周边建筑物监测实施过程分析

广州广检建设工程检测中心有限公司，广东 广州 510000

1 背景概况

建筑深基坑、地铁施工、城市综合管廊施工等地下工程的施工需要开挖深基坑或进行盾构掘进，深度小则7～8m，大则超过30m。深基坑的开挖和隧道施工不可避免地会对邻近建筑物产生不利影响。往常，因深基坑和地铁隧道施工造成的周边建构筑物坍塌或倾斜的事件时常发生。相关国家、行业的监测类规范对建筑物的监测也设置了相应的监测参数及报警指标，如《建筑基坑工程监测技术标准》（GB 50497—2019）规定基坑设计安全等级为一级的基坑应测周边建筑竖向位移及倾斜，宜测周边建筑水平位移；安全等级为二级的基坑应测周边建筑竖向位移，宜测倾斜，可测周边建筑水平位移；安全等级为三级的基坑应测周边建筑竖向位移，可测倾斜和周边建筑水平位移。相关报警指标见表1。

表1 周边建筑物相关报警值要求

2 监测实施过程中的相关问题

以广州市为例，建筑深基坑监测必须委托第三方监测单位实施，在监测实施前需编制专项监测方案，工程影响范围内的建构筑物监测为必须监测的对象。方案设置报警指标时，之前相当一部分只设置建筑物沉降这个指标，近一两年开始逐渐增加建筑物倾斜监测的实施。建筑物沉降监测使用类似10mm、15mm或者20mm等值来控制，一般采用水准观测或三角高程观测实施。建筑物倾斜监测按照2‰、3‰或其他值来控制，一般运用差异沉降或顶底位移计算法，为实施方便，又以应用差异沉降法居多。

对于利用水准观测或者三角高程观测进行的沉降监测，有明确的规范技术条文约定，实施时基本都没有问题。但对于倾斜监测部分，实际生产中监测单位实施时测量得到的基本都是建筑物基于第一次测量时后续的倾斜变化，并非每次测量的建筑物垂直度。以差异沉降为例，其操作方法如下：第一步，监测开始前在被监测建筑基线边的两端各布置1个监测点，并利用水准仪测量2个测点的初始高差h0（或高程），作为初始值；第二步，每次观测实施时采用水准观测方法获取此次测量时2个测点的高差h1（或高程）；第三步，内业通过计算高差之差h1-h0，结合两点之间的水平投影长度D，计算倾斜变化值，倾斜变化值作为倾斜监测的结果进行报告整理。

关于对报警的控制，实施监测过程中，监测单位按照报警指标（含速率报警指标）来进行变化控制。监测持续至施工完成工程结束，若监测过程中没有出现突变性的沉降造成变化速率报警、基坑回填后建筑物监测沉降和倾斜两个参数不超过原定报警值、当前建筑物沉降变化情况处于稳定状态，满足以上几个指标即视为建筑物在施工过程和施工完成后处于安全状态，然后结束对建筑物的监测工作。

综合梳理以上报警控制和技术操作的全过程，笔者认为若被监测建筑物监测前没有出现倾斜，在该工程施工这个周期范围来看，操作过程并无不合理之处，并且容易控制、指标清晰。

结合现行的监测实施情况来看，各个项目实施时，建设单位出于节省成本的考虑，对不是特别重要的建筑物并不会开展开工前的房屋鉴定工作；而对于部分开展了房屋鉴定的项目来说，鉴定单位对周边建筑做了现状的记录和鉴定，但后续是鉴定单位做鉴定的事情，监测单位做监测的事情，两者并未有效联动，以实现对当前建筑物倾斜度的数据确认和倾斜报警指标的校正。监测单位在新项目开展时的倾斜报警值大部分会按照相关规范重新设置，并未考虑建筑物已经存在倾斜的情况，按照前文的监测方式实施倾斜监测，以过程中的倾斜变化作为倾斜监测的控制指标，这样的做法显然并不合理。极端情况下建筑物经过2～3次施工扰动，可能本身已经处于临近允许值的状态，如此实施下来容易突发风险事故。

