■呂加寶

（廈門東海職業(yè)技術(shù)學院，福建 廈門 361100）

隨著建筑業(yè)蓬勃發(fā)展，特別是高層和超高層建筑物高度不斷增加，結(jié)構(gòu)體型越來越復雜，由此對建筑物結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量提出更高的要求，以確保建筑物安全可靠。高層建筑物的地基受到上部結(jié)構(gòu)荷載與外力的作用經(jīng)常會出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象，進而導致高層建筑物出現(xiàn)裂縫和傾斜等問題，嚴重破壞建筑結(jié)構(gòu)，降低高層建筑的穩(wěn)定性和安全性，給人民群眾的生命和財產(chǎn)造成威脅。針對建筑工程質(zhì)量有效控制方法的探索，將工程測量技術(shù)應用到高層建筑的變形觀測，根據(jù)變形程度，及時采取解決措施，以加強高層建筑的施工質(zhì)量控制，促進工程質(zhì)量能夠達到國家規(guī)定標準，進一步提高高層建筑運行的安全性以及建筑功能的實現(xiàn)。

一、建筑物變形監(jiān)測的重要性

工程變形監(jiān)測的主要目的在于監(jiān)視建（構(gòu)）筑物的變形情況，以便一旦發(fā)現(xiàn)異常變形能夠及時進行分析、研究，采取針對性措施加以處理，避免發(fā)生嚴重的建筑安全事故，從而減少工程災害、提高抗災能力。尤其是在高層建筑工程中，變形監(jiān)測對工程質(zhì)量控制具有至關(guān)重要的作用；通過變形測量，從中了解高層建筑物變形的大小、空間分布及隨時間發(fā)展的情況，并做出正確的分析與預報。對建筑物變形監(jiān)測的重要性主要分析如下。

（一）能及時發(fā)現(xiàn)地基變形問題

地基是承受建筑物全部荷載的土體或巖體，雖然地基不屬于建筑的組成部分，但地基對確保建筑物的堅固耐久正常地使用而不遭到破壞，具有非常重要的作用。特別是高層建筑物的層數(shù)多,荷載大,結(jié)構(gòu)復雜，對地基的強度要求較高，為避免高層建筑施工過程出現(xiàn)地基變形，從地基施工就進行變形監(jiān)測，有利于更及時、準確地獲取地基變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，了解地基變形情況，使工程建設人員及時發(fā)現(xiàn)問題，并對基礎施工采取有效的處理措施，以有效控制工程質(zhì)量。

（二）減少建筑物的安全和質(zhì)量隱患

建筑物在施工與運營過程中常出現(xiàn)一些微小的變形現(xiàn)象，但若變形量超過了正常的變形范圍，將直接影響建筑物的正常使用。因此，需對施工中與運營中的建筑物進行精準的變形監(jiān)測，建立建筑物變形監(jiān)測系統(tǒng)，全面監(jiān)測變形情況，并分析研究導致變形的因素及變形的發(fā)展趨勢，掌握建筑物變形所產(chǎn)生的影響，預測和防止建筑物產(chǎn)生安全及質(zhì)量隱患。例如，高層建筑的地基沉降情況和位移情況。

二、高層建筑中基礎變形測量方法

（一）靜態(tài)變形監(jiān)測方法

1.沉降變形監(jiān)測方法

建筑物沉降變形監(jiān)測,實質(zhì)上是通過精密水準測量來實現(xiàn)。即在基準點和監(jiān)測點定期進行水準測量,以便測算其沉降量。首先選擇基準點和監(jiān)測點，確定水準觀測路線。沉降變形監(jiān)測儀器主要有電子水準儀、精密水準儀和深層沉降儀，且要經(jīng)過檢驗合格方可使用；外業(yè)觀測和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)處理應及時進行。對深基坑進行沉降變化檢測時,要根據(jù)變形檢測的有關(guān)規(guī)范指標嚴格實施。觀測工作應當在成像清晰、穩(wěn)定的時間內(nèi)完成,并且應當盡可能在不轉(zhuǎn)站的情況下測出各觀測點的實際高程,從而提高精確度。

2.建筑水平位移監(jiān)測方法

通過建筑物的水平位移量，能確定建筑物平面位移的大小及方向，并能針對建筑實際狀況選擇相應的加固措施。建筑物水平方向的變形觀測，首先應建立平面控制網(wǎng)，要根據(jù)觀測條件、建筑物的結(jié)構(gòu)形式、儀器特點等，確定布設形式?？刂泣c位要設置在建筑物之外穩(wěn)定的區(qū)域,因此建筑物水平位移監(jiān)測的測點應按兩個層級布設,即由主要控制點形成首級網(wǎng)，由觀測點及所聯(lián)測的主要控制點形成次級網(wǎng)。對于單個建筑物上部或構(gòu)件的位移監(jiān)測，可將控制點連同觀測點按單一層次布設。其次在建筑物上也設有位移觀測點。而水平位移觀測有許多種方法,包括基準線法、交會法、三角網(wǎng)測量法、精密導線測量法、GPS觀測法等，水平位移觀測方法的選用見表1。

