夏伟　辛文鹏　方京

【摘 要】本文将大型建筑物变形监测分为地基基础和地面上部主体两个阶段，从理论上阐述两个阶段监测工作的特点。以地基基础变形监测为主，选取广济医院基坑为案例分析，进行技术方案设计，提出从监测点精度要求反推控制网等级来布网的观测方案；验证平差控制网是否符合要求；整理分析各项监测点数据，该基坑周期内变形趋势稳定，整个基坑总体运行安全。

【关键词】建筑物；变形监测；基坑监测；监测方法

中图分类号： TU196.1 文献标识码： A 文章编号：2095-2457（2018）08-0171-002

0 绪论

变形监测是在一定时间段内通过测量被研究对象的自身形变程度和速率及其所在位置的变化特点和规律；其贯穿于工程施工建设和营运整个过程。

建筑物变形产生的主要因素有：（1）地基基础的原因：例如地基岩土不均匀、土壤物理性质不同、软土塑性变形等；（2）建筑周围环境的原因：例如地下水位变化、气温湿度变化等；（3）建筑在勘察设计施工作中存在缺陷引起的变形；（4）外力的原因：风振地震等影响，工程建设的实践表明，为了保证工程建筑物的安全防止工程事故发生，需要在工程建设的全过程中采用合理有效的方案对建筑物进行不断地监测，整理归纳观测数据，获取工程建筑物变形情况和规律，分析变形原因和特点，发现问题及时预警预报，指导工程施工的顺利进行。

1 研究理论

大型建筑物的施工阶段性决定了其变形监测分为两个阶段：（1）大型建筑物地基和基础变形监测（2）大型建筑物地面上部主体变形监测。

1.1 地基和基础变形监测

大型建筑物地基和基础变形监测首要指基坑变形观测，常规的主要监测方面有：基坑围护结构和建筑主体竖向位移监测、坑内外水位观测、基坑回弹测量、地基分层沉降测量等。以上几种观测方面中，位移观测是所有测项中的主要手段但是又以竖向方向的观测为主。为了提高监测精度，布置一个可靠的控制网是所有建筑变形观测的核心测量工作。

对于任一监测项目，首先检查勘测建筑场地的工程概况和周边环境，确定所建建筑等级和精度，按照规范要求选取适当方法布设有效的控制网并优化网形和点位。埋设控制点时要将其放置在建筑周边便于观测和保存的位置，必须要求控制点要有很高的稳定性，这样既可以用来直接测定监测点的移动和变化，也方便后续建筑主体建设时对其进行变形观测提供一个稳定可靠的基准基础。

1.2 地面上部主体变形监测

大型建筑物上部主体变形监测与地基和基础变形监测有所区别，主要在于它们观测内容不尽相同，地基和基础变形监测各项目中大多以竖向方向观测为主，而上部主体监测主要以水平方向观测为主，并且增加了对建筑物裂缝、扭转、倾斜和振动等观测；除此之外大型建筑物上部主体变形监测手段更加丰富多种观测技术综合应用。

其工作方法是先根据建筑物形状规模等级在建筑物上选取好监测点，在整个建筑外围稳定区域建立控制网，这个控制网的等级精度根据监测点的点位误差和精度来确定，其目的是用来检验工作基点的可靠性，确保基点的稳固性，当控制网平差检验合格时，便可以在基准点上设站观测监测点。根据网形和精度要求采用合适的方法观测周期内点位移动状况，主要使用前方交会法；由于大型复杂建筑结构中存在着特殊的位置，采用普通的几何水准测量方法不能满足要求，可根据其点位位置使用引线法进行观测。

