑進(jìn)行變形測(cè)量，監(jiān)測(cè)其在施工、運(yùn)營(yíng)、管理期間的變形情況，分析變形情況和理解變形機(jī)理，驗(yàn)證和完善有關(guān)工程設(shè)計(jì)的理論和經(jīng)驗(yàn)公式，預(yù)報(bào)未來(lái)變形，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在工作實(shí)踐中，精度設(shè)計(jì)尤為重要。若精度設(shè)計(jì)過(guò)小，而建筑物本身的變形相對(duì)較小，則觀測(cè)的數(shù)據(jù)掩蓋了建筑物的真實(shí)變形；同樣，若精度設(shè)計(jì)過(guò)高，導(dǎo)致變形測(cè)量難度、工作量和費(fèi)用加大。因此，合理計(jì)變形測(cè)量精度有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1變形測(cè)量精度設(shè)計(jì)

變形測(cè)量的精度需要根據(jù)變形值與變形速度來(lái)確定，測(cè)量誤差應(yīng)控制在與變形允許值相比小到在一定概率下可忽略的程度。因此，測(cè)量變形的中誤差小于變形量是必要的。但究竟兩者的比例關(guān)系取多少合適，則應(yīng)根據(jù)變形測(cè)量的目的、建筑物允許變形值的大小以及可能達(dá)到的儀器與技術(shù)條件來(lái)共同確定。另外，由于觀測(cè)的精度決定觀測(cè)成果的質(zhì)量以及高層建筑安全狀態(tài)結(jié)論的可靠性，因此變形測(cè)量方案的選擇對(duì)測(cè)量員、建筑設(shè)計(jì)和管理人員是至關(guān)重要的。

1.1根據(jù)允許變形值設(shè)計(jì)觀測(cè)精度

對(duì)于如何根據(jù)允許變形值確定觀測(cè)精度，國(guó)內(nèi)外還存在各種不同的看法。若觀測(cè)目的是為了使變形值不超過(guò)某一允許的數(shù)值而確保建筑物的安全，則其觀測(cè)中誤差應(yīng)小于允許變形值的1/10～1/20；若觀測(cè)目的是為了研究其變形過(guò)程，則應(yīng)提高觀測(cè)精度，將建筑物安全變形值的各項(xiàng)中誤差乘以1/5～1/2系數(shù)后再采用。我國(guó)《建筑物變形測(cè)量規(guī)程》第3.21條規(guī)定：“相對(duì)變形、局部地基變形及膨脹土地基變形等的觀測(cè)誤差，均不應(yīng)超過(guò)允許變形值的1/20\"。建筑物允許變形值大多由設(shè)計(jì)單位提供，或按有關(guān)規(guī)范規(guī)定，一般可以直接使用。

依據(jù)規(guī)范，根據(jù)允許變形值設(shè)計(jì)變形測(cè)量精度，可分為下列四步：

（l）確定頂部容許偏移量△容=αH103（mm），式中α為設(shè)計(jì)時(shí)允許傾斜度，H為建筑物高度；

（2）計(jì)算容許誤差f△=△容/20（mm）；

（3）計(jì)算觀測(cè)中誤差m△=f△/3（mm）；

（4）計(jì)算基礎(chǔ)兩端的不均勻變形時(shí)的相對(duì)變形測(cè)量中誤差m沉=（D/H）m△（mm），式中D為高層建筑基礎(chǔ)寬，H為高層建筑高度。

1.2根據(jù)差異變形量設(shè)計(jì)觀測(cè)精度

某些高程建筑物，由于自身荷載很大，變形量一般也比較大，特別是在軟土地區(qū)，最終變形量有的會(huì)達(dá)到數(shù)十厘米。但由于其剛性較強(qiáng)，變形一般比較均勻，屬整體變形，對(duì)建筑物的影響不大，因此《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ7一89）對(duì)高層建筑物的地基基礎(chǔ)變形允許值沒(méi)有作出具體規(guī)定。有的專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)即使作出具體規(guī)定，其值也比較寬松。若按允許變形量的1/20來(lái)計(jì)算觀測(cè)精度，其結(jié)果約低于普通水準(zhǔn)測(cè)量精度，顯然不太合理。由于對(duì)建筑物的損害往往是由于差異變形量超出允許值所造成的，而差異變形量可由兩點(diǎn)間高差來(lái)求得。

我國(guó)設(shè)計(jì)單位對(duì)于框架結(jié)構(gòu)的工業(yè)與民用建筑，規(guī)定其相鄰的差異變形量為0.002L。因此觀測(cè)精度應(yīng)按如下方式確定：

（1）計(jì)算差異變形量最大允許值δ最大=2L（mm），式中L為兩監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距離；

（2）計(jì)算差異變形量觀測(cè)容許誤差fh=±δ最大/10（mm）；

（3）計(jì)算差異變形量觀測(cè)容許誤差m沉=fh/2（mm）。

1.3根據(jù)建筑物變形測(cè)量的等級(jí)設(shè)計(jì)觀測(cè)精度

表1 建筑物變形測(cè)量的等級(jí)及其精度要求

沉降觀測(cè)位移觀測(cè)適用范圍

變形測(cè)觀測(cè)點(diǎn)測(cè)站觀測(cè)點(diǎn)坐

量等級(jí)高差中誤差標(biāo)中誤差

（mm）（mm）

特級(jí)≤0.05≤0.3特高精度要求的特種精密工程和重要科研

項(xiàng)目變形觀測(cè)

一級(jí)≤0.15≤1.0高精度要求的大型建筑物和科研項(xiàng)目變形

觀測(cè)