表1 水平位移觀測方法的選用

其中的基準線法,亦稱為水平方向線法。其基礎原理就是通過或平行于工程建筑物軸線的固定不變的鉛直平面為基準面，根據(jù)它來測定建筑物垂直于基準面方向的水平位移。根據(jù)手段不同一般可分為視準線法、測小角法和引張線法。引張線法是精密基準線測量的主要方法之一,廣泛應用于各類工程測量。

3.裂縫監(jiān)測方法

在深基坑施工過程中，由于受到不均勻沉降、基坑處理不當和設計問題等影響，進而產(chǎn)生了變形，更嚴重的產(chǎn)生裂縫。技術(shù)人員在開展裂縫變化監(jiān)測時，可以將觀測標志涂抹于典型的裂縫上，標志通常分為石膏板標志、白鐵皮標志和金屬標志。在裂縫兩端抹一層石膏，長約250 mm，寬約50 mm，厚約10 mm。石膏干固后,用紅漆噴涂一層寬度約5 mm的橫線，橫線跨越裂縫兩側(cè)且垂直于裂縫。若裂縫繼續(xù)擴張，則石膏開裂，每次測量紅線處裂縫的寬度。對于重要的裂縫，也可以選擇其具有標志性的地方埋設標志，即在裂縫的兩側(cè)打孔埋設金屬標志點，并定期用游標卡尺測量出這兩點之間的距離變化,就可以準確地測量裂縫寬度的變動狀況。

4.傾斜監(jiān)測技術(shù)

傾斜監(jiān)測技術(shù)在小面積深基坑變形監(jiān)測中應用得較多，常用懸吊重錘的方法開展小面積深基坑變形監(jiān)測，并判斷其傾斜程度，還可以采用光學垂準儀、經(jīng)緯儀投影和測水平角等方法進行傾斜程度的監(jiān)測。

（二）動態(tài)變形監(jiān)測

隨著先進的儀器設備的發(fā)展，動態(tài)變形監(jiān)測方法的應用越來越廣泛，監(jiān)測的結(jié)果比靜態(tài)變形監(jiān)測方法獲得的結(jié)果更加準確。常用的方法有GPS觀測法。GPS觀測法用于建筑物的變形觀測，在國內(nèi)外部分工程的實踐應用中取得了良好的效果。GPS觀測精度和觀測技術(shù)的提升與GPS觀測技術(shù)的深入應用有著直接的關(guān)系。GPS觀測操作簡單，且觀測精度極高，在一些建筑物的水平位移觀測精度已超過激光準直、加速傳感器和全站儀等儀器的觀測精度。

三、工程測量技術(shù)在高層建筑基坑變形監(jiān)測中的應用

在高層建筑施工與運營過程中，由于施工條件、構(gòu)造體系、荷載分布和外界因素等的影響，變形監(jiān)測采用理論分析無法解決建筑物變形產(chǎn)生的問題，因此，制定變形監(jiān)測計劃進行實地觀測，獲取真實的監(jiān)測數(shù)據(jù)。通過變形監(jiān)測可以及時準確了解工程狀態(tài)，掌握基坑周邊的變形和結(jié)構(gòu)內(nèi)部的變形及應力分布。將預測數(shù)值與實際觀測數(shù)值進行比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷上一施工環(huán)節(jié)是否符合預期要求，進而確定下一施工階段的施工方式。例如通過建立實際項目變形觀測系統(tǒng)對周邊地表、基坑坡頂?shù)乃郊柏Q向位移等進行監(jiān)測，及時調(diào)整施工方案及技術(shù)參數(shù)。

（一）基坑工程概況

該工程場地原始地貌跨越灘涂地貌（由于人類活動，該地貌中部分地段淤泥類軟土缺失），場地原為公園，后經(jīng)拆遷及人工回填、平整形成建設用地。本工程擬采用樁基礎型式，設一層地下室?；娱_挖計算深度為5.05 m～6.55 m?；舆吘€周長約為370 m，基坑面積約為7 460 m2?；又ёo的土層主要由填砂、素填土、淤泥質(zhì)土、（泥質(zhì)）中砂、中粗砂、殘積砂質(zhì)黏性土等組成。基坑西側(cè)和北側(cè)安全等級一級，重要性系數(shù)為1.10；東側(cè)和南側(cè)安全等級二級，重要性系數(shù)為1.05?；又ёo結(jié)構(gòu)形式采用SMW工法樁的支護方式；基坑地下水采用三軸水泥攪拌樁止水，坑內(nèi)采用疏干井結(jié)合集水明排進行降排水。