2 研究内容

2.1 监测方法

表1 建筑变形测量精度要求表

大型建筑物变形监测实际操作时设计项目众多内容丰富，主要包括有：基坑回弹测量、地基沉降观测、建筑物沉降监测、水平位移观测、倾斜观测、裂缝观测、挠度观测和振动观测。

2.2 精度与频率

2.2.1 监测精度确定

变形监测过程中各监测点的精度由建筑物工程概况和其等级确定。根据《建筑变形测量规范》，具体要求见下表1规定。

2.2.2 监测频率确定

变形监测的所采用频率的大小受多种因素的影响，如形变速度、大小、和监测对象等。在实际测量中也可以根据监测量的形变速率来设定采用的频率大小；一般当变形值变化速率较大的时候需要增大频率防止形变超限引发事故，当变形值在一定时间内变化速率较小无明显波动时，我们可以适当减小观测频率仍可以保持监测信息的可靠性。一般在建筑物刚开始建成的时候，墙体和基础凝固程度不高，容易引起形变而且变化速度较快，其走势和规律难以把握。此时需要加大观测频率。随着时间推移建筑物逐渐成型变形趋势稳定下来后，此时可以适当减少观测次数，坚持定期观测。

3 数据分析结果

该控制网经平差后其高程闭合差小于二等水准闭合差的限差要求；反向分配闭合差根据假设已知的的BM4高程（3.000m）可以推算出其余三个控制点的高程。

导线总长799m导线平均边长134m，角度闭合差-9.8″小于其限差±40√7 ″（±105.8″），导线全长相对闭合差为66797.45643，根据导线网平差计算数据与《建筑变形测量规范》导线测量技术要求（表4.6）相比较，广济医院基坑水平控制网等级满足二级导线标准。

表2 导线测量技术要求表

综合上述数据计算，该基坑水平控制网和高程控制网均达到各自要求标准，以监测点精度要求反推控制网等级所布设的二级控制网经检验符合要求，可以用来在控制点上架设仪器对基坑周边所布设的各项监测点的水平和竖向位移进行观测。

4 变形数据分析

監测工作历时7个月，共整理113期监测报表，由于数据庞大多而繁琐，于是便对观测数据统计绘制成曲线图，以时间为横轴，各项变形观测量的累积变化值为纵轴，以坡顶水平位移为例分析：

图1得出，随着基坑开挖的进程，大量土方不断从坑内挖走，坡顶水平位移向基坑内侧移动的趋势，并且位移量在逐渐增大，底板施工结束后水平位移量基本趋于稳定值不再有较大或明显波动，由于2015年3月20日东南侧边坡发生坍塌、滑坡，使得该位置处的大多数监测点变化速率较大，尤其是监测点P21水平位移累计值有明显波动趋势较陡超出报警值（42mm），2015年3月26日后水平位移基本趋于稳定，最大水平位移53.8mm，P20和P22水平位移累计值虽然未达到报警值，但相当变化量均接近40mm，针对坡顶水平位移超出报警值，此时加强对该区域的跟踪监测，并专人专项加大对此点的观测频率以防止紧急事故发生，采取及时有效预警措施，在后续的监测中，各监测点变化幅度平缓走趋于稳定；其他各点累计水平位移变化较小未达到报警值。

从以上各监测项目的累计变化曲线可以看出，除前期个别坡顶位移超出报警值外，其他各监测项目的变化曲线均较为平缓没有突变数据产生，未出现变形数据达到报警值的情况；后期的各监测项目的观测值变化平稳，无明显波动均处于稳定状态，基坑在监测周期内安全处于可控状态。

5 结束语

大型建筑物楼层高、地基深、结构复杂，在其工程建设中对建筑物要求精度高不允许出现差错，整个阶段需要进行变形监测。本文分析介绍大型建筑物变形监测的主要理论和内容，提出了由监测点精度要求反推控制网等级的技术方案，结合工程概况确定建筑等级，根据建筑变形监测规范，明确此建筑各项监测点的精度、周期和频率，以规范已知的限差要求反推在基坑外围所需要布置控制网的等级标准和基准点的精度要求。用推算出来的控制网观测平差计算，验证网是否符合要求，当满足建筑等级精度要求时，再在基准点上架设仪器对各监测点进行观测。这样的技术方案设计，在实际监测中监测点和控制网相互限制，能够快速高效地达到精度要求。

【参考文献】

[1]张正禄.工程测量学（第二版）[M].武汉大学出版社，2013，11.

[2]王晓华，胡友健，柏柳.变形监测研究现状综述[J].测绘科学，2006，31（2）：130-132.