王玉才

（神华宁煤集团物业服务分公司工程管理部 宁夏 银川 750011）

0 引言

建筑物变形监测的直接目的之一就是对建筑物的运营状态进行安全监控、评价和预报。从20世纪90年代以来，建筑物变形监测手段的硬件和软件迅速发展，监测范围不断扩大，监测自动化系统、数据处理和资料分析系统、安全预报及分析评价系统也在不断的完善。

1 观测精度的确定

建筑物变形量应能确切反映建筑物、构筑物及其地基的实际变形情况或变形趋势，并以此作为确定监测方案和检验成果质量的基本要求。由于观测精度直接影响到观测成果的可靠性，同时也受到观测方法和仪器设备等的影响，因此，确定合理的测量精度是变形监测方案设计的重要内容。国内外对变形监测的精度要求还存在不同看法，但可以确定的是，变形监测的精度取决于观测的目的。

对于不同的建筑物，其变形监测的精度要求差别比较大，同一建筑物的不同部位在不同时间对观测精度的要求也有可能是不同的。变形监测采用哪个等级，主要按下列方法确定:

（1）以建筑物阶段平均变形量为依据；

（2）以某些固定值为依据；

（3）以建筑物最小变形值为依据；

（4）以预估变形量或变形速度为依据；

（5）以地基允许变形值为依据。

在实际监测中，通常根据建筑物的地基允许变形值来推算，建筑物的地基允许变形值一般是由设计单位给定的或者由相应的建筑规范规定的。地基允许变形值包括沉降量、沉降差、倾斜和局部倾斜四种：

沉降量——基础某点沉降大小，一般指基础中心的沉降量；

沉降差——基础上任意两点沉降量之差，一般指相邻两单独基础的沉降量之差；

倾斜——基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；

局部倾斜——砌体承重结构沿纵向6~8米内基础两点的沉降差与其距离的比值。

2 观测点位的布设

变形观测点包括基准点和监测点，基准点分为稳定基准点和工作基点，它们在监测中各自作用不同。基准点的布设主要考虑稳定性，不受干扰，且要考虑测量技术，一般埋设在变形影响范围以外或基岩上，基准点埋设过远，则测量工作不方便，观测误差大，埋设近了，有可能不稳定。所以，一般在基准点和监测点之间加设工作基点。同时要在基准点周围设置保护点，当基准点受到破坏时可用保护点来恢复，平时则可以用于检核基准点。由基准点和工作基点构成变形监测网，既保证了基准的稳定性，又方便了测量工作。

基准点的布设主要考虑测量工作的需要，而监测点的布设则需要与其它学科相结合。总的说来，监测点的位置必须布设在能够反映建筑物变形特征和变形明显部位。实践表明，监测点一般布设在如下位置：

（1）基础类型、埋深、荷载有明显不同处；

（2）沉降缝、伸缩缝、新老建筑连接处两侧；

（3）建筑物角点、中点处，且每边不少于3个监测点；

（4）圆形、多边形建筑物纵横轴线对称处；

（5）工业厂房独立柱基础。

3 观测周期的确定

建筑物变形是一个渐变过程，是时间的函数，而且变形速度不均匀，但变形观测次数是有限的，因此，合理的选择连续观测的周期，对于正确分析变形结果是确保建筑物自身安全很重要的。变形观测从建筑物施工开始，到停止使用结束，贯穿整个过程，相邻两次变形观测的时间间隔就是一个观测周期。确定变形观测周期的基本原则为:根据建筑物的特征、变形速率、观测精度要求和工程地质条件及施工过程等因数综合考虑。

对于沉降观测，从分析变形过程出发，变形速度值比变形绝对值具有更重要的意义。基于这一点，其周期可用以下经验公式来确定:

式中：mk为两沉降观测点之间的高程误差；V为沉降速度，一般取平均沉降量与间隔天数的比值；K为高程沉降量与其误差之比，可根据建筑物变形情况在5-10范围内选择。

在实际工程中，应视具体情况选择观测次数与间隔时间。在建筑物施工期间，观测次数与间隔时间应视地基与荷载增加情况而定；在建筑物使用阶段则应视地基土类型和沉降速度大小而定。特别当建筑物平均沉降速度较大或不均匀沉降量较大时，一方面，应及时通知设计、施工单位，查找原因并采取措施，另一方面，应增加观测次数，以保证建筑物的安全使用。

对于倾斜观测，建筑物主体倾斜观测的周期，可视倾斜速度每1-3个月观测一次，若由于基础附近大量堆放或卸载等导致倾斜速度加快时，应及时增加观测次数。施工期间的观测可与建筑物的沉降观测同时协调进行，这样就为分析建筑物的变形、评价建筑物的安全性提供了更加完备的资料，分析结果也更真实可靠。另外，考虑到温度与风荷载对高层建筑物变形的影响较大，故在倾斜观测时应避开强日照和风荷载较大的时间段，以免使测量误差过大而影响观测分析结果的真实性可靠性。水平位移观测的周期，对于不良地基土地区的观测，亦可与沉降观测协调考虑确定。

4 静态变形监测常用方法

变形监测目的是为了实时的了解建筑物的变形情况，确保建筑物的安全使用，就静态变形监测而言，监测的主要内容包括:沉降观测、倾斜观测、水平位移观测和裂缝观测。监测方法包括常规地面测量方法、近景摄影测量以及特定条件下采取一些特殊的测量方法。

沉降观测常用水准测量的方法，也可以采用液体静力水准测量的方法。一般高层建筑物和深基坑开挖的沉降观测，通常用精密水准仪，按国家二等水准技术要求施测，将观测点布设成闭合环或附合水准路线联测到水准基点上。采用水准测量进行变形监测，必须做到固定观测时间、固定观测路线、固定观测人员、固定观测仪器。由于现场条件限制，变形观测时很难做到前后视距离相等，在每次观测前，必须对仪器进行检验校正，特别是对仪器i角误差和调焦误差进行检验。

倾斜观测方法比较多，对于基坑监测，常采用钻孔测斜仪对支护桩进行倾斜观测。对于建筑物上部的倾斜观测，传统的测量方法包括经纬仪投点法、全站仪坐标测量法等，在实际工程中常采用回归平面法。回归平面法通过测量建筑物上各点监测点的沉降量 Zi，结合监测点的平面坐标（Xi，Yi），采用最小二乘法可以拟合出一个建筑物沉降量的回归平面:

根据建筑物基础倾斜a（单位:‰）计算公式:

式中:Si为基础倾斜方向端点i沉降量，mm;Sj为基础倾斜方向端点j的沉降量，mm;L为基础两端点的距离，m。

可以得出:式（2）中系数a即为建筑物在X轴方向上的基础倾斜率，系数b即为建筑物在Y方向上的基础倾斜率。而基础倾斜率就等于建筑物在该方向上的倾斜率。通过回归平面方程，只须对监测点进行沉降观测，而不必专门进行倾斜观测就可以确定建筑物在相应方向上的倾斜率。

5 结束语

总之，建筑物变形观测简便、精度高，能直观地、及时地掌握建筑物性态的变化，许多建筑物在出现危险之前都常常发生较大的变形。因而，分析建筑物变形规律、对建筑物的变化趋势进行有效预测对建筑物安全监控、确保建筑物安全运营具有重要意义。

［1］吴子安.工程建筑物变性监测数据处理[M].北京:测绘出版社，1989.

［2］陈永奇.变形观测数据处理[M].北京:测绘出版社，1988.