高层建筑物的变形观测常用方法及问题处理

常晓波

摘要：本文结合建筑物观测实践，简要介绍了高层建筑物变形观测的常用方法，讨论了高层建筑物的沉降原因，沉降观测周期和频率；详细分析了高层建筑物变形观测中常见的问题及其处理方法。

关键字：建筑物、变形观测、沉降观测、测量

前言

随着高层建筑物的增高和荷载的增加，在地基基础上和上部结构的共同作用下，建筑物将发生不均匀沉降，轻者将使建筑物产生倾斜或裂缝，影响正常使用，重者将危机建筑物的安全。因此，建筑物的稳定性和可靠性已经成为人们关注的焦点，只有定期对高层建筑和重要建筑进行变形观测，掌握其变形规律，才能合理预测未来的变形大小，及时采取预防或善后措施，确保建筑物的安全使用。

一、建筑物沉降观测常用的方法

在建筑工程中，高层建筑物变形监测是判别建筑物的质量、保证建筑物永固安全的必备步骤，高层建筑的变形观测包括沉降观测、倾斜观测和裂缝观测 。其中沉降观侧是变形观侧的重点，在沉降观测工作实践中，应根据实际情况选用最有效的观测方法，并科学分析、处理沉降观测结果，对沉降观测中常见的问题提出合理的解决办法，准确掌握建筑物的沉降变化规律，为建筑物设计和防灾减灾提供科学的依据。

（1）水准测量法

水准测量作为建筑物沉降观测的一种常用方法，是利用水准仪进行基谁点和沉降监测点的高程测量，根据沉降监测点各周期的高程变化，分析建筑物的沉降变形情况。此法适合干不同类型、不同精度要求和不同施测条件的建筑物沉降监测，也是一种传统而可靠的方法。

（2）全自动测量法

随着测量仪器的不断改进，全站仪在沉降监测中得到 了广泛的应用，尤其是全自动跟踪测量仪的推广应用 ，为全天候、全方位、高精度的全 自动监测提供 了广阔的发展空间。全自动测量法在大坝、桥梁等建筑物的沉降监测中得到了广泛的应用。

（3）数字摄影测量法

数字摄影测量在经济建设、国防建设和科学研究中有着广泛的用途，特别适用于重要工程的变形和自动生产线的监测，以及不可接触物体的量测等。利用该技术进行大型建筑物的沉降监测时，无需接触被侧物体，并可同时提供多个点的瞬间三维空间信息，从而获得建筑物的沉降数据，测定精度可达到24um 。

（4）GPS测量法

GPS作为一种全新的空间定位技术，从静态定位发展到动态定位，并具有很高的相对定位精度，因此，在越来越多的领域取代了常规的光学仪器和电子仪器。应用GPS进行建筑物的沉降监测，可以实现全天候、实时、连续的高精度自动监测。

二、沉降观测中常见的问题及处理方法

高层建筑基坑开挖后，由于土体结构发生变化，会有一个内力重分布的过程，基底及基坑周围土体变形产生回弹，随着基础施工的进行，荷载不断加大，地基变形增加，加之地下水位的影响，整个建筑物在垂直方向都会产生位移，因此高层建筑的沉降观测从基坑开挖前就要进行，并且在整个施工过程中都不能间断直至竣工投入使用且沉降变形基本稳定以后，才能停止 。

（1）高层建筑的沉降观测步骤

高层建筑的沉降观测步驟如下：设置永久观测点→埋设观测点→变形测量→内业计算→观测成果整理分析。

（2）五定原则

沉降观测的自始至终要遵循“五定”原则，所谓“五定”，即通常所说的沉降观测依据的基准点、工作基点和被观测物上的沉降观测点，点位要稳定；所用仪器、设备要稳定；观测人员要稳定；观测时的环境条件基本一致；观测路线、镜位、程序和方法要固定。以上措施在客观上尽量减少观测误差的不定性，使所测的结果具有统一的趋向性，保证各次复测结果与首次观测的结果可比性更一致，使所观测的沉降量更真实。

