淺談高層建筑物變形觀測方案的實施

　　淺摘要：本文以百合塔的沉降觀測及傾斜觀測為例，簡述了高層建筑物變形觀測的實施方法及注意事項，供大家在實踐中參考。

　　關鍵詞：高層建筑物、變形觀測、實施　

　　一、 高層建筑物變形觀測的意義

　　隨著城市建設的高速發(fā)展，城市建筑逐漸向高層發(fā)展，由于荷載及基礎等多方面原因，建筑物沉降及變形越來越引起人們的關注。因而及時地對建(構)筑物進行變形觀測，掌握變形規(guī)律，以便及時采取相應措施是非常必要的。同時也為檢驗設計的合理性、為提高設計質量提供科學的依據。本文以沈陽市植物園內百合塔為例，闡述建筑物變形觀測的實施方案，以供大家參考。

　　二、 工程概況及變形觀測目的

　　百合塔是世園會中的標志性建筑，位于沈陽市植物園，整個塔高127米，塔身為鋼混結構，塔的截面為橢圓形。該塔屬高層建筑，為了掌握該塔主體在建設中的變形問題，應對其進行變形觀測。變形觀測分為沉降觀測和傾斜觀測。對于高層建筑物，逐層荷載的增加和基礎底層不確定性會產生的沉降和傾斜現象，通過變形監(jiān)測，可以在建設過程中監(jiān)測塔身的垂直度以及沉降大小。及時發(fā)現對建筑物的有害沉降和傾斜，指導施工工序，以及竣工后的觀測數據可對其穩(wěn)定性情況做結論�；�礎設計情況及施工過程中的不確定因素，地質條件的局部變化對基礎穩(wěn)定的影響等，都可以通過變形觀測進行最終的檢驗。

　　三、變形觀測的技術依據及要求

　　1． 執(zhí)行國家行業(yè)標準：

　　《建筑變形測量規(guī)程》JGJ/T8-97

　　《城市測量規(guī)范》CJJ8-99

　　《建筑地基基礎技術規(guī)范》DB21-907-96

　　2． 觀測的周期

　　建設階段：根據測量規(guī)程規(guī)定，民用建筑的變形觀測周期為：自基礎施工以后，每加5米（或1~3層）進行觀測一次。施工中，如果中途停工時間較長，應在停工時和復工前進行觀測，主體荷載不再增加后（主體封頂），按變形量的大小，定期進行觀測，一般為1~3個月觀測一次，觀測至主體封頂后約2年，如建筑物仍未變形穩(wěn)定，仍須觀測至穩(wěn)定為止。測量期間可根據已測出的成果適當調整觀測周期，如變形速度過快，可增加觀測次數。

　　四、 點位布設方案

　　點位布設分為基準點布設及觀測點布設

　　1. 基準點布設

　　基準點是變形觀測中的高穩(wěn)定性的點，它必須在整個變形觀測中保持穩(wěn)定，不被破壞�？紤]到沉降和傾斜基準點埋設深度都應超過最大凍土線0.5米,沉降基準點和傾斜基準點布設成一體�；鶞庶c在布設時為了相互校核，以及防止由于某個基準點高程變動造成差錯，布設了4個。并考慮了以下因素：

　　(1)由于觀測精度較高，布設成網型、測站數最少的觀測環(huán)線；

　　(2)基準點布設在了明顯且通視良好、接近建筑物的軸線、保證安全的地方；

　　(3)考慮到基準點的穩(wěn)定情況，布設在離建筑物最高點的1.5倍距離以外，避開了下沉范圍；

　　(4)按規(guī)程規(guī)定，基準點應超過本地最大凍土線以下0.5米。沈陽地區(qū)凍土線約為1.2米，本工程基準點位于地面以下埋深為1.8米，形成永久性觀測墩。觀測墩上表面預埋儀器連接盤，尺寸為200×200×10mm的正方形。

　　2.觀測點的布設

　　觀測點布設在建筑物上，用來測量其變形量，布設位置應能反映建筑物的變形的情況，點的位置數量應根據地質情況、支護結構形式、基坑周邊環(huán)境和建（構）筑物荷載情況而定。布設時考慮了以下因素：

