工程施工中变形观测技术与方法

摘要：变形观测技术的应用对建筑工程的安全具有重要的现实意义的，不仅可以保障建筑工程安全的施工环境，还能促进高建筑的稳定性。本文通过案例分析了变形监测的设计思路，阐述了观测周期的确定方案，在此基础上探讨了工程监测的实施步骤，对基准点稳定性进行分析，最后计算了各个沉降观测点在不同观测时期的沉降速度且得出结论，希望能为建筑工程变形观测工作提供参考。

关键词：工程施工；变形观测；技术

中图分类号：TU74文献标识码： A

引言

近几年，随着科学技术的发展，现代技术手段在建筑工程中的应用。工程变形监测手段的硬件和软件迅速发展，加快了工程建设的进程，并且对现在工程建筑物的规模、难度提出了更高的要求，建筑物安全施工是一个十分重要而且很现实的问题。因此，工程变形监测工作的意义也更加的重大，其技术已经成为工程设计和施工质量控制的重要手段。

一、建筑物变形观测的重要性

变形观测在高层建筑物的施工、竣工验收以及竣工后的监测等过程中，具有安全预报、科学评价及检验施工质量三方面的职能，是工程施工和运营管理的耳目。由于变形观测在我国还是一门比较年轻的科学，工程建筑物的施工建设管理体制还未完善，加上许多业主只从眼前的利益出发，思想认识上还存上侥幸和麻痹，这一项工作没有引起人们足够的重视。有些高层建筑没有进行这方面的工作，有些开展了工作也是虎头蛇尾，未达到预期的目的。有些是在工程建筑物出现了问题后有关部门才要求开展监视观测，这就缺乏科学性和合理性，往往会贻误工程处理的最佳时间，甚至会酿成大的事故。笔者呼吁应重视高层建筑物的变形观测，有关方面应该完善法律法规，使这项工作制度化。

二、观测方法基本流程

根据《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）中二等变形观测的技术要求，使用精密电子水准仪，结合施工现场的实际情况，制定变形观测方案，包括对沉降基点和沉降观测点的布设、观测周期的确定、基准点的检测方法、变形观测数据的平差方法进行选择。通过绘制各个变形观测点的变形折线图，反映各个观测点变化过程，在此基础上，对施工中的建筑物的安全性进行了判断，具体内容如图1所示。

三、沉降观测案例

1、工程概况

工程为某住宅楼，该工程所处矿区附近，由于长期开采矿藏，导致附近地区危险系数增加，为了保证工程的顺利进行，所以对本建筑进行观测。

2、观测仪器及依据

观测仪器：Tifmble DiNi12精密水准仪；数码精密水准尺。

观测依据：《建筑变形测量规范》(JGJ8-2007)；《城市测量规范》cJJ8-99；《建筑地基基础技术规范》DB21-907-96。

3、对精度的要求

在工程观测时所使用的沉降观测仪器一般使用精密水准仪，测量精度的确定极其重要，过高的精度要求使测量工作复杂、增加费用和时间，精度定的太低又会增加变形分析的困难，使所估计的变形参数误差增大，得出不正确的结论。制定变形观测的精度取决于变形的大小、速率、仪器和方法所能达到的实际精度，以及观测的目的等。

4、观测系统的建立

高层建筑变形观测技术中观测点和基准点的布设是非常重要的，沉降点基本是设置在变形体的敏感位置或受环境影响最容易出现变形的地方，沉降点布设的标准如下：沉降观测的位置点要十分稳固，保障观测点可长期使用；以框架结构为主的建筑物，为每个承重柱基设置观测点；高低建筑相互衔接的两侧、地质差距大、结构明显不同处设置观测点；观测点的标准需要尽量位于明显处，涂防锈漆进行保护；针对房屋宽度比较大的建筑物，取临界宽度为15m，在纵轴线处、承重墙中部、电梯间和楼梯间设置观测点；高层建筑物的四角处、大型转角处以及外墙间隔15米处设立观测点。

基准网点的布设分为相对网点和参考网点，参考网点的布设比较简单，一般布设在变形区域以外，其存在的目的是对基准网点的稳定性进行验证，比较复杂的是相对网点的布设，其布设的地点是在变形体处，以被测量网点相对移动的数据推断变形体的变形移动。基准网点的选取以长期使用、稳定保存为原则，保障沉降观测的准确和稳定。