（3）注意事项

当高层建筑物附近没有永久性水准点或水准点个数少于3时，应建立永久性水准点。永久性水准点应能长期保存，不易破坏及振动，应远离公路、铁路、严禁埋设在松软土内，其埋设深度应在最低地下水位及冻土层以下0.5m。

高层建筑的沉降观测点应沿建筑四脚、纵横墙的交接处和伸缩缝两侧布置，间距一般为15～30m。沉降点的高度一般设在室外地坪以上500mm 处，当高层建筑设有两层及两层以上地下室时，应在地下室基础底部以上500mm处设置沉降观测点。

每次观测结束后，都要检查记录计算是否正确，精度是否合格，并进行误差分配，然后将观测高程列入观测成果表中，计算相邻两侧次观测之间的沉降量，并注明观测日期和荷重情况。

三、沉降与时间关系图中出现的问题及解决办法

（1）倾斜观测

高层建筑在施工和使用阶段，由于地下水、周围工程的施工或基础不均匀沉降，常常会造成建筑发生倾斜或裂缝的现象，如不及时处理，往往会造成安全隐患，所以必须进行倾斜与裂缝观测。

在进行观测前，首先要在进行倾斜观测的建筑物上设置上下两点或上、中、下三点，作为观测点，各点应位于同一垂直视准面内，由此两点连成的直线为垂直状态，如果建筑物发生倾斜，则此直线就由垂直线变为倾斜线。观测时，经纬仪的位置距离建筑应大干建筑物的高度。高层建筑的倾斜观测必须在互相垂直两个方向进行。

（2）裂缝观测

高层建筑物发现裂缝，除了要增加沉降观测的次数以外，应立即进行裂缝变化的观测，要在裂缝处设置观测标志，其基本要求是：当裂缝开始时标志就能相应的发生变化或开裂，及时反映出建筑物裂缝发展情况。标志的形式有三种：

1）石膏板标志用厚10mm，宽约50mm一80mm的石膏板（长度根据裂缝大小而定），在裂缝两边固定牢靠，当裂缝继续发展时，石膏板也随之开裂，从而观测裂缝发展的情况。

2）白铁片标志用两块白铁皮，一片取150mmX150mm的正方形，固定在裂缝的一侧，并使其一边和裂缝的边缘对齐。另一片为50mmX200mm，固定在裂缝的另一侧，并使其中一部分紧贴相邻的正方形白铁片，当两片白铁片固定好以后，再在表面涂上油漆。如果裂缝继续发展，两白铁片将继续拉。露出正方形白铁片上原来没有油漆的那部分，量取其宽度，即为裂缝宽度。

3）金属棒标志的具体做法是：在裂缝两边凿孔，分别将两根长约10cm直径10mm-12mm的钢筋头插人，并使其露出墙外约2cm左右，用水泥砂浆捣实。钢筋头应磨平，并在上面刻画十字线或中心点，便于日后量测距离。水泥砂浆凝固后，量出两个中心点之间的距离，并做好记录。裂缝发展了，金属棒中心点的距离也加大。定期测量金属棒的距离并进行比较，即可掌握裂缝发展情况。

结束语

随着现代测绘技术的发展，建筑物沉降观侧方法已由传统的水准测量发展到全自动测量、数字摄影测量、GPS测量等多种方法相结合，实现快速、全面、准确获取建筑物沉降数据的目的。通过科学分析并妥善处理外业测量和成果整理中的主要问题，使沉降观测结果和沉降变化规律更加真实、可靠、为建筑物设计、施工、管理和防灾减灾提供科学的依据。

参考文献：

[1]白迪谋.工程建筑物变形观侧和变形分析[M].西安：西安交通出版社.1987.

[2]崔国宏，徐礼华 .土木工程建筑物变形分析与预报技术研究[J].2004（03） .

[3]陈永奇，吴子安，吴中如.变形监测分析与预报[M].北京：测绘出版社.1998.