　　(1) 布設在建筑物變形變化顯著的地方，并要考慮施工期間乃至使用后仍能順利

　　進行觀測的地方；

　　(2) 在基礎形式不同時，在各種形式變化的基礎上埋設觀測點；本次沉降觀測點在百合塔身上布設了4個點，在后澆帶另一側布設了5個點，以觀察塔身與后澆帶另一側的沉降差，為何時封后澆帶提供參考。傾斜觀測點使用激光測距棱鏡，埋設在塔身高低兩個水平上，在80米的環(huán)梁上設置4個，再10米環(huán)梁左右設置4個，由于傾斜觀測欲采用距離和角度兩種方案進行，在埋設棱鏡的地方又粘貼激光反射貼片，為測量角度使用。

　　五、變形觀測方法

　　1.使用的儀器

　　由于本次變形觀測執(zhí)行國家行業(yè)標準《建筑變形測量規(guī)程》JGJ/T8-97中的有關規(guī)定。沉降觀測等級為二級，水準測量等級定為國家二等。沉降觀測必須使用精密水準儀和精密水準尺。傾斜觀測應使用高精度全站儀。本工程沉降觀測采用高精度電子水準儀（DINI12）及受溫度影響微小，線膨脹系數接近0的精密銦鋼條碼尺；傾斜觀測采用美國天寶高精度全站儀，可激光投點自動調焦，大大提高了工作效率�！　�

　　2.觀測方法

　　對于沉降觀測，使用精密水準儀，對基準點和建筑物上的觀測點之間進行定期水準測量，測出建筑物上觀測點的高程，從而計算出其下沉量。基準點是變形觀測中的高程控制點，每次觀測應檢查有無變動，觀測時按照精密水準測量（二等水準測量）的技術要求進行。

　　對于傾斜觀測，使用全站儀，在觀測墩上觀測其垂直度和傾斜變形值。觀測距離和角度兩種數據來反映變形值。

　　現以對百合塔傾斜觀測為例,說明傾斜觀測方法。如圖所示,在離塔1.5H(H為塔高度)遠的地方選擇兩測站A、B,且要求AO1盡可能垂直BO1(O1為塔底中心).先置經緯儀與A站,以A1起始方向,用方向觀測法觀測分別與塔底部和頂部相切并且等高之點1、2與3、4，然后記下水平度盤讀數a1、a2、a3、a4則∠1A2與∠3A4之分角線間的夾角δA為：

　　δA=[(a1+a2)-(a3+a4)]/2

　　同法在B站，通過觀測可得∠5B6和∠7B8之分角線間夾角δB為：

　　δB=[(a5+a6)-(a7+a8)]/2

　　塔頂部中心o2點對O1點的傾斜位移分量則為：

　　eA=[δA（LA+R）]/ρ

　　eB=[δB（LB+R）]/ρ

　　式中LA、LB——分別為A與B到塔底座外墻的最短距離；

　　R——為塔底座半徑；

　　ρ=206265″。

　　故O2對O1的總傾斜位移量（偏心距）e為：

　　e=（eA2+eB2）1/2

　　當塔高度為H時，則煙囪斜度i 為：

　　i=e/H

　　若以AO1為基準方向，則e的傾斜方向角α為：α=tg-1(eA/eB)

　　六、成果整理及觀測注意事項

　　1.觀測成果整理

　　對于沉降觀測，第一次觀測后，經過計算，給各個沉降觀測點賦予了一個起始值(相當于一個基準)，在以后每次觀測結束后，都可以根據基準點高程算出各觀測點高程同時應檢查手簿中的數據和計算是否合理、正確、精度是否合格等。然后把歷次各個觀測點的高程列入成果表中，計算兩次觀測之間的變形量和累計變形量，并注明觀測日期和載荷情況。為清楚的表達變形、載荷、時間的關系，還要畫出每一觀測點的時間和變形的關系曲線圖。

　　對于傾斜觀測，每次根據所有觀測的角度等數據繪制建筑物上下中點的投影圖，得到傾斜變形值。

　　2.觀測注意事項

　　2.1建筑物的變形觀測是一項較長期系統(tǒng)的觀測工作，為了保證獲得資料的正確性應盡可能地采取四固定的方法：即固定觀測人員，固定儀器及水準尺，固定水準基點及觀測點，固定路線及施測方法。

　　2.2觀測時間應盡可能選在早、晚進行，以避免大氣折光對觀測值的影響。

　　2.3觀測應在成像清晰、穩(wěn)定時進行；儀器前、后視水準尺的距離用尺量或用視距法測量，前后視距應盡量相等；前后視觀測最好用同一根水準尺。　　

　　參考文獻：

　　1. JGJ/T8-97建筑測量變形規(guī)范[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.

　　2. CJJ8-99城市測量規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1999.

　　3. 周國中，文愛強.建筑物沉降觀測實例[J].礦山測量.2006.06