二級(jí)≤0.50≤3.0中等精度要求的大型建筑物和科研項(xiàng)目變形

觀測(cè)；重要建筑物主體傾斜觀測(cè)、場(chǎng)地滑坡觀測(cè)

三級(jí)≤1.50≤10.0低等精度要求的建筑物變形觀測(cè)；一般建筑物

主體傾斜觀測(cè)、場(chǎng)地滑坡觀測(cè)

注：1觀測(cè)點(diǎn)測(cè)站高差中誤差，系指幾何水準(zhǔn)測(cè)量測(cè)站高差中誤差或靜力水準(zhǔn)測(cè)量

相鄰觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)高差中誤差；

2觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)中誤差，系指觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)測(cè)站點(diǎn)（如工作基點(diǎn)等）的坐標(biāo)中誤差、

坐標(biāo)差中誤差以及等價(jià)的觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)基準(zhǔn)線的偏差值中誤差、建筑物（或構(gòu)

件）相對(duì)底部定點(diǎn)的水平位移分量中誤差

建筑物變形測(cè)量規(guī)程（JGJ/T8-97）中規(guī)定：對(duì)于未規(guī)定或難于規(guī)定變形觀測(cè)值的觀測(cè)項(xiàng)目，可根據(jù)設(shè)計(jì)、施工的原則要求，參考同類或類似項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)照表1的規(guī)定，選取適宜的精度等級(jí)。

2 建筑物變形測(cè)量常用方法

2.1 幾何水準(zhǔn)測(cè)量法

水準(zhǔn)測(cè)量作為建筑物變形測(cè)量的一種常用方法，是利用水準(zhǔn)儀進(jìn)行基準(zhǔn)點(diǎn)和變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高程測(cè)量，根據(jù)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)各周期的高程變化，分析建筑物的變形情況。此法適合于不同類型、不同精度要求和不同施測(cè)條件的建筑物變形監(jiān)測(cè)，也是一種傳統(tǒng)而可靠的方法。

2.2 GPS測(cè)量法

GPS作為一種全新的空間定位技術(shù)，從靜態(tài)定位發(fā)展到動(dòng)態(tài)定位，并具有很高的相對(duì)定位精度，因此，在越來(lái)越多的領(lǐng)域取代了常規(guī)的光學(xué)儀器和電子儀器。應(yīng)用GPS進(jìn)行建筑物的變形監(jiān)測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)全天候、實(shí)時(shí)、連續(xù)的高精度自動(dòng)監(jiān)測(cè)。

2.3 全自動(dòng)測(cè)量法

隨著測(cè)量?jī)x器的不斷改進(jìn)，全站儀在變形監(jiān)測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是全自動(dòng)跟蹤測(cè)量?jī)x（測(cè)量機(jī)器人）的推廣應(yīng)用，為全天候、全方位、高精度（可達(dá)亞mm級(jí)）的全自動(dòng)監(jiān)測(cè)提供了廣闊的發(fā)展空間。全自動(dòng)測(cè)量法在大壩、橋梁等建筑物的變形監(jiān)測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

2.4 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量法

數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量在經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和科學(xué)研究中有著廣泛的用途，特別適用于重要工程的變形和自動(dòng)生產(chǎn)線的監(jiān)測(cè)，彈體運(yùn)動(dòng)軌跡、炮口沖擊波等不可接觸物體的量測(cè)等。利用該技術(shù)進(jìn)行大型建筑物的變形監(jiān)測(cè)時(shí)，無(wú)需接觸被測(cè)物體，并可同時(shí)提供多個(gè)點(diǎn)的瞬間三維空間信息，從而獲得建筑物的變形數(shù)據(jù)，測(cè)定精度可達(dá)2～4μm。

3結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)允許變形值設(shè)計(jì)觀測(cè)精度的方法，適用于明確提出了（或可以獲得）建筑物允許傾斜度或頂部容許偏移量要求的工業(yè)與民用建筑物（或其他構(gòu)筑物）的基礎(chǔ)變形測(cè)量。實(shí)際工作中大多數(shù)建筑物均有地質(zhì)勘察資料，關(guān)于地基變形分析部分一般有傾斜度a，可以直接利用。但在此情況下，建筑物愈高，變形允許值會(huì)愈大，相應(yīng)地觀測(cè)誤差也愈大，往往會(huì)出現(xiàn)對(duì)多層建筑需要按二級(jí)精度觀測(cè)，而對(duì)高層、超高層建筑卻只能以三級(jí)精度觀測(cè)的現(xiàn)象。因此，高層建筑物變形測(cè)量的方案應(yīng)根據(jù)差異變形量的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

根據(jù)差異變形量設(shè)計(jì)變形測(cè)量精度，除用于變形量允許值過(guò)大的高層建筑外，也適用于一些對(duì)精密機(jī)床及流水線安裝有類似要求的特殊工程。

在有些變形測(cè)量工程中，由于甲方或設(shè)計(jì)單位的原因，無(wú)法提供允許傾斜度（或最大偏移量）、最大允許差異變形量等數(shù)據(jù)。如：在珠海發(fā)電廠，由于甲方無(wú)法提供允許最大偏移量，我們根據(jù)表1對(duì)已建的煤碼頭、煤碼頭防浪墻、循環(huán)水泵房進(jìn)行一級(jí)位移觀測(cè)，使用了GPS測(cè)量法及部分使用全站儀觀測(cè)；對(duì)汽機(jī)房、鍋爐房框架、循環(huán)水進(jìn)水管溝、煙囪等進(jìn)行一級(jí)沉降觀測(cè)，使用幾何水準(zhǔn)測(cè)量法。