5、观测周期的确立

施工阶段的观测随施工进度及时进行。观测次数与时间应视地基与加荷情况而定。施工过程中如暂时停工，在停工时及重新开工时应各观测一次。停工期间，可每隔2-3个月观测一次。封顶至竣工阶段观测，每月观测一次。在观测过程中，如有基础附近地面荷载突然增减、基础四周大量积水、长时间连续降雨等情况，均应及时增加观测次数。当建筑物突然发生大量沉降、不均匀沉降或严重裂缝时，应立即进行逐日或几天一次的连续观测。

6、沉降观测

沉降观测的观测路线是由沉降基点和沉降观测点组成闭合路线。因为首次观测的沉降点高程值是以后计算沉降量的依据。因此，要求必须采用往返测两次观测，且两次观测都应为偶数站。在两次所测得的沉降点的高程值差值满足1mm以内后，取两次测量高程值的平均值作为最后的沉降点高程。在以后的沉降观测中允许采用单程观测，因为沉降点和基准点组成的是闭合路线，可以通过闭合差来检验测量的精度。要求闭合差小于允许值的一半。

四、沉降数据处理

1、水准网的平差

本次沉降监测采用的是经典平差的方法，使用的是Tifmble DiNi12水准网平差程序，把沉降基点J1的高程值视为真值，设起算点J1的起算高程为10.0m，闭合点J1高程为10.0m。把每次的观测数据输入到软件中，对闭合环进行平差处理。以第十次观测数据为闭合环如图所示:

不同的参考系给出网点不同的位移值。由经典平差所求得的网点位移值是相对于假定的固定点的变化量。当网中存在固定点时，采用这些固定点作为基准应用经典平差可以得到满意的效果。当监测网中所有网点具有微小的随机变动时，自由网平差对这种变形情况是一种有效的分析方法

2、基准点稳定性检验

虽然沉降基准点往往布设在远离变形体的稳定地层或基岩上，但是参考点也可能因为某些因素而发生移动。在变形观测过程中为了能够发现不稳定的参考点，通常布设多个参考点，且构成一个参考网。通过定期对参考网的复测来检查参考点是否稳定，并将不稳定的参考点剔除。

3、累计沉降量的计算

水准网平差处理后，根据计算出的各个基准点高程和沉降点相对于相应基准点的高差，计算出各沉降点的高程。各个沉降点前后两次的高程之差即为这周期的沉降量，各期沉降量的和为沉降点的累计沉降量。

4、沉降变形曲线

在沉降数据的处理上，一般采用变形折线图来反映变形观测点的变形大小和速度。在绘图时，根据经验和沉降趋势判断，剔除存在观测误差的点。由于本次监测时间跨度大，且每次观测相隔时间差别很大，为了便于清楚表现每次沉降观测各个观测点的变形情况，以观测次数为横轴，单位为次，沉降量为竖轴，单位为mm，各个沉降点用不同的曲线表示，并把每次观测距离第一次观测时长标注在图上，形成整个检测过程中沉降变形的折线图。如图所示：

从图中可以明显看出来各个观测点随观测次数的沉降大小和沉降趋势，对于同一次观测，还能比较出不同观测点变形大小。各个观测点总体呈缓和下降趋势，符合沉降观测的客观规律。

5、工程施工监测中采用了精密水准测量仪器，由专门人员严格按照《建筑变形测量规范》（JGJ8―2007）中二等变形观测的技术要求施测。通过对测量数据的处理，最终获得了某工程施工过程中各个变形观测点的变形折线图和沉降速度，客观的描述了变形观测点在不同施工阶段的沉降变形情况。通过计算得到施工中的平均沉降量、最大沉降量、最小沉降量、观测点最大相对倾斜值和最小相对倾斜值以及最大差异沉降量，比较其与允许值的大小，最终判断该工程为安全工程。

结束语

建筑变形测量的核心内容为变形观测技术，以变形观测技术的测量规范和工程的测量规范为基本依据制定建筑变形观测的技术方案，实现建筑的变形观测，得出建筑建筑中存在的不安全和不稳定因素，同时提出有效的解决措施，避免建筑变形影响使用，保障建筑使用的可持续发展。

参考文献

[1]杨东升.建筑物变形观测的意义[J].施工技术，2010,(39)

[2]陈世梅.建筑变形监测技术探讨[J].科技资讯，2011，(20)

[3]邹昆.高层建筑变形监测方案设计及监测方法研究[J].建筑科学，2010，(18)

[4]马华宇，翟银凤.地铁变形监测方案设计与变形分析[J].河南建材，2011.

[5]GB50026-2007，《工程测量规范》[S].