（二）變形觀測系統(tǒng)建立

變形觀測點主要包括了基準點、觀測點、監(jiān)測點的設置，基坑的常規(guī)監(jiān)測，基準點的布設需滿足沉降監(jiān)測和水平位移的監(jiān)測，監(jiān)測點要布設在可以觀測到基坑埋深變化的，距離施工現(xiàn)場較近的區(qū)域，具體的布置數(shù)量則要根據(jù)基坑尺寸大小和形狀來確定。觀測點布設的地方要視野開闊，不能與基坑開挖相沖突，才能長期進行觀測點的觀測。

1.基準點設置

基準點應設置在地面基礎堅固穩(wěn)定、載重車輛少、視野開闊及不易被破壞的地方，沉降監(jiān)測和位移監(jiān)測用的基準點應大于三個，由專業(yè)的測量人員通過現(xiàn)場的仔細踏勘后確定具體位置，并在設置的基準點上做好明顯的標記，有利于查找和利用。

2.觀測點設置

觀測點應布設在視野開闊、能準確反映觀測對象的變形狀態(tài)和實際受力的地方，避免對觀測對象的狀況做出錯誤的判斷。為了降低施工作業(yè)產(chǎn)生的不良影響，在滿足監(jiān)控要求的情況下，應避免在與基坑開挖相沖突或材料堆放、運輸、作業(yè)區(qū)設置觀測點，既避免對施工作業(yè)產(chǎn)生不利影響，又避免破壞觀測點，可以長期進行觀測。

3.監(jiān)測點設置

監(jiān)測點通常要布設在能觀測到基坑埋深變化或者離施工現(xiàn)場較近的區(qū)域，但具體的布置數(shù)量則要根據(jù)基坑大小和形狀來確定。

（三）本次監(jiān)測擬使用的主要監(jiān)測儀器

主要監(jiān)測儀器如表2所示。

表2 主要測量儀器性能表

（四）監(jiān)測周期

基坑變形監(jiān)測的周期受到多種因素的影響，包括監(jiān)測精度的高低、監(jiān)測變形量的大小、變形特點等。首次進行基坑變形監(jiān)測工作，需連續(xù)重復兩次以上的觀測，初始觀測數(shù)據(jù)取得多次觀測為值的參數(shù)數(shù)據(jù)的平均值。變形監(jiān)測周期隨單位時間內(nèi)變形量而定，當變形量較大時，監(jiān)測周期宜短一些；當變形量減小建筑物趨向穩(wěn)定時，監(jiān)測周期則相應放長。

（五）基坑頂部豎向及水平位移監(jiān)測

1.監(jiān)測點的布設及監(jiān)測

根據(jù)現(xiàn)場的實際情況及設計的要求，共布設32個基坑頂部豎向及水平位移監(jiān)測點。

2.監(jiān)測方法

（1）基坑坡頂水平位移監(jiān)測方法

在穩(wěn)定位置建立相對坐標系，在埋設于基坑坡頂上的水平位移監(jiān)測標志上進行位移監(jiān)測，將基坑開挖前采集的初始坐標與各個監(jiān)測點每次監(jiān)測所得的坐標進行比較，得出的坐標差即為該監(jiān)測點在本監(jiān)測周期內(nèi)的累計位移值。監(jiān)測點及控制點均采用特制的設強制對中標志，保證每次都在同一點位上進行監(jiān)測。

（2）基坑坡頂豎向位移監(jiān)測方法

高程控制網(wǎng)建立后，測點高程變化的情況使用精密水準儀進行監(jiān)測，以便于掌握基坑因相應位置土體的挖除對其豎直方向上的影響程度，進而分析基坑的穩(wěn)定情況。

3.監(jiān)測過程及數(shù)據(jù)處理

基坑開挖后，開始進行基坑頂部豎向及水平位移監(jiān)測，隨著開挖深度的加大，基坑頂部向下沉降，受壓力等因素的影響，向基坑內(nèi)產(chǎn)生位移，產(chǎn)生一個連續(xù)變形的過程，一般地板澆注完成后其過程會逐漸收斂。在監(jiān)測過程中設置監(jiān)測報警值?；禹敳控Q向及水平位移累計最大值為大于等于30 mm,或變化速率大于等于3 mm/d。在監(jiān)測周期內(nèi)，32個基坑坡頂平位移監(jiān)測點累計位移量在2～20 mm之間，均未超過報警值。累計位移量點最大點為S9、S11。32個基坑坡頂水平位移監(jiān)測點的位移速率在0～1.33 mm/d之間，均未超過監(jiān)測報警值（3.00 mm/d)。32個基坑坡頂豎向位移監(jiān)測點累計位移量在2～22mm之間,均未超過監(jiān)測報警值（20 mm),累計位移量最大點為J9。J32個基坑坡頂豎向位移監(jiān)測點的位移速率在0 mm/d～1.67 mm/d之間，均未超過監(jiān)測報警值（3.00 mm/d)。從以下曲線圖可以看出，在基坑開挖期間基坑頂部豎向位移呈一個連續(xù)變化的曲線?；悠马旊S著開挖深度的不斷加深，坑外被動區(qū)壓力隨著增大而不斷向坑內(nèi)位移，變形速度較大的時間段主要在基坑開挖致坑底底板澆注前期?；禹敳控Q向及水平位移曲線如圖1和圖2所示。

