高层建筑变形监测方法

高层建筑由于在勘探设计、施工和使用过程中存在失误，发生沉降、倾斜、位移、挠曲、裂缝等变形现象，需要每隔一定时期，对控制点和观测点进行重复测量，通过计算相邻两次测量的变形量及累积变形量来确定建筑物的变形值和分析变形规律，及时采取措施，避免发生事故。文章主要探讨高层建筑变形监测的方法。

1 变形监测的目的和特点

1.1 变形监测的目的

通过对变形体动态监测，获得精确观测数据，对监测数据综合分析，对各种工程建筑物在施工或使用过程中的异常变形做出预报，提供施工和管理方法，以便及时采取措施，保证工程质量和建筑物安全。同时对采用新结构、新材料、新工艺性能做出客观评价。

1.2 变形监测的特点

第一，测量精度高，一般位置精度为1mm;第二，需要重复观测，测量时间跨度大，观测时间和重复周期取决于观测目的、变形量量大小和速度。第三，需要严密的数据处理，数据量大，变形量小，变形原因复杂。第四，要求变形资料提供快和准确。

2 变形监测的内容

根据变形的性质，建筑物变形可分为静态变形和动态变形两类。静态变形是时间的函数，观测结果只表示在某一期间内的变形。静态监测的内容有内部应力、应变监测、动力特性监测和加速度监测。动态变形是指在外力作用下产生的变形，它是以外力为函数表示的，对于时间的变化，其观测结果表示在某一时刻的瞬时变形。

动态监测内容有沉降监测、位移监测、倾斜监测、裂缝监测和挠度监测。

3 基坑回弹观测

3.1 回弹观测点的布设

回弹观测点的布设和数量，一般沿基坑的纵横轴线布设，还可根据建筑物分布及地层情况进行布设，要求布设点能够反映基坑回弹的纵横断面。

3.2 回弹标的埋设

回弹标埋设时使用钻机至设计基坑底板下20cm-30cm(深度应精确计算)。下套管的深度应回弹标上半部分(1/3处)在套管内。用清水洗静孔底的沉积物，然后投入适量的混凝土，用钻杆将回弹标送下埋入混凝土中轻压，使其与周围土固结，待观测完回弹标后，取出套管，做好标记，即完成回弹标的埋设工作。

3.3 开挖前测标

采用水准仪、铟钢水准尺结合钢尺，悬吊重锤，与标顶接触的办法来传递高程，测定时一定要现场验算观测数据，检查无误后，取出测锤，先回填0.5m白灰(灰桩)，再拔出套管，掩护好井口后撤离。最后用经纬仪实测回弹标孔位、水准点位、基坑位置、形状，绘制成图，以便开挖后寻找。

3.4 挖后测标

基坑开挖距设计标高1.0m～0.5m左右时，用经纬仪放出回弹标的位置，记录数据，测定温度，对钢尺进行尺长改正，对记录数据进行修正。

3.5 回弹量计算，绘制回弹曲线图

计算回弹量，根据回弹点的分布和回弹量，绘制纵横回弹面的曲线图。

回弹量计算公式为：δ=H2-H1(1)

其中：H1为开挖前回弹点的高程;H2为开挖后回弹点的高程

4 建筑物的沉降监测方法

4.1 沉降基准点的设置

沉降观测的基准，应埋设在建筑物变形影响范围之外，距开挖边线50m之外，按二、三等水准点规格埋石，个数不少于3个。

4.2 沉降观测点的设置

观测点设立在变形体上，首先深基坑支护结构观测点埋设在锁口架上，一般20m埋设一个，在支护的阳角处和距基坑很近的原建筑物应加密观测点。然后，在建筑物四角沿外墙间隔10～15米处布设，在柱上每隔2～3根柱设一个点，对于圆形建筑物需要在基础轴线对称部位设点。人工地基和天然地基接壤处，裂缝、伸缩缝处，不同高度建筑交接处，新旧建筑物交接处等建筑物分界处也需要设点。

4.3 沉降的观测

当观测点埋设完毕后，在建筑物主体开工前进行第一次观测，使用精密水准仪进行测量。在建(构)筑物主体施工过程中，一般每盖1～2层观测一次，如中途停工时间较长，应在停工时和复工时进行观测。当发生大量沉降或严重裂缝时，应立即或几天一次连续观测。建筑物封顶或竣工后，一般每月观测一次，如果沉降速度减缓，可改为2～3个月观测一次，直至沉降稳定为止。

4.4 沉降的结果整理

每次观测结束后应检查记录的数据和计算是否正确，精度是否合格，然后调整高差闭合差，推算出各沉降观测点的高程，沉降量的计算如下公式(2)和(3)所示，把计算结果填到沉降观测记录表中，为更好反应每个沉降观测点随时间和荷载的增加，观测点的沉降量的变化，并进一步估计沉降发展的趋势以及沉降过程是否渐趋稳定或者已经稳定，还需要绘制沉降曲线。

沉降观测点的本次沉降量=本次观测所得的高程-上次观测所得的高程(2)

累积沉降量=本次沉降量+上次累积沉降量(3)

5 建筑物的位移监测

5.1 建筑主体的倾斜

5.1.1 测定基础沉降差法

建筑物基础上选设沉降观测点A和B，使用精密水准测量法定期观测A，B两点沉降差Δh，然后测量A，B两点的距离为L，基础倾斜度为Δh/L。

5.1.2 激光垂准仪法

在建筑物顶部与底部间有竖向通道，建筑物顶部适当位置安置接收靶，垂线下的地面或地板上埋设点位安置激光垂准仪，使激光垂准仪的铅垂激光束投射到顶部接收靶，然后接收靶上直接读取或用直尺，量出顶部两位移量Δu和Δv，计算倾斜度与倾斜方向角。

5.2 裂缝观测

5.2.1 裂缝观测内容

裂缝观测主要测定建筑物上的裂缝分布位置，裂缝走向、长度、宽度及其变化程度。观测数量视需要而定，对主要的或变化大的裂缝应进行观测，观测周期视裂缝变化速度而定。

5.2.2 裂缝观测方法

首先对裂缝进行编号，每条裂缝至少应布设两组观测标志，一组在裂缝最宽处，另一组在裂缝末端。如果裂缝较少时，使用比例尺、小钢尺或游标卡尺等工具对裂缝进行测量，通过丈量标志间的距离求得裂缝变位值，或用方格网板定期读取“坐标差”计算裂缝变化值。如果是面积裂缝较大不便于人工测量的裂缝，一般用近景摄影测量方法，每次观测应绘出裂缝的位置、形态和尺寸。

5.2.3 裂缝观测结果

裂缝观测结束后，绘制裂缝分布位置图和裂缝观测成果表，编写观测成果分析说明书。

6 结束语

高层建筑物倾斜观测的方法多种多样，在实际工作中应以科学、合理、经济、适用为原则灵活选用，对同一建筑物可选用多种方法施测。对同一建筑物的不同时期、不同阶段可采用不同的方法，或对不同的建筑物采用同一方法进行倾斜观测。但无论采用何种观测方法，均应按建筑物的倾斜观测周期定期施测。