3 实际监测案例

以广州某深基坑工程为例，其开挖深度为15m，支护结构外5m处存在一处天然基础建筑，建筑共5层，高度约20m。建筑物和基坑的位置分布见图1。

图1 建筑物及测点布置

在基坑开挖全过程中，测得建筑4个角点的沉降分别为D1 16.2mm、D2 15.3mm、D3 21.6mm、D4 20.5mm；建筑两个边长分别为10m和8m。监测过程中，建筑结构未出现裂缝，利用差异沉降计算建筑倾斜变化见表2。

表2 差异沉降测量计算结果表

按照表2计算结果，建筑倾斜变化均未超过设计给定允许值，最大值为0.5‰。此法计算的倾斜变化值是建筑从该项目开始监测至监测结束时产生的倾斜变化，未考虑建筑的初始倾斜。

为做进一步研究，在建筑内部对建筑的绝对倾斜进行观测，观测同样采用差异沉降法进行，选择在建筑4楼楼面对测点布置容易实施的D1-D3断面进行观测，为减少误差采用同断面每2.5m布置1个测点的方式进行多点观测。该方法的倾斜计算结果见表3。

表3 倾斜测量计算结果表

对比表2和表3可以发现，房屋的现状倾斜比过程中产生的倾斜大很多，差值达到1.3‰，也就是建筑的初始倾斜达1.3‰。

通过以上事例可以验证，抛开建筑初始倾斜，以监测过程中产生的倾斜变化作为指标来判定建筑的安全状态是不可靠的，存在相当大的风险，监测单位实施时应特别留意和规避。

4 对于问题的相关建议

上述问题延伸至近年来很热门的地铁结构自动化监测领域，也存在同样的问题。第一个项目实施时，假设规范或设计给定的结构允许变形值为10mm或8mm，若监测全过程累计变化了5～6mm，即给出结论“处于安全状态”，并进行数据归档。对于行车轨道结构，通过日常维护可以调整轨道的空间位置，已经发生的变化量可以恢复；但对于隧道管片结构，已经发生的变形很难及时进行处理。若后续再次开展其他施工会扰动地铁结构时，再以10mm或者8mm的允许变形值来控制，易出现在未触发任何报警情况下，结构自身的变化量不断累计，存在不可控的安全风险。为防范风险，文章基于当前的生产模式，并从技术可行性出发，提出如下意见，以供参考：

（1）监测单位监测前务必获取建筑物的现状倾斜信息。未开展房屋鉴定或不存在相关建筑物倾斜数据的情况下，监测单位应在建筑物被工程施工扰动之前（基坑或其他工程施工前）进行建筑物现状测量，设计单位或监测单位根据现状测量数据进行报警指标的细化调整。对于开展了房屋鉴定的建筑物，监测单位在实施时可以索取房屋鉴定资料，确认建筑物当前的倾斜信息，进而联系设计等单位核定报警值。

（2）监测工作实施过程的控制原则，应从单一控制阈值向更加注重对过程的控制转变。不要认为没有超过报警指标就是安全无风险，要多考虑权属单位的利益，注重过程控制；及时进行过程监测数据的分析，结合施工进度和工艺，紧密联系施工单位，用监测数据来指导和改进施工，力争将施工过程对建筑物的干扰降到最小，以尽量保证建筑物不发生沉降和倾斜为目标。

（3）监测具体实施时监测单位可以改进监测手段，以准确测量到建筑物的垂直度作为监测手段进行控制。目前自动化监测手段越来越成熟，高精度倾角传感器的稳定性和经济性都有很大的提高，因此建筑的倾斜监测具备实施自动化监测的良好条件。利用传感器选择合适的安装基准面不仅可以获取建筑的起始倾斜状态，还能在监测过程中获取建筑的实时倾斜状态。同时高频、高精度的建筑倾斜状态数据的获取还可以适当降低建筑沉降监测的人工监测实施频率，节省人工成本。

（4）从社会和经济效益角度考虑，监测工程结束后，建议由建设单位组织，将周边建筑物监测数据提供给建筑物权属单位，以备后续建设单位调用，以节省测量的成本。