圖1 基坑坡頂水平位移監(jiān)測點累計位移量曲線

圖2 基坑坡頂豎向位移監(jiān)測點累計位移量曲線

（六）基坑周邊豎向位移監(jiān)測

1.監(jiān)測點的布設及監(jiān)測

根據(jù)現(xiàn)場的實際情況及設計的要求，共布設32個。使用光學水準儀進行監(jiān)測，在觀測時為了避免人員操作和儀器誤差對觀測結(jié)果產(chǎn)生影響，觀測時采用固定的人員和固定的儀器進行觀測。

2.監(jiān)測方法

建立高程控制網(wǎng)，利用精密水準儀監(jiān)測測點高程變化情況，從而了解基坑因相應位置土體的挖除對其周邊地表的影響程度，分析周邊地表的穩(wěn)定情況。

3.監(jiān)測過程及數(shù)據(jù)處理

在基坑周邊豎向位移監(jiān)測中閉合誤差數(shù)值都比較小，都在控制范圍內(nèi)。22個周邊地表地下室豎向位移監(jiān)測點的累計位移量在0.2～1.4 mm之間，均未超過監(jiān)測報警值的最小值（30 mm),累計位移量最大點為CJ17;22個周邊地表豎向位移監(jiān)測點的位移速率在0～0.20 mm/d之間，均未超過監(jiān)測報警值的最小值（3.00 mm/d)。監(jiān)測點的累積沉降量在正常范圍內(nèi)，且監(jiān)測點累計位移量曲線緩和。

（七）監(jiān)測結(jié)論

基坑監(jiān)測期間，對于正常布設使用的各監(jiān)測點而言，各監(jiān)測項目監(jiān)測點的累計變化量及變化速率均未超過《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(GB50497—2009）及設計規(guī)定的監(jiān)測報警值。綜上所述，監(jiān)測期間基坑支護結(jié)構(gòu)安全、可靠，既保證了主體地下結(jié)構(gòu)的施工空間，又保證了基坑周邊環(huán)境的安全。

四、結(jié)語

通過現(xiàn)場基坑監(jiān)測，基坑坡頂水平位移監(jiān)測方法是采用電子全站儀，在穩(wěn)定位置建立相對坐標系，在埋設于基坑坡頂上的水平位移監(jiān)測標志上進行位移監(jiān)測，將基坑開挖前采集的初始坐標與各個監(jiān)測點每次監(jiān)測所得的坐標進行比較，所得的坐標差即為該監(jiān)測點在本監(jiān)測周期內(nèi)的累計位移值?；悠马斬Q向位移采用精密水準儀進行監(jiān)測，從而了解基坑因相應位置土體的挖除對其豎直方向上的影響程度，分析基坑的穩(wěn)定情況。基坑周邊豎向位移監(jiān)測方法是利用精密水準儀監(jiān)測，已建立高程控制網(wǎng)的測點高程變化情況的監(jiān)測結(jié)果。得出在變形監(jiān)測中合理設置監(jiān)測點和監(jiān)測周期，并使用多元化的監(jiān)測技術(shù)對基坑的變形監(jiān)測，可有效保證監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果的全面性、完整性以及準確性，給制建筑工程使用周期內(nèi)的全過程累計位移量曲線，為精準分析建筑變形情況提供了專業(yè)技術(shù)支持，既保證了建筑主體地下結(jié)構(gòu)的施工空間，又確保了基坑周邊環(huán)境的安全。

通過對建筑定期進行變形觀測，能夠及時了解建筑的沉降、傾斜、位移等對建筑質(zhì)量及安全不利的現(xiàn)象。根據(jù)觀測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計及分析，預測和分析其未來的發(fā)展趨勢，及時采取有效措施，有利于及時處理建筑施工質(zhì)量弊病。本項目最終獲得了值得肯定的建筑質(zhì)量控制效果，不僅有效預防了建筑安全事故的發(fā)生，減少了不必要的損失，而且提高了建筑使用性能，延長了建